院士：中國機電耦合問題突出 嚴重製約雷達設計

在極高頻段、極端環境下，電子裝備的機電耦合問題變得更加突出，嚴重影響和製約著電子裝備性能的提高，深入研究和解決這一問題，對下一代高性能電子裝備的研製意義重大。中國工程院院士、西安電子科技大學教授段寶岩，日前在國家自然科學基金委舉辦的第94期雙清論壇“高精度電子裝備機電耦合前沿研究”上這樣表示。

高性能電子裝備廣泛應用於陸海空天領域的射電天文望遠鏡、星載可展開天線、地基大型反射麵雷達天線，航空領域的機載雷達天饋係統、通信導航識別係統等航空電子設備，以及航海領域的船載雷達預警係統、通信導航定位係統之中。

“這些裝備要麽工作在幾十甚至上百吉赫茲的頻段，要麽工作在南北極、臨近空間、外太空等極端環境中，要麽需要集防護、天線、饋線、信息處理於一體，它們都麵臨一個共同的問題，即，要在滿足結構設計指標的同時，滿足電性能指標。”段寶岩介紹說。

但遺憾的是，傳統設計卻是機電相分離。其設計流程先由電子係統設計人員依據電性能指標，提出對機械結構設計與製造精度的要求，然後由結構設計人員千方百計滿足這些要求。

段寶岩介紹說，這就導致了兩個問題：一是電子係統設計人員提出的精度指標往往過高，有時甚至超出設計製造能力。以某機載雷達平板裂縫天線為例，這種天線電性能的製造精度，要求其平麵度不超過0.1毫米，而實際工程中，經過熱加工最高隻能做到0.3毫米。

二是滿足精度要求，電性能未必合格。以某電調雙工濾波器為例，這種濾波器內腔表麵具有很高的光潔度要求，為確保成功隻能多做幾個備份，通過電調來決定選取哪一個，實際上有些產品的光潔度沒達到要求，電性能倒可能滿足要求。

“通過機電耦合理論與方法的研究，進行機電集成設計可以有效解決電子裝備設計中機與電的矛盾，實現電與結構性能的全優，並降低成本、提高成品率、縮短研製周期。”段寶岩說，“我們的研究成果，在深空探測工程的某大型反射麵天線等工程實踐中已得到了驗證和應用。”

段寶岩指出，隨著高性能電子裝備的發展，未來其將在更高的頻段和更極端的環境中工作，此時的機電耦合問題更加突出。

“關於這一領域的研究，國外在部件方麵有部分研究與應用，但在極高頻段、極端環境方麵，尚未見公開報道。”段寶岩說，“國內對此問題的認識比較早，也有初步的理論研究，但尚未涉及極高頻段與極端環境。”

段寶岩強調，特別是極高頻段、極端環境下的多場耦合理論、結構因素對電性能的影響機理、機電耦合設計，以及機電耦合實驗與評價方法等關鍵科學與技術問題，亟待投入力量進行研究。（記者 張行勇）