毫米波相控阵雷达关键技术结构设计研究

分析毫米波远程相控阵雷达的结构特点,系统考虑毫米波雷达结构设计要求,给出总体设计的原则,统筹思考总体布局、指标分配、天线结构形式与工艺性。研究天线反射面精度和天线单元间的安装精度、馈线网络等关键技术的解决方案。提出未来大阵需要解决的主要结构问题。     

天线阵面结构刚度性能分析方法研究

天线阵面结构的刚度性能是天线设计中需要重点关注的设计指标,其性能的优劣将影响相关电讯指标的可实现性。文中以两个典型的天线阵面结构为分析对象,详细介绍了阵面结构有限元模型(FEM)的构建技术、阵面结构固有振动特性、刚度和强度性能的分析方法,并深入研究了HYPER-WORKS 和MSC-NASTRAN 在天线阵面刚度/ 精度分析方面的一体化分析技术。最后,通过对阵面结构刚度的分析提出了阵面结构的改进设计方案,有效提高了阵面结构的刚度性能。     

改进的精密测角法标定面阵摄像机参数

改进了用于标定线阵摄像机的传统精密测角算法,标定用于面阵摄像机的参数。该算法利用两束平行光之间的夹角和投影在摄像机上图像点之间的对应关系,在给定一个预测摄像机主点的基础上计算它和实际主点之间的偏差以及摄像机焦距。分析了图像特征提取误差对于平行光夹角测量精度的影响,并给出一种基于平行光夹角误差最小的最优估计,从而进一步提高摄像机内部参数的标定精度。通过仿真实验分析了图像特征提取精度和平行光夹角测量精度对摄像机参数标定精度的影响。结果显示,当图像特征提取精度为0.1pixel,二维转台精度为0.5″时,主点标定精度可以达到0.56pixel,焦距标定精度可以达到0.06mm。利用精度为0.5″的二维转台对摄像机参数进行了实际标定,通过分析像点和标定结果所计算的平行光夹角和实际测量的平行光夹角的误差,可知本文算法的误差是经典精密测角法的68.6%,由此证明该算法对于面阵摄像机参数标定具有更好的结果。     

机动式空馈相控阵测量雷达结构误差的分析

空馈相控阵雷达的馈源与天线相互分离,二者之间存在很高的相对位置精度要求.而这种相对位置关系容易受到各种因素的影响,从而降低雷达测量精度,对于机动式精密测量雷达这种影响尤为显著,因此必须对这些误差因素进行分析并尽可能减小其影响.文中以某大型机动式空馈相控阵测量雷达为例分析了影响该类雷达测量精度的各种结构误差,并提出了相应的解决措施.     

大型天线阵面平面度分析与控制

天线阵面平面度是雷达结构设计中需要控制的关键指标。文中以某大型固定天线阵面为研究对象,分析了影响阵面平面度的各个因素,对各因素进行了误差分配,制定了各因素的控制方案。介绍了阵面平面度测量方案及天线阵面安装后平面度实测结果,实测数据满足平面度指标要求。该分析和控制方法为同类天线阵面平面度分析提供了参考,具有借鉴意义。     

某模拟雷达的天线结构设计与仿真分析

针对模拟雷达低成本的设计需求,在天线设计时采用基础框架与相控阵阵面相结合的复合天线结构,用较少单元的相控阵阵面模拟真实雷达的相控阵阵面。相控阵阵面采用喇叭空馈。这种馈电形式为封闭式,因而能量漏失小,馈电效率高。阵面的输入单元和辐射单元采用开口波导。该波导结构简单,加工成本低。它们通过轴向阶梯面与移相器连接,连接处不会产生电磁波泄漏和空间耦合。文中还建立了天线的有限元模型,进行静力分析,得到了天线在各工况下的应力云图和变形云图。结果表明,天线结构在各种工况下均能满足设计指标要求。     

