微波幅度均衡器有限元振動(dòng)模態(tài)分析：

    微波幅度均衡器是置于行波管等微波管激勵端的無(wú)源器件，它的傳輸特性與行波管的幅頻特性相補償，使得行波管每個(gè)頻點(diǎn)工作在飽和狀態(tài)，以實(shí)現工作帶寬內輸出功率波動(dòng)zui小條件下的zui大輸出功率。行波管等微波管是現代雷達等電子技術(shù)的核心器件，*以，微波幅度均衡器對提*雷達的戰術(shù)性能具有重要意義。但在微波幅度均衡器設計中，人們更多關(guān)注的是它的諸如電磁諧振頻率，品質(zhì)因數、功率容量等電參數特性。其實(shí)，微波幅度均衡器的動(dòng)力學(xué)參數也很重要，尤其是在機載雷達中，器件承受隨機的動(dòng)載荷，若作用的頻率與結構的某些固有頻率接近將引起共振，產(chǎn)生疲勞微裂紋，造成失效縮短使用壽命，同時(shí)振動(dòng)引入相位噪聲，直接影響均衡器的電性能參數。因此，研究結構的固有頻率和振型以及結構對不同類(lèi)型動(dòng)力載荷的響應等問(wèn)題具有重要的意義。

    模態(tài)是振動(dòng)系統特性的*種表征，模態(tài)分析是*有動(dòng)力學(xué)分析類(lèi)型的zui基礎內容，主要是確定自然頻率、振型和振型參與系數。大型通用有限元ANSYS軟件的結構分析功能模塊能夠進(jìn)行模態(tài)分析、諧響應分析和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析等，計算結果與實(shí)驗測量相吻合。

1有限元模態(tài)分析的理論基礎對于*個(gè)N自由度線(xiàn)性定常系統，基本振動(dòng)方程為信息工程大學(xué)學(xué)報式中[M]、[C]、[K]分別為系統的質(zhì)量矩陣、阻尼加速度向量、速度向量和位移向量F為動(dòng)激勵載荷向量。在模態(tài)分析時(shí)，因結構阻尼較小通常忽略不計，固有頻率和振型的分析與動(dòng)激勵載荷無(wú)關(guān)，*以，振動(dòng)方程（1）可表示為任何彈性體的自由振動(dòng)可分解成若干簡(jiǎn)諧振動(dòng)的疊加，假設簡(jiǎn)諧振動(dòng)方程為代入方程（2）得自由振動(dòng)時(shí)結構各節點(diǎn)的振幅X不全為零，則振動(dòng)方程是關(guān)于的n次方程求解此方程可得結構的n個(gè)固有頻率，對應的為廣義特征值，X為廣義特征向量。

無(wú)阻尼的模態(tài)基本方程的求解是*個(gè)廣義特征值問(wèn)題。ANSYS提供了多種求解的方法，如等[6].模態(tài)分析主要有4步驟：建模，加載求解，擴展模態(tài)，結果后處理等。

2微波幅度均衡器三維有限元結構模型建立型圖，它是由若干個(gè)同軸諧振腔對稱(chēng)分布于主傳輸線(xiàn)兩側，通過(guò)探針和主傳輸線(xiàn)耦合，同軸諧振腔是/4諧振腔，可以實(shí)現在特定頻率的特定功率衰減，微調螺釘對頻率和功率衰減進(jìn)行微調整。在進(jìn)行有限元分析時(shí)，采用S0LID45單元建立模型并劃分網(wǎng)格，在孔處適當細化網(wǎng)格，共劃分了120402個(gè)單元，采用Subspace求解方法，該方法占用內存較少，雖計算時(shí)間較長(cháng)，但*度較*。

3模態(tài)分析由于結構振動(dòng)可以表示為各階固有振型的線(xiàn)性組合，經(jīng)過(guò)ANSYS模態(tài)分析，表1為微波幅度均衡器前8階的振動(dòng)頻率和振型，圖2是用節點(diǎn)位移云圖分別表示前8階的頻率對應的振型（虛線(xiàn)為原始模型輪廓線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)為變形后的形狀示意圖），由圖中可以看到，第1、2、3階振動(dòng)都是平動(dòng)，且振型正交，位移值相同，說(shuō)明是同*階的振動(dòng)頻率，第4階振動(dòng)是YZ平面垂直繞同軸主傳輸線(xiàn)的中心X軸轉動(dòng)，第5階振動(dòng)是XY平面垂直繞Z軸轉動(dòng)，第6階振動(dòng)是XZ平面垂直繞Y軸轉動(dòng)。第7階振動(dòng)是*種翹曲振動(dòng)，對角位移方向相同，相鄰角位移方向相反。圖3（a）顯示在主傳輸線(xiàn)的內壁兩側產(chǎn)生應力集中，微小疲勞裂紋在此產(chǎn)生，容易造成構件的失效損壞。第8階振動(dòng)是主傳輸線(xiàn)兩側產(chǎn)生彎曲，圖3（b）顯示應力集中出現在腔體的兩排微調螺釘孔，在這些地方易產(chǎn)生微裂紋，造成腔體的失效損壞。微波幅度均衡器的振動(dòng)是由這些振型線(xiàn)性疊加構成。

