某高機動車載干擾系統結構設計

基金項目：國家科技支撐計劃機場Ⅲ級綜合交通監視引導系統（NO.2011BAH24B06）

摘要：介紹了車載高機動干擾系統的設計需求及設備組成，針對其結構特點進行設計考慮，該系統是利用所內現有車載平臺，按照盡量減少載車的改裝和注重整機性能及外觀的原則下，通過對車頂各天線、車內電子設備及供電等設備進行集成一體化設計、整機優化構型設計、環控設計、商品化設計，滿足了整機的機動性、適應性快速安裝、美觀性要求。

關鍵詞：高機動干擾；集成一體化；造型設計；商品化設計

引 言

隨著電子技術與通訊技術日新月異的發展，各類通過短波、超短波等通訊方式促發與引導的通訊偵收、干擾以及攻擊時有發生。圍繞其開展的通信對抗技術方法、體系及各類通信干擾技術的發展也日益成熟。各種通訊對抗裝備及系統的軍民用需求也日益強烈，本文主要從系統組成、整機構型、總體布局、天線罩設計以及電子設備在車改工況下的環境適應性等角度介紹某車載高機動干擾系統。

1. 功能和設備組成

1.1.功能

車載高機動干擾系統通過對局部區域實施全面的電磁干擾，使得通過短波通訊、超短波通訊等方式促發的通信電磁頻譜或信號失效，從而保障重要場所和局部區域的電磁安全及人身安全。

1.2.設備組成

系統主要由天饋、發射、供電單元、綜合電源、顯控等幾部分組成。根據在載車中的位置布局劃分為車外設備與車內設備兩部分。

2. 結構特點和設計考慮

2.1.該車載干擾系統主要用來執行載車行進和駐車狀態下的干擾保障問題。主要考慮方面有以下幾點：

2.1.1.邊行進邊工作，具備自發電及市電接入功能，鋰電池容量要滿足整機總功率要求及工作時間要求

2.1.2.執行任務的隨機性與及時高效，整機具備較高的機動性要求[1]；結構設計要考慮快速可拆卸及安裝，重量能滿足2人短距離的搬移及架設。

2.1.3.要充分考慮車載工況下的功放模塊及信號處理等高功率芯片的散熱及減振要求。

2.1.4.基于民品項目，要以經濟性為中心，在充分考慮產品外觀及人機工程的基礎上，盡量采用市場上成熟的商業化設計成果，提高效率、降低成本、減少研發周期。

2.2.總體結構設計

作為移動式車載偵察干擾設備，考慮到與警備車隊的整體一致性，同時兼顧工作平臺的穩定性與舒適性，本系統擬采用市場上主流的SUV或CRV類車型做為載車進行工作任務的功能性驗證。方案選取所內現有載車豐田霸道為載車平臺，其外觀和對應的車輛參數如表1所示：

表1 豐田霸道prado主要技術參數表 （單位：mm）

其設備組成如圖所示；

圖1 設備組成

系統設備主要分為車外與車內設備兩部分。考慮到頂部天線較多，且形狀各異，考慮到整機外觀將各天線集中在車頂的一個天線罩內。同時將操作頻率低、可靠性高的綜合電源、合路器以及熱耗較高的功放分機集成在車頂天線罩內。通過錯開各天線高度減少相互影響，優化天線罩內分機排列，縮短線纜，降低損耗。車內在保持原有內飾風格的基礎上，在車內放置一個手持式觸摸屏，操作人員通過觸摸對設備進行各項參數操作。在不使用時置于車內收納箱內，在車輛后備箱內安裝偵察設備，上變頻分機、鋰電池組。將內部設備分為兩個運輸單元，偵查設備分機與上變頻分機為一組。各分機間通過側板上的快鎖機構進行連接，再通過車內系固帶進行柔性交叉連接固定。

2.3.工業造型設計

基于民品項目，為了后期推向市場及產業化要求，要求系統必須外形美觀，人機關系和諧。為此車頂天線罩的造型設計、合理的整機功能單元劃分是本案重點關注方向。作為車載設備造型主要考慮以下幾個因素：