变频调速技术用于相控阵雷达的阵面通风控制

相控阵雷达的天线阵面是整个雷达系统的重要组成部分 ,阵面中移相驱动器的移相精度是保证雷达系统测量精度的重要依据。阵面中的温度和通风控制是保证移相驱动器正常工作的必要条件。传统方法采用风机通风进行降温控制 ,使阵面中温度变化范围较大 ,造成移相驱动器的移相误差加大 ,影响雷达天线的性能指标。采用智能化通风方案 ,由微控制器利用软件控制风机和加热器工作 ,能较好地实现阵面中的环境温度相对稳定 ,改善移相驱动器的移相精度 ,提高整个雷达系统的天线指标和测量精度。本文阐述了以微控制器为核心单元 ,采用变频调速技术来实现天线阵面的智能通风控制 ,对相控阵天线阵面的温度控制方法做出了新的尝试     

测量雷达天线座轴系精度分析

本文分析了影响测量雷达天线座轴系精度的一主要因素,为轴系设计提供参考。     

编码器轴系晃动对测角精度影响分析

光电轴角编码器作为一种精密测角传感器,其测角精度受到多种因素的影响,其中轴系晃动是影响其精度的主要因素之一。为了研究编码器轴系晃动的规律,利用多种检测方法对轴系晃动进行检测,利用傅里叶谐波数学模型对测量结果进行分析,并结合编码器测角精度检测结果,发现测角精度与轴系晃动的低频谐波之间存在固定的函数关系,采用这种关系可以补偿编码器的测角误差。利用这种方法可以在编码器内部或在线的方式进行实时误差补偿,从而达到提高编码器测角精度的目的。这对相关仪器的测量精度的提高起到一定参考意义。     

大阵面雷达天线高精度装配技术研究

天线阵面往往以天线骨架为基准进行安装,其装配精度决定天线的电讯指标是否满足要求。某大阵面雷达经长时间使用后,其天线骨架发生变形,不能继续作为装配基准。文中针对这一问题,对在丧失原有基准的情况下如何进行高精度装配进行了研究。文中对现状进行分析,重新合理选择基准,确定最优装配顺序,设计工装及工艺装配件,合理选择靶标点,使用激光跟踪仪实时监测装配精度,并通过现场装配验证了方案的可行性,以较高指标完成了装配。电性能测试结果表明,以该方案装配完成的天线阵面在实际运行中状态良好,指标稳定,较好地满足了使用要求。     

某相控阵天气雷达结构总体设计

相控阵天气雷达是一个较复杂的系统,其布局要求紧凑,天线阵面精度要求高,组件功耗大,与其他天气雷达相比,其结构设计更复杂。文中通过总体布局设计、天线阵面结构设计与天线阵面平面精度控制以及天线座结构设计完成了某型相控阵天气雷达的设计开发工作。同时通过天线与天线座结构刚强度计算和组件热设计计算来确保设计满足要求。目前,该雷达已交付用户,其成功研制对后续类似雷达的设计具有一定的参考价值。     

大型相控阵雷达阵面平面度测量方法研究

阵面平面度是天线阵面设计的关键指标,其准确测量是指标校核的重要手段。文中从大型相控阵雷达的阵面平面度的测量需求出发,分析了现有常规测量手段在各型雷达中的适应性,并结合工程实际应用阐述了各方法在实际测量中的关键点,为同类应用时方法的选取和使用提供了依据。同时,针对现代大型相控阵雷达的设计特点,提出了平面度测量的未来趋势。     

有源相控阵雷达模块盲插设计方法研究

有源相控阵雷达的天线阵面上含有成百上千、甚至上万个天线单元,天线单元与雷达的功能模块之间需要互连.盲插互连是目前一种主流的互连方式,便于模块的快速维修和更换,提高了工作效率.文中从盲插对接的结构组成与尺寸精度控制两方面对盲插的基本设计方法进行了介绍.盲插对接结构包含具有盲插对接功能的连接器、导向装置及插拔与固定装置3个功能部分.盲插对接的尺寸精度控制包含连接器安装位置的径向与轴向尺寸精度控制、定位销的尺寸精度控制及连接器安装面的刚度控制3部分.该盲插对接基本设计方法可为今后更好地设计雷达中模块的盲插互连提供一定的参考.     

