微波幅度均衡器有限元振动模态分析：

    微波幅度均衡器是置于行波管等微波管激励端的无源器件，它的传输特性与行波管的幅频特性相补偿，使得行波管每个频点工作在饱和状态，以实现工作带宽内输出功率波动zui小条件下的zui大输出功率。行波管等微波管是现代雷达等电子技术的核心器件，*以，微波幅度均衡器对提*雷达的战术性能具有重要意义。但在微波幅度均衡器设计中，人们更多关注的是它的诸如电磁谐振频率，品质因数、功率容量等电参数特性。其实，微波幅度均衡器的动力学参数也很重要，尤其是在机载雷达中，器件承受随机的动载荷，若作用的频率与结构的某些固有频率接近将引起共振，产生疲劳微裂纹，造成失效缩短使用寿命，同时振动引入相位噪声，直接影响均衡器的电性能参数。因此，研究结构的固有频率和振型以及结构对不同类型动力载荷的响应等问题具有重要的意义。

    模态是振动系统特性的*种表征，模态分析是*有动力学分析类型的zui基础内容，主要是确定自然频率、振型和振型参与系数。大型通用有限元ANSYS软件的结构分析功能模块能够进行模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析等，计算结果与实验测量相吻合。

1有限元模态分析的理论基础对于*个N自由度线性定常系统，基本振动方程为信息工程大学学报式中[M]、[C]、[K]分别为系统的质量矩阵、阻尼加速度向量、速度向量和位移向量F为动激励载荷向量。在模态分析时，因结构阻尼较小通常忽略不计，固有频率和振型的分析与动激励载荷无关，*以，振动方程（1）可表示为任何弹性体的自由振动可分解成若干简谐振动的叠加，假设简谐振动方程为代入方程（2）得自由振动时结构各节点的振幅X不全为零，则振动方程是关于的n次方程求解此方程可得结构的n个固有频率，对应的为广义特征值，X为广义特征向量。

无阻尼的模态基本方程的求解是*个广义特征值问题。ANSYS提供了多种求解的方法，如等[6].模态分析主要有4步骤：建模，加载求解，扩展模态，结果后处理等。

2微波幅度均衡器三维有限元结构模型建立型图，它是由若干个同轴谐振腔对称分布于主传输线两侧，通过探针和主传输线耦合，同轴谐振腔是/4谐振腔，可以实现在特定频率的特定功率衰减，微调螺钉对频率和功率衰减进行微调整。在进行有限元分析时，采用S0LID45单元建立模型并划分网格，在孔处适当细化网格，共划分了120402个单元，采用Subspace求解方法，该方法占用内存较少，虽计算时间较长，但*度较*。

3模态分析由于结构振动可以表示为各阶固有振型的线性组合，经过ANSYS模态分析，表1为微波幅度均衡器前8阶的振动频率和振型，图2是用节点位移云图分别表示前8阶的频率对应的振型（虚线为原始模型轮廓线，实线为变形后的形状示意图），由图中可以看到，第1、2、3阶振动都是平动，且振型正交，位移值相同，说明是同*阶的振动频率，第4阶振动是YZ平面垂直绕同轴主传输线的中心X轴转动，第5阶振动是XY平面垂直绕Z轴转动，第6阶振动是XZ平面垂直绕Y轴转动。第7阶振动是*种翘曲振动，对角位移方向相同，相邻角位移方向相反。图3（a）显示在主传输线的内壁两侧产生应力集中，微小疲劳裂纹在此产生，容易造成构件的失效损坏。第8阶振动是主传输线两侧产生弯曲，图3（b）显示应力集中出现在腔体的两排微调螺钉孔，在这些地方易产生微裂纹，造成腔体的失效损坏。微波幅度均衡器的振动是由这些振型线性叠加构成。

    振动阶数振动频率（Hz）振型平动转动翘曲弯曲杨明珊等：微波幅度均衡器有限元振动模态分析4随机振动引入相位噪声和微波幅度均衡器的振动试验微波幅度均衡器要达到机载实用性能，需要经过多项严格例行试验测试，*、低温试验、温度冲击试验、加速度试验、振动试验、冲击试验等。

    根据TDJ1型微波增益均衡器详细规范中有关振动试验的要求，振动试验包含以下3种试验。按个轴向试验持续时间为1小时按图4中B振动谱分别在3个轴向进行试验，每个轴向持续时间为2.5小时按图4中A振动谱分别在平行于均衡器组件安装平面的两个坐标轴向进行试验，每个轴向试验持续时间为10分钟分别对插入损耗电压驻波比进行测量。在设计中充分考虑了微波均衡器腔体的共振频率，合理设计尺寸，使得均衡器的共振频率分布测试频率以外，经检测TDJ1型均衡器各频点的插入损耗波动小于05dB，符合均衡器的设计要求。振动测试是微波幅度均衡器的*个重要指标。

    当均衡器处于振动状态，将导致谐振腔探针和同轴主传输线产生变形，使得谐振腔内导体末端和主传输线间隙发生变化，从而引起耦合电容的变化，对谐振频率产生影响[7].这种影响可以等效为振动引起的剩余电纳，这种随机电纳将会导致载波产生*个随机的相位调制，引入相位噪声同轴主传输线内导体在振动中发生变形会导致内导体产生*定的偏心，设同轴线的外导体内径为D，内导体外径为d，可得偏心同轴线的阻*为其中Z为同轴线特性阻*，e=2b/D为偏心率，x=D/d为同轴线内外径比，其中偏心率在振动过程中产生改变，*以偏心同轴线的特性阻*值发生变化，也会引入相位噪声在微波幅度均衡器结构的设计中，对振动模态的分析是*重要环节，既能避免均衡器工作在固有频率附近造成机械损坏，又能减小电参数的波动达到设计性能要求。在均衡器系统中引入多种加固设计，主内导体填充介质可以减小传输线内导体的振动，在装配、调试的整个过程中，逐级封固均衡器，通过不同焊接方法、胶粘剂的组合使用，选择合信息工程大学学报4结束语从上述讨论，可看出UWB通信信号的超宽频带特性对于GPS接收机具有*定的影响。对UWB信号的不同脉冲重复频率PRF、不同脉冲占空比、不同脉冲持续时间以及不同脉冲调制类型等都可能对GPS接收机的正确接收产生不同程度干扰。

5结论论文分析了微波幅度均衡器的固有振动频率、振型，给出了前8阶振动的振动位移和应力分布，分析了腔体产生失效损坏的可能位置。同时，解释了振动引入相位噪声的原因。在微波幅度均衡器的设计时，应避免工作频率在固有振动频率附近，对改进加固设计和均衡器调试具有*定理论和实用价值。

免责声明：文章*供学习和交流，如涉及作品版权问题需要我方删除，请联系我们，我们会尽快进行处理。