浅谈某车载雷达结构总体设计范文

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摘要：针对某型机动式对流层风廓线雷达的设计要求，在结构总体布局中严格控制运输界限，运用关键技术解决其高集成、高机动的难题。详细阐述了天线骨架分层设计思想和天线阵面拼接设计方法，从而实现雷达天线高精度轻质化；同时论述了液压自动架设系统的设计。整机工程实施验证及使用表明，该系统性能稳定、安全性高、易于操作。

关键词：高机动；天线阵面；自动架设系统；结构设计

0引言

风廓线雷达是获取高空风和低空急流活动特征，探测湍流、大气稳定度、中尺度大气，并能够提供高时空密度气象信息的探测设备，已经广泛应用于航空航天、水文水利、大气监测和军事气象等方面，有着广阔的应用前景［1］。出于现代战争发展的需要，风廓线雷达作为伴随保障气象装备，其实战机动性能要求随之也越来越高。为此，在充分借鉴、继承现有机动雷达技术的基础上，基于“工业化”设计、“商品化”设计的理念，研制了一种新型高集成、高机动车载风廓线雷达。该雷达具有系统单车集成、高精度轻质化天线阵面、全液压自动架设系统，以及多种运输方式兼容等优点。

1设计要求

设计了机动式对流层风廓线雷达，其由相控阵天线阵面、T／R组件、数据处理设备、终端设备、底盘车，以及辅助设备等组成。设计要求如下所述。天线阵面：3．5m×3．5m（长×宽）。天线重量：1．6t。风速：八级风以下能正常工作，十级风不会导致永久变形或破坏（生存）。雷达车架设／撤收时间：≤30min／2人。

2结构总体设计

2．1系统组成为了提高雷达机动性，需对雷达系统各单元进行小型化、集成化设计，缩减运输单元数量。针对该雷达单车集成设计的要求，应用一体化设计理念，将雷达天线、电子设备方舱、电子机柜、自动架设系统（伺服控制系统、调平系统和天线折叠机构）、电站单元、底盘车和工作平台等设备布置于1个运输单元。

2．2总体布局设计总体布局设计不是乐高式积木形的拼接，而是规划各种边界条件（运输要求、系统组成和外形包络等）自顶向下的系统设计，这是决定车载雷达的结构方案成败的关键［2］。机动式风廓线雷达对机动性和运输兼容性均有较高的要求，但二者又互相制约，给结构设计带来了严峻的挑战。为此在总体布局方案中，应用一体化的理念进行设计。一是将天线阵面分块，折叠运输设计［3］。即天线沿宽度方向等分为2块，运输时，一块固定于方舱的顶部，另一块折叠后依附在方舱的侧部；工作时，通过天线展开机构将折叠天线从90°（与水平面成90°）展开到0°，并与固定天线拼接成1套完整的相控阵天线。二是雷达车工作平台与底盘车固定方式设计为快锁机构（蘑菇头式锁紧），调平撑腿通过支臂与底盘车大梁直接相连。当需要铁路运输时，撑腿收回，松开快锁机构，平台及其以上的设备可整体快速吊装分离，置于铁路运输平台，工作平台和底盘车2个运输单元都满足铁路运输要求。

3关键技术

3．1高精度轻质化天线阵面天线阵面是雷达的核心部分，阵面系统结构的作用是保证相控阵天线电性能的实现，也是整个雷达结构中最复杂的部分。在天线系统的结构设计过程中，全面贯彻了“商品化”设计理念，在满足功能需求的基础上，尽可能地降低成本［4］。该雷达天线阵面采用相控阵体制，天线阵面主要由行／列天线单元、反射板、天线骨架和天线罩等组成。其中，天线单元为印制半波阵子天线，辐射单元和功分网络集成一体化设计，由N行×M列组成，行和列天线单元的辐射单元呈90°垂直交叉排列，布置于反射板的正面。天线骨架作为天线阵面的承力结构件，既需要保证天线单元安装后的精度要求，同时，为方便天线阵面折叠设计，需要进行轻质化设计。为满足以上需求，提出了天线骨架分层设计理念和天线高精度拼接设计方法。

3．2自动架设系统架设系统中的调平撑腿和折叠机构在雷达系统起到了承上启下的作用，不仅承担了雷达天线的架撤任务，还是雷达车稳定性的可靠保证［5］。考虑执行元件的尺寸和重量，自动架设系统采用了1套全液压伺服控制系统。

4仿真分析

风载荷是雷达工作时主要承受的负载之一，其带来的天线变形是影响雷达性能指标的重要因素。

5结束语

结合某型机动式对流层风廓线雷达的研制，从指标要求、结构总体设计、关键技术和力学仿真分析等方面进行了阐述，对总体布局设计、高精度天线阵面和自动架设系统做了较为详细的设计分析，实现了雷达的结构设计指标要求。雷达整机工程实施并试用表明，系统稳定可靠，其综合指标满足总体设计要求，对类似雷达的研制工作具有一定的参考意义。

参考文献：

［1］胡明宝，贾晓星．风廓线雷达有源相控阵天线的设计与实现［J］．解放军理工大学学报（自然科学版），2009，10（增刊1）：84－89．

［2］房景仕，张根烜，王晨晨．一种车载高机动雷达结构总体设计［J］．电子机械工程，2017，33（4）：6－9，17．

［3］陈常明，江伟，李德威．某相控阵雷达车机动性设计［J］．电子机械工程，2017，33（4）：14－17．

［4］杨听广，洪涛，李明荣．风廓线雷达天线系统结构设计［J］．雷达与对抗，2009（2）：35－37．

［5］江伟，王劲宣，严诺．新型高机动雷达天线架撤机构的研制［J］．机械与电子，2018，36（1）：22－25．

［6］张润达，戚仁欣，张树雄，等．雷达结构与工艺：下册［M］．北京：电子工业出版社，2007

作者：陈常明；丁飞；江伟 单位：安徽四创电子股份有限公司