有源相控阵天线在军事防御系统和探测跟踪领域有着广阔的应用前景。随着现代电子科技的发展,对有源相控阵天线在机械结构方面不断提出更高要求,如结构高精度、轻量化、低复杂度、快动态响应等,为此,本文针对一种基于索-桁组合天线背架、并联驱动式天线座的新型有源相控阵天线创新设计,进行了较为深入而全面的研究。1.新型有源相控阵天线结构实体与分析模型建立。计算验证并联驱动天线座机构自由度数目,设计天线座构件尺寸、索-桁组合天线背架;然后采用Creo与APDL参数化相结合的有限元建模方法,且改进有源模块基板与碳纤维框架的连接方式,初步建立创新方案的天线实体模型与有限元分析模型;最后推导天线运动速度关系式,分析天线座的运动奇异性,验证天线模型的合理性。2.天线背架结构的优化设计。根据阵面精度分配结果和有限元分析模型参数,建立了针对索-桁结构的优化设计模型,分别对纯桁架和索-桁组合天线背架结构优化设计,对比优化结果说明索-桁组合背架的潜在优势;然后校核天线在优化后结构的精度、强度,分析天线结构模态。3.新型有源相控阵天线的指向精度研究。首先为方便误差分析,建立天线结构坐标系;构建并联式天线结构闭环矢量,分析天线结构方位立柱、阵面背架以及驱动连杆等各部分误差在并联闭环矢量内对天线电轴指向精度的影响,建立了并联式新型有源相控阵天线电轴指向精度模型;基于所建立的电轴指向精度模型,分析天线在重力、重力和风正吹等载荷下的指向精度。4.创新方案样机的工程实现。建立天线ADAMS动力学仿真模型,采用动力学逆向求解方法实现动力学仿真,得到天线驱动功率峰值、驱动力矩峰值以及铰链与连杆的受力情况,用于指导天线座构件的参数计算与常用件的选型。针对创新结构索-桁组合背架研制过程中阵面精度多工况保型的问题,提出了一种预应力索的连接方式与预应力实时监测方案和一种实现天线背架预应力索的智能调节方法。根据天线座的动力学仿真所得驱动功率等要求,计算齿轮副、电机的参数,选择导轨的型号,用于样机进一步装配调试。