电子装备机电耦合研究的现状与发展

摘 要 随着现代科技的不断发展，我国的电子行业取得了相当大的成就，其中高精度电子装备得到了广泛的应用，被应用于陆、海、空等多个领域当中，在此种情况下，就需要对其装备当中存在的机电耦合问题作出分析，从而提出相对应的改善措施，最终提高我国电子行业的技术。本文首先对电子装备机电耦合进行了概述，其次分析了其具体的发展趋势。

关键词 电子装备 机电耦合 现状发展

随着现代化技术的不断发展和提高，高性能的复杂机电装备在我国得到了广泛的应用。在机电装备的运行过程当中，需要最大限度地保证其机械性能的功效运转，从而可以最大限度地利用其电磁性能。除此之外，要对电子装备在运行当中产生的耦合现象作出全面的分析和了解，在此基础上采取针对性的措施来预防，最终提升其装备运行的效率。

一、电子装备机电耦合

电子装备具备了相对较高的性能，得到了很多行业的充分应用。机电设备的运行离不开机和电，机电设备可分为以机械为主和以电性能为主两类。电子装备是一个機电结合的系统，其主要的特点就是机电耦合，机械结构与电磁之间存在着相互影响、相互依存的关系。在高精度电子装备的性能实现过程中，需要对其机械、电磁以及传热等多方面的设计和制造水平作出分析，并且还要最大限度地实现其功能的设计质量。在现阶段，我国的电子装备的机电耦合在实际运行的过程中出现了各种各样的问题，主要为以下几个方面：

在部件级方面，主要包括超声换能器、磁通感应加热设备、感应电机、波纹喇叭波导这几个方面。其中在超声换能器当中，可以实现宽带的传输，利用传输机械能对其中所存储的能量比值进行传输，最终可以证明换能器中的串联电容对机电耦合系数无影响。在磁通感应加热设备方面，需要对感应器作出优化设计，主要是利用对其电流和热的耦合问题作出的实际分析，来对其相对应的能量分布作出感应。

在系统级方面，关于电子装备的机电耦合方面的研究相对较少，比如在对通信卫星的天线研究当中，一般都会应用轻质的多波束来进行反射，但是此种情况对天线增益的影响是相当大的，因此需要利用波束阵列的馈源来实现对其的补偿。

二、高精度电子装备机电耦合研究发展趋势

上文对电子装备的机电耦合研究现状作了分析和研究，下文将在此基础上对其未来的发展趋势作出严格分析。

首先在极高频段方面，需要最大限度地满足其大通信容量、高传输速率及高分辨率的需求，因此需要不断提升电子装备的工作频率，比如可以从微波、毫米波向亚毫米波甚至太赫兹波的方向发展。在现阶段，利用米波、厘米波来进行数据信息的探测已经得到了相当广泛的应用。

在极端环境方面，比如在航空、航天、航海领域当中，电子装备在运行当中的工作环境是相当恶劣的，并且在科学技术不断发展的今天，常规工作已经逐渐向更多的领域发展，比如南北极、临近空间、外太空、深海等极端服役环境。在此种情况下，就需要对电子装备的质量和要求进行全面的改善。

其次在宽频带、多波段、高增益等方面。电子设备需要保持相应的状态，比如在应用大型的射电望远镜的过程当中，工作频率需要保持在200MHz ～ 117GHz的范围内，甚至是更大的范围。在同一个天线运行工作的过程中，可以对多个波段作出分析。其中高功率的电子设备，比如高功率微波传输、卫星上的设备等，在实际的运行当中需要保证其体积不变的情况下，对其发射功率做出最大的改善。因此在这种情况下，就需要全面分析和掌握其中的电子装备的设计和制造，在保持其加工精度不断提高的情况下，对全新的材料以及结构进行研究和探索。

同时，在高密度、小型化的研究方面，已经逐渐转向了体积更小以及密度更大的状态，从而从根本上解决电子装备当中的机电耦合问题。并且，在快响应、高指向精度方面，需要在实际的运行过程当中对电子装备作出分析和研究，提升装备自身的机动性和相对应速度，从而快速跟踪电子装备的同时，对电子设备的问题发生的位置进行精确的定位。例如，某舰载近程反导武器系统的雷达天线座与稳定平台，要求其具有极高的快速性、低速平稳性及定位精确性。

三、结语

在现代科技中，电子装备属于一种高精度复杂的系统，可以对电的性能进行全面分析。在实际的运行过程当中，电子装备的机电耦合问题需要根据实际情况来解决，以保证其机械性能的充分发挥，最终形成电子装备机电领域自身的设计方法体系。

（作者单位为北票市职教中心）

[作者简介：张振友（1960—），男，辽宁北票人，北票市职教中心讲师，研究方向：机电一体化。]

参考文献

[1] 王从思，王伟锋，段宝岩，等.基于机电耦合的有源相控阵天线辐射和散射特性综合优化[J].电子学报，2015，43（6）：1185-1191.

[2] 周金柱.电子装备结构因素对电性能影响的支持向量建模与补偿[D].西安电子科技大学，2011.

[3] 周金柱，黄进，薛欣，等.基于支持向量回归的腔体滤波器机电耦合建模与优化 [J].电子与信息学报，2011，33（11）：2780-2784.endprint