基于高精度星敏感器的船载雷达海上精度鉴定

航天测量船海上航行时主要通过精度校飞进行雷达精度鉴定,针对其周期长、耗费大和组织协调困难的缺点,提出了一种采用高精度星敏感器与雷达捷联跟踪测量空间目标进行海上精度鉴定的方法。雷达在跟踪空间目标的同时,星敏感器实时拍摄天线指向附近星图。首先,星敏感器利用雷达输出的编码器角度计算视轴的初始指向,通过快速星图识别和目标定位获取天线地心坐标系精确指向;然后,经坐标变换到地平系,根据蒙气差模型修正地平系俯仰角,再经过船摇修正转换到甲板坐标系;最后,进行轴系误差及脱靶量修正,实现雷达指向精度鉴定。试验结果表明:利用该方法测量的船载雷达相对于星敏感器方位、俯仰随机残差优于50″,满足雷达精度鉴定要求,证明该方法的可行性。     

高集成阵列天线微通道散热设计方法研究

高集成阵列天线以其高精度、大范围、多功能的特点成为当今雷达天线发展的主流。然而,电子元件的高度集成导致天线阵面高热功耗,进而恶化天线电性能,因此高效率的散热设计必不可少。微通道散热装置是一种基于流体热交换的换热器,良好的微通道布置结构对稳定天线工作温度和确保天线的控制精度有着重要作用。文中基于ANSYS软件设计了天线微通道有限元模型,根据传热效率对微通道结构参数进行了优化,设计了蛇型流道和U型回路流道2种微通道散热结构,并进一步从传热效率和工程实践出发,对结构进行优化,设计出更加合适的2种一体式散热结构。     

大型固定式相控阵雷达阵面安装方式研究

随着洲际弹道导弹、潜射弹道导弹、多弹头分导再入式导弹等进攻性武器和各种卫星的发展,对覆盖距离远、分辨率高、跟踪目标多的多功能探测系统装备——大型相控阵雷达的需求日益增加。近年来,大型相控阵雷达得到了长足的发展,远程预警雷达、远程相控阵雷达、远程防空监测雷达等均已完成阵地布设。不同的天线阵面安装结构形式对雷达装备的架设、阵面精度的控制带来了不同的影响。文中通过对比2部大型固定式相控阵天线阵面安装与阵面精度控制过程,分析了过渡骨架和调整机构2种连接结构形式对天线阵面的安装与精度控制的影响,阐述了两者的优劣之处,对今后大型相控阵雷达的高效、低成本研制和部署具有借鉴意义。     

机载无源相控阵天线结构轻量化设计

机载雷达天线发展迅速,已从传统机械扫描天线发展为相控阵天线以及更为先进的机相扫天线。随着雷达技术的发展及电子设备集成度的提高,天线已经成为雷达系统中组成最为复杂、重量占比最大的单元,因此天线的轻量化设计是雷达结构设计的关键技术。某机载无源相控阵雷达天线组成复杂,结构紧凑,单元间距小,重量指标要求严格,结构设计难度大。文中介绍了该天线结构设计中采取的轻量化措施,包括结构布局、模块化设计、复合材料的应用等,并通过力学仿真及环境试验,对天线轻量化设计的结果进行了验证。结果表明,天线结构设计满足产品力学环境要求,设计合理,对相关产品的结构设计有一定的参考意义。     

某雷达光轴采用CCD系统光电标校精度分析

相控阵雷达机、光、电三轴与普通炮瞄雷达一样讲究三轴的一致性,而对于一维有源相控阵雷达采用的大型平板阵列天线系统机、光、电三轴匹配精度的标校,特别是光轴在采用简易CCD成像系统的精度对系统精度的影响是重点分析内容。     

某类车载相控阵测量雷达结构总体设计要点

主要论述了某类车载相控阵测量雷达结构总体设计中的关键技术以及实现方法;通过天线阵面的热设计分析及天线座的力学仿真计算等手段进行雷达结构的优化设计,供同类产品设计参考。