    振動(dòng)階數振動(dòng)頻率（Hz）振型平動(dòng)轉動(dòng)翹曲彎曲楊明珊等：微波幅度均衡器有限元振動(dòng)模態(tài)分析4隨機振動(dòng)引入相位噪聲和微波幅度均衡器的振動(dòng)試驗微波幅度均衡器要達到機載實(shí)用性能，需要經(jīng)過(guò)多項嚴格例行試驗測試，*、低溫試驗、溫度沖擊試驗、加速度試驗、振動(dòng)試驗、沖擊試驗等。

    根據TDJ1型微波增益均衡器詳細規范中有關(guān)振動(dòng)試驗的要求，振動(dòng)試驗包含以下3種試驗。按個(gè)軸向試驗持續時(shí)間為1小時(shí)按圖4中B振動(dòng)譜分別在3個(gè)軸向進(jìn)行試驗，每個(gè)軸向持續時(shí)間為2.5小時(shí)按圖4中A振動(dòng)譜分別在平行于均衡器組件安裝平面的兩個(gè)坐標軸向進(jìn)行試驗，每個(gè)軸向試驗持續時(shí)間為10分鐘分別對插入損耗電壓駐波比進(jìn)行測量。在設計中充分考慮了微波均衡器腔體的共振頻率，合理設計尺寸，使得均衡器的共振頻率分布測試頻率以外，經(jīng)檢測TDJ1型均衡器各頻點(diǎn)的插入損耗波動(dòng)小于05dB，符合均衡器的設計要求。振動(dòng)測試是微波幅度均衡器的*個(gè)重要指標。

    當均衡器處于振動(dòng)狀態(tài)，將導致諧振腔探針和同軸主傳輸線(xiàn)產(chǎn)生變形，使得諧振腔內導體末端和主傳輸線(xiàn)間隙發(fā)生變化，從而引起耦合電容的變化，對諧振頻率產(chǎn)生影響[7].這種影響可以等效為振動(dòng)引起的剩余電納，這種隨機電納將會(huì )導致載波產(chǎn)生*個(gè)隨機的相位調制，引入相位噪聲同軸主傳輸線(xiàn)內導體在振動(dòng)中發(fā)生變形會(huì )導致內導體產(chǎn)生*定的偏心，設同軸線(xiàn)的外導體內徑為D，內導體外徑為d，可得偏心同軸線(xiàn)的阻*為其中Z為同軸線(xiàn)特性阻*，e=2b/D為偏心率，x=D/d為同軸線(xiàn)內外徑比，其中偏心率在振動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生改變，*以偏心同軸線(xiàn)的特性阻*值發(fā)生變化，也會(huì )引入相位噪聲在微波幅度均衡器結構的設計中，對振動(dòng)模態(tài)的分析是*重要環(huán)節，既能避免均衡器工作在固有頻率附近造成機械損壞，又能減小電參數的波動(dòng)達到設計性能要求。在均衡器系統中引入多種加固設計，主內導體填充介質(zhì)可以減小傳輸線(xiàn)內導體的振動(dòng)，在裝配、調試的整個(gè)過(guò)程中，逐級封固均衡器，通過(guò)不同焊接方法、膠粘劑的組合使用，選擇合信息工程大學(xué)學(xué)報4結束語(yǔ)從上述討論，可看出UWB通信信號的超寬頻帶特性對于GPS接收機具有*定的影響。對UWB信號的不同脈沖重復頻率PRF、不同脈沖占空比、不同脈沖持續時(shí)間以及不同脈沖調制類(lèi)型等都可能對GPS接收機的正確接收產(chǎn)生不同程度干擾。

5結論論文分析了微波幅度均衡器的固有振動(dòng)頻率、振型，給出了前8階振動(dòng)的振動(dòng)位移和應力分布，分析了腔體產(chǎn)生失效損壞的可能位置。同時(shí)，解釋了振動(dòng)引入相位噪聲的原因。在微波幅度均衡器的設計時(shí)，應避免工作頻率在固有振動(dòng)頻率附近，對改進(jìn)加固設計和均衡器調試具有*定理論和實(shí)用價(jià)值。

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