某雷達(dá)

彭天杰

摘要：本文介紹了某雷達(dá)-通信一體化數(shù)字陣列模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在滿足電訊要求的條件下，采取了DAM殼體和腔體濾波器一體化集成設(shè)計的方法，應(yīng)用了射頻絕緣子實現(xiàn)垂直過渡以提高隔離度、同時使用導(dǎo)電密封墊實現(xiàn)DAM的密封性。該方法成功應(yīng)用于工程實踐中，并對后續(xù)產(chǎn)品的批產(chǎn)具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)字陣列模塊;雷達(dá)-通信一體化;結(jié)構(gòu)設(shè)計

Abstract：A strucrural design of transceiver digital array module（referred to as DAM） in a radar and communication integration is proposed in this paper. To satisfy the telecom demands，the proposed method of integration design with DAM box and cabity filter was adopted. In the DAM RF insulators are used to vertical transition for enhancing isolation degree，and sealing function of the DAM is completed through using electric gaskets. The proposed method was successfully applied into practice，which is of great significance inguiding the future manufacturing.

Key words：DAM;radar and communication integration;strucrural design

0.引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)之間的差別越來越小，兩者的構(gòu)成原理相同、系統(tǒng)組成類似、信號特點趨同、頻率范圍也互有重疊，因此面向雷達(dá)-通信一體化的數(shù)字陣列模塊（簡稱一體化DAM）應(yīng)運而生。一體化DAM是基于分時體制用以實現(xiàn)雷達(dá)數(shù)字化收發(fā)和通信數(shù)字化收發(fā)功能的，即由數(shù)字陣列模塊完成雷達(dá)和通信發(fā)射通道的數(shù)字波形產(chǎn)生、變頻、濾波和功率放大，以及雷達(dá)和通信接收通道的低噪聲放大、濾波、變頻和數(shù)字化接收等功能。

DAM的結(jié)構(gòu)設(shè)計是其實現(xiàn)性能和減輕質(zhì)量的重要保證。其特點是體積小、功率大、元器件多、熱流密度大，結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮眾多的因素，包括輕量化、環(huán)境適應(yīng)性、可維修性、可制造性、散熱等多個方面。同時對于機載產(chǎn)品來說，將腔體濾波器和DAM殼體采取集成設(shè)計、加工，可實現(xiàn)DAM的減重、減少損耗、提高可靠性的目標(biāo)。

1.組成和指標(biāo)要求

該一體化DAM采取雙腔16通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計模式，主要由一體化殼體（包含腔體濾波器：雷達(dá)濾波器、遙測濾波器、雙工器）、雷達(dá)收發(fā)通道、通信接收通道、多通道數(shù)字收發(fā)以及連接器、水接頭、鎖緊器等部分組成。該DAM的正面排布雷達(dá)通道，反面排布通信通道，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2所示，其技術(shù)指標(biāo)與結(jié)構(gòu)相關(guān)的主要指標(biāo)如表1所示。

2.結(jié)構(gòu)設(shè)計

該一體化DAM的腔體濾波器和殼體采取集成設(shè)計，使用性能較好的鋁合金材料進(jìn)行整體設(shè)計、加工而成。濾波器與各通道間使用絕緣子進(jìn)行垂直過渡，并采用JSDMA型連接器與天線進(jìn)行盲配連接。同時將DAM進(jìn)行防潮型密封設(shè)計以滿足產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性要求。

2.1 一體化集成設(shè)計

該DAM采用結(jié)構(gòu)功能一體化的集成設(shè)計原則，雷達(dá)、通信通道和濾波器共用殼體，采取雙面布局形式，腔體內(nèi)部開設(shè)之字形液冷管道。濾波器內(nèi)部設(shè)計雙工器實現(xiàn)雷達(dá)和通信的復(fù)用功能，不僅節(jié)約了數(shù)字陣列模塊的內(nèi)部空間，還降低了主體質(zhì)量。此種集成設(shè)計與分體式相比具有以下優(yōu)勢：減少體積、重量;增加通道間的隔離度;減少最大結(jié)構(gòu)變形;提高了濾波器的散熱效率。

2.2垂直過渡設(shè)計

該DAM的濾波器與各通道間使用絕緣子進(jìn)行垂直過渡，絕緣子內(nèi)導(dǎo)體伸入濾波器腔內(nèi)與立柱連接進(jìn)行微波互聯(lián)，另一端內(nèi)導(dǎo)體與過渡微帶板進(jìn)行焊接，實現(xiàn)與雷達(dá)、通信通道的信號傳輸。同時為了測試濾波器的電性能，設(shè)計了下圖3所示的彎頭連接器。濾波器的射頻信號采用同樣采取絕緣子轉(zhuǎn)至JSDMA型連接器的方式，與天線進(jìn)行盲配連接。

2.3 密封防護(hù)設(shè)計

該DAM安裝在機載天線的DOME內(nèi)，而DOME具有初步的防護(hù)，可以直接避免其內(nèi)的設(shè)備雨淋和陽光的暴曬，因此組件密封設(shè)計主要是滿足和達(dá)到一定相對濕度的濕熱環(huán)境要求即可，故而按防潮型密封設(shè)計。

DAM的密封設(shè)計常用的方法有兩種：密封圈和密封墊，使用密封圈通常實現(xiàn)防淋型密封要求，而使用密封墊通常實現(xiàn)防潮型密封要求。同時為了提高各通道間的隔離度，該DAM只在隔筋和四周使用了導(dǎo)電密封墊，并采取熔融的方式與蓋板一體化設(shè)計、制作，這樣既保證了密封性、高隔離度，又滿足了減重的目標(biāo)。密封蓋板的示意圖如下圖4所示。

2.4熱仿真

針對該一體化DAM的工作環(huán)境，我們進(jìn)行了熱仿真，在供液溫度30攝氏度的條件下，整個DAM的熱仿真結(jié)果見圖5所示，溫升約40度，殼體結(jié)溫小于70度，能滿足DAM的設(shè)計工作要求。

2.5力學(xué)分析

根據(jù)一體化DAM的工作狀態(tài)，需對其進(jìn)行加速度過載時的強度進(jìn)行校核，分別選取三個方向結(jié)構(gòu)試驗量級最大值：X：4.5g，Y：6.75g，Z：3g。加速度過載下變形云圖見圖6二所示。

由上圖可知，最大變形為0.116mm，滿足設(shè)計要求。

3.結(jié)束語

雷達(dá)-通信一體化數(shù)字陣列模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計既實現(xiàn)了優(yōu)良的電性能，又滿足了減重、密封等結(jié)構(gòu)指標(biāo)，該模塊具有重量輕、環(huán)境適應(yīng)性好等特點，滿足某機載雷達(dá)的設(shè)計指標(biāo)。目前該DAM已經(jīng)批量投產(chǎn)，對后續(xù)其他高集成模塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有較好的借鑒意義。

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