創(chuàng)新者：邵 潔 邱坤濱 宮小北

某雙波段雷達(dá)天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

創(chuàng)新者：邵 潔 邱坤濱 宮小北

為了滿足某雙波段雷達(dá)的設(shè)計(jì)需求，針對(duì)天線、饋源精度要求高、饋源調(diào)節(jié)量大的特點(diǎn)，本文提出了一種天饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(fēng)載荷。通過具有調(diào)節(jié)機(jī)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(duì)雙波段雷達(dá)的測試，天線滿足預(yù)期指標(biāo)要求，驗(yàn)證了天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可行性，為后續(xù)設(shè)計(jì)積累了相應(yīng)經(jīng)驗(yàn)。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是雷達(dá)研制過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其對(duì)保證雷達(dá)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(dá)的重要組成部分之一，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很大程度上決定了雷達(dá)的安全性、可靠性、機(jī)動(dòng)性和環(huán)境適應(yīng)性。某雙波段雷達(dá)天饋結(jié)構(gòu)具有設(shè)備量大、重量要求嚴(yán)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(diǎn)。為了滿足該雙波段雷達(dá)的要求，本文提出了一種天饋結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其包含高精度反射面與饋源、高剛強(qiáng)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(qiáng)度高、環(huán)境適應(yīng)強(qiáng)、外形美觀、易于維護(hù)的特點(diǎn)。

天饋結(jié)構(gòu)布局

該雙波段雷達(dá)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(jī)構(gòu)等組成，如圖1所示。

天饋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

反射面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

由于該天線的頻段很高，其對(duì)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(jì)

雷達(dá)結(jié)構(gòu)精度是影響雷達(dá)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(qiáng)度高、溫度變形均勻、維修性好等設(shè)計(jì)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(xué)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(qiáng)度滿足要求，如圖4所示。圖4（a）為正向迎風(fēng)的位移分布圖，（b）為背面迎風(fēng)的位移分布圖，（c）為正面迎風(fēng)的應(yīng)力分布圖，（d）為背面迎風(fēng)的應(yīng)力分布圖。

饋源支架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

饋源支架用來安裝天線、饋源、同時(shí)與轉(zhuǎn)臺(tái)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(shí)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(dá)的饋源需要接入兩個(gè)頻段的信號(hào)以及兩個(gè)極化開關(guān)。將饋源與極化開關(guān)設(shè)置為一個(gè)整體，固定在饋源安裝架上。通過調(diào)節(jié)饋源安裝架實(shí)現(xiàn)饋源的距離調(diào)節(jié)。饋源通過角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與饋源安裝架連接，通過調(diào)節(jié)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來完成對(duì)饋源角度的調(diào)節(jié)。

饋源結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該雷達(dá)的頻段較高，對(duì)饋源的精度要求較高。同時(shí)饋源為細(xì)長結(jié)構(gòu)，無法一體化加工。為滿足精度要求同時(shí)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(gè)部分通過定位臺(tái)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(gè)波導(dǎo)口用來連接兩個(gè)頻段的信號(hào)，信號(hào)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(dá)的實(shí)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(qiáng)度。箱形梁結(jié)構(gòu)形式的饋源支架以及特殊設(shè)計(jì)的饋源調(diào)節(jié)機(jī)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(shí)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(tuán)公司第三十八研究所

邵潔（1988－）男，安徽合肥人，工程師，博士學(xué)歷，研究方向：雷達(dá)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2016.09.026