某双波段雷达天馈结构设计

2016-08-16创新者邱坤滨宫小北

中国科技信息 2016年9期

创新者：邵洁邱坤滨宫小北

某双波段雷达天馈结构设计

创新者：邵洁邱坤滨宫小北

为了满足某双波段雷达的设计需求，针对天线、馈源精度要求高、馈源调节量大的特点，本文提出了一种天馈结构的设计方法。通过铝蒙皮和背筋的结构解决反射面的高精度要求。通过铝管焊接的桁架结构，使天线骨架能够以较轻的重量抵抗较大的风载荷。通过具有调节机构的馈源支架，解决馈源的安装与调节问题。通过分体的馈源结构，解决了馈源的精度与加工制造问题。通过对双波段雷达的测试，天线满足预期指标要求，验证了天馈结构设计的可行性，为后续设计积累了相应经验。

结构设计是雷达研制过程中的一个重要环节，其对保证雷达的优良性能和可靠性起着重要作用。天馈结构是雷达的重要组成部分之一，其结构设计很大程度上决定了雷达的安全性、可靠性、机动性和环境适应性。某双波段雷达天馈结构具有设备量大、重量要求严格、频段高、天线与馈源精度要求高、馈源调节量大的特点。为了满足该双波段雷达的要求，本文提出了一种天馈结构的设计方法，其包含高精度反射面与馈源、高刚强度的天线骨架与馈源支架、较大调节量的馈源安装架，具有重量小、刚强度高、环境适应强、外形美观、易于维护的特点。

天馈结构布局

该双波段雷达采用双曲面反射面天线，其天馈结构主要由反射面、双频段馈源、天线骨架、馈源支架和俯仰机构等组成，如图1所示。

天馈结构设计

反射面结构设计

由于该天线的频段很高，其对反射面的精度要求也很高。为了使反射面满足电讯所要求，反射面采用铝合金蒙皮加筋条的工艺成型方案，即反射面采用铝板在模胎上拉伸成铝合金蒙皮，再通过高精度铆接连接到背筋上。如图2所示。

天线骨架结构设计

雷达结构精度是影响雷达系统性能的重要因素之一，而天线骨架作为反射面天线的主支撑结构以及抗外部荷载的主承力结构，有刚强度高、温度变形均匀、维修性好等设计要求。该天线骨架采用铝管焊接桁架结构形式，与反射面采用筋板连接。如图3所示。

图1 天馈结构布局

图2 反射面结构

图3 天线骨架结构

图4 天线力学仿真图

图5 馈源支架结构

图6 馈源结构

通过有限元仿真，天线刚强度满足要求，如图4所示。图4（a）为正向迎风的位移分布图，（b）为背面迎风的位移分布图，（c）为正面迎风的应力分布图，（d）为背面迎风的应力分布图。

馈源支架结构设计

馈源支架用来安装天线、馈源、同时与转台连接，其采用箱形梁的结构形式。电讯要求馈源需要300mm的调节距离，同时角度方向上需要有5度的调节范围，为了满足该要求，本文提出了一种馈源的固定结构。如图5所示。

该雷达的馈源需要接入两个频段的信号以及两个极化开关。将馈源与极化开关设置为一个整体，固定在馈源安装架上。通过调节馈源安装架实现馈源的距离调节。馈源通过角度调节机构与馈源安装架连接，通过调节角度调节机构来完成对馈源角度的调节。

馈源结构设计

该雷达的频段较高，对馈源的精度要求较高。同时馈源为细长结构，无法一体化加工。为满足精度要求同时满足制造性要求，将馈源拆成三部分，利用螺钉连接。馈源的各个部分通过定位台阶和定位槽定位，以满足同轴度要求。馈源上需要设置四个波导口用来连接两个频段的信号，信号传输的波导口采用钎焊焊接。馈源口面使用聚四氟乙烯罩密封。用于固定馈源的支耳也通过钎焊焊接。如图6所示。

结语

为了满足双波段雷达的实际需求，其采用双曲面反射面天线的结构形式。采用铝合金蒙皮和筋条成型的成型方法以满足反射面的精度要求。天线骨架采用铝管焊接桁架的结构形式使天线具有足够的刚强度。箱形梁结构形式的馈源支架以及特殊设计的馈源调节机构，提高了天馈结构的环境适应性与可靠性。合理拆分馈源结构，既能满足较高的电讯要求又降低了加工制造难度。从实际使用效果来看，天馈结构能够满足各方面要求，效果良好。