某雙波段雷達天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計

創(chuàng)新者：邵 潔 邱坤濱 宮小北

某雙波段雷達天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計

創(chuàng)新者：邵 潔 邱坤濱 宮小北

為了滿足某雙波段雷達的設(shè)計需求，針對天線、饋源精度要求高、饋源調(diào)節(jié)量大的特點，本文提出了一種天饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。通過鋁蒙皮和背筋的結(jié)構(gòu)解決反射面的高精度要求。通過鋁管焊接的桁架結(jié)構(gòu)，使天線骨架能夠以較輕的重量抵抗較大的風載荷。通過具有調(diào)節(jié)機構(gòu)的饋源支架，解決饋源的安裝與調(diào)節(jié)問題。通過分體的饋源結(jié)構(gòu)，解決了饋源的精度與加工制造問題。通過對雙波段雷達的測試，天線滿足預(yù)期指標要求，驗證了天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計的可行性，為后續(xù)設(shè)計積累了相應(yīng)經(jīng)驗。

結(jié)構(gòu)設(shè)計是雷達研制過程中的一個重要環(huán)節(jié)，其對保證雷達的優(yōu)良性能和可靠性起著重要作用。天饋結(jié)構(gòu)是雷達的重要組成部分之一，其結(jié)構(gòu)設(shè)計很大程度上決定了雷達的安全性、可靠性、機動性和環(huán)境適應(yīng)性。某雙波段雷達天饋結(jié)構(gòu)具有設(shè)備量大、重量要求嚴格、頻段高、天線與饋源精度要求高、饋源調(diào)節(jié)量大的特點。為了滿足該雙波段雷達的要求，本文提出了一種天饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，其包含高精度反射面與饋源、高剛強度的天線骨架與饋源支架、較大調(diào)節(jié)量的饋源安裝架，具有重量小、剛強度高、環(huán)境適應(yīng)強、外形美觀、易于維護的特點。

天饋結(jié)構(gòu)布局

該雙波段雷達采用雙曲面反射面天線，其天饋結(jié)構(gòu)主要由反射面、雙頻段饋源、天線骨架、饋源支架和俯仰機構(gòu)等組成，如圖1所示。

天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計

反射面結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于該天線的頻段很高，其對反射面的精度要求也很高。為了使反射面滿足電訊所要求，反射面采用鋁合金蒙皮加筋條的工藝成型方案，即反射面采用鋁板在模胎上拉伸成鋁合金蒙皮，再通過高精度鉚接連接到背筋上。如圖2所示。

天線骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計

雷達結(jié)構(gòu)精度是影響雷達系統(tǒng)性能的重要因素之一，而天線骨架作為反射面天線的主支撐結(jié)構(gòu)以及抗外部荷載的主承力結(jié)構(gòu)，有剛強度高、溫度變形均勻、維修性好等設(shè)計要求。該天線骨架采用鋁管焊接桁架結(jié)構(gòu)形式，與反射面采用筋板連接。如圖3所示。

圖1 天饋結(jié)構(gòu)布局

圖2 反射面結(jié)構(gòu)

圖3 天線骨架結(jié)構(gòu)

圖4 天線力學仿真圖

圖5 饋源支架結(jié)構(gòu)

圖6 饋源結(jié)構(gòu)

通過有限元仿真，天線剛強度滿足要求，如圖4所示。圖4（a）為正向迎風的位移分布圖，（b）為背面迎風的位移分布圖，（c）為正面迎風的應(yīng)力分布圖，（d）為背面迎風的應(yīng)力分布圖。

饋源支架結(jié)構(gòu)設(shè)計

饋源支架用來安裝天線、饋源、同時與轉(zhuǎn)臺連接，其采用箱形梁的結(jié)構(gòu)形式。電訊要求饋源需要300mm的調(diào)節(jié)距離，同時角度方向上需要有5度的調(diào)節(jié)范圍，為了滿足該要求，本文提出了一種饋源的固定結(jié)構(gòu)。如圖5所示。

該雷達的饋源需要接入兩個頻段的信號以及兩個極化開關(guān)。將饋源與極化開關(guān)設(shè)置為一個整體，固定在饋源安裝架上。通過調(diào)節(jié)饋源安裝架實現(xiàn)饋源的距離調(diào)節(jié)。饋源通過角度調(diào)節(jié)機構(gòu)與饋源安裝架連接，通過調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)機構(gòu)來完成對饋源角度的調(diào)節(jié)。

饋源結(jié)構(gòu)設(shè)計

該雷達的頻段較高，對饋源的精度要求較高。同時饋源為細長結(jié)構(gòu)，無法一體化加工。為滿足精度要求同時滿足制造性要求，將饋源拆成三部分，利用螺釘連接。饋源的各個部分通過定位臺階和定位槽定位，以滿足同軸度要求。饋源上需要設(shè)置四個波導(dǎo)口用來連接兩個頻段的信號，信號傳輸?shù)牟▽?dǎo)口采用釬焊焊接。饋源口面使用聚四氟乙烯罩密封。用于固定饋源的支耳也通過釬焊焊接。如圖6所示。

結(jié)語

為了滿足雙波段雷達的實際需求，其采用雙曲面反射面天線的結(jié)構(gòu)形式。采用鋁合金蒙皮和筋條成型的成型方法以滿足反射面的精度要求。天線骨架采用鋁管焊接桁架的結(jié)構(gòu)形式使天線具有足夠的剛強度。箱形梁結(jié)構(gòu)形式的饋源支架以及特殊設(shè)計的饋源調(diào)節(jié)機構(gòu)，提高了天饋結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)性與可靠性。合理拆分饋源結(jié)構(gòu)，既能滿足較高的電訊要求又降低了加工制造難度。從實際使用效果來看，天饋結(jié)構(gòu)能夠滿足各方面要求，效果良好。

邵 潔 邱坤濱 宮小北

中國電子科技集團公司第三十八研究所

邵潔（1988－）男，安徽合肥人，工程師，博士學歷，研究方向：雷達結(jié)構(gòu)設(shè)計。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.026