段宝岩院士：推进极端条件电子装备机电耦合研究

段宝延

■本报记者张

在极高频段和极端环境下，电子设备的机电耦合问题更加突出，严重影响和制约了电子设备性能的提高。深入研究和解决这一问题对下一代高性能电子设备的发展具有重要意义。中国工程院院士、西安电子科技大学教授段宝岩近日在国家自然科学基金委主办的第94届双清论坛“高精度电子设备机电耦合高级研究”上表示。

高性能电子设备广泛应用于航空领域的射电天文望远镜、星载可展开天线、陆基大型反射雷达天线、机载雷达天线馈电系统、通信导航识别系统等航空电子设备，以及导航领域的舰载雷达预警系统和通信导航定位系统。

“这些设备要么工作在数十甚至数百千兆赫的频段，要么工作在极端环境中，如北极和南极、邻近空间和外层空间，要么需要集成保护、天线、馈线和信息处理。他们都面临一个共同的问题，即在满足电气性能指标的同时满足结构设计指标。”段宝岩说道。

但不幸的是，传统的设计是将机电相分离。根据电气性能指标，电子系统设计者首先提出机械结构设计和制造精度的要求，然后结构设计者尽力满足这些要求。

段宝岩说，这导致了两个问题:第一，电子系统设计师提出的精度指标往往过高，有时甚至超出设计和制造能力。以某机载雷达平板缝隙天线为例，该天线电气性能的制造精度要求其平面度不超过0.1毫米，而在实际工程中，最大热处理只能是0.3毫米

二是满足精度要求，电气性能可能不合格。以电调谐双联滤波器为例，该滤波器的内腔表面有很高的光滑度要求。为了确保成功，只能再进行几次备份，并且可以通过电调谐来确定选择。事实上，有些产品不满足平滑度要求，电气性能可能满足要求。

通过机电耦合理论和方法的研究，机电一体化设计可以有效解决电子设备设计中的机电矛盾，实现电气和结构性能的完全卓越，降低成本，提高成品率，缩短开发周期段宝岩说，我们的研究成果已经在深空探测工程中的大型反射面天线工程实践中得到验证和应用。

段宝岩指出，随着高性能电子设备的发展，未来将在更高的频段和更极端的环境下工作，此时机电耦合问题更加突出。

关于这一领域的研究，国外已有部分研究和应用，但没有关于极高频段和极端环境的公开报道段宝岩说，国内对这个问题的认识还比较早，有初步的理论研究，但还没有涉及到极高的频段和极端环境。

段宝岩强调，超高频带和极端环境下的多场耦合理论、结构因素对电气性能的影响机理、机电耦合设计、机电耦合实验和评价方法等关键科技问题亟待研究。

中国科学新闻(2013-07-03，第一版集锦)