2.3.1.天線罩外觀造型必須與載車的流線型造型相適應，具備良好的空氣動力學性能及密封防護性能；

2.3.2.罩內各設備的使用方式、天線、功放設備、電源的外形最大尺寸包絡；

2.3.3.罩內要設有專用風道對高功率發熱設備及元器件進行有效的風冷散熱；

2.3.4.為滿足系統的機動性要進行合理的功能單元劃分，重量能滿足2人短距離的搬移及架設。

2.4.集成一體化與輕小型化設計

由于車頂設備眾多，如何將各天線、功放、電源、合路器等設備集成在天線罩是關注的重點?？紤]車載工況及天線罩本身不能受力的情況，本案通過設計榀字形支撐結構作為承力件，直接與車頂預埋部分連接。罩體本身不受力。通過低輪廓共型天線布局，實現了0.6平米狹長區域的高集成一體化設計。天線罩內各設備排布與車內電子設備結構如圖2和圖3所示。在設計時主要考慮以下兩點：

2.4.1.在線纜互聯方面，通過同向進出優化線纜走線。車內外線纜互聯要考慮密封防護。

2.4.2.天線罩集成后重量要滿足天線罩自身承載要求，與車頂連接形式能實現快速安裝。

2.4.3.車內電子設備輕小型化設計，通過快鎖機構進行積木式搭接，減少了車載機柜，較同類產品重量減少近30%。車內各分機最大重量需符合GJB4296《便攜式雷達對抗設備通用規范》。

圖2 天線罩內設備布局圖 圖3 車內電子設備快鎖示意

2.5.大功率高熱流密度散熱設計

系統的主要發熱器件為天線罩內的功放分機。如何設置獨立高效的散熱風道和保證罩體本身的密封防護性能是矛盾的所在。本案通過天線罩整體風道優化設計及組件高效散熱技術，實現了1500W/分機，熱流密度高達56.7W/cm2的區域的風冷散熱。設計考慮主要有以下3點：

2.5.1.天線罩底部開設進出風口，增加導流板增壓優化散熱途徑，在罩體內部最低點開設導流孔。風道示意如圖4所示。

2.5.2.功放模塊采取前后獨立風道，通過翅片擴大散熱面積；

2.5.3.進出風口增加風機對罩內進行強迫風冷；熱分析結果如圖5所示。

圖4 天線罩內風道示意 圖5 功放分機熱分析結果

2.6.商品化設計

由于研制周期較短，為了降低成本及研發風險，通過前期市場調研。本案選取了市場上戶外旅行常用的某荷蘭原裝進口的車頂行李箱作為天線罩。行李箱外觀如圖6所示，它具有以下幾點優點：

2.6.1.行李箱有專車專用的過渡件，可以實現與載車之間的無縫安裝，滿足較高的機動性要求；

2.6.2.箱體本身材料抗紫外線、防靜電、防塵及抗老化，其透波性滿足要求

2.6.3.箱體的新月沙丘造型符合空氣動力學

圖6 車頂行李箱外觀

3.結束語

該系統研制一年多來已開展多次外場靜態與動態試驗。通過階段性的試驗結果表明：該系統外形美觀，設備布局合理，結構緊湊，在試驗中各電子設備工作正常，能滿足車載工況條件下的工作要求。

該車載高機動干擾系統作為所內首個通訊對抗裝備的原型樣機，以工業造型設計進行頂層設計，通過采用成熟商品化產品車頂行李箱作為天線罩，并進行天饋、發射、電源集成一體化設計。規避了采用鋁蜂窩復合材料成型開發的技術風險，節省了人力成本和加工成本，大大縮短了研發周期。天線罩與內部電子設備的輕小型設計及快速拆裝設計為同類干擾車、通訊車、應急指揮車的結構設計提供一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1] 程輝明.地面高機動雷達集成化設計技術[M].南京：電子機械工程，2005，03。

[2] 何衛平. 面向工業造型設計的產品設計定位方法研究[J]. 計算機工程與應用，2002（ 4） ： 31 - 33.

[3] GJB4296《便攜式雷達對抗設備通用規范》。