雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)高效設(shè)計(jì)方法探索

摘 要： 雷達(dá)結(jié)構(gòu)組成中模塊數(shù)量眾多，因此模塊高效的設(shè)計(jì)方法值得研究。通過某款雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)具體設(shè)計(jì)過程，借助Pro/E和Auto CAD軟件之間的兼容導(dǎo)入，并在Pro/E軟件中采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣列建模和虛擬裝配等組合設(shè)計(jì)技巧，大大提高了雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確率。同時(shí)利用Pro/E軟件快速修改模型中的設(shè)計(jì)參數(shù)，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的。Pro/E軟件在雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，為雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了一種高效的設(shè)計(jì)方法和思路。

關(guān)鍵詞： 雷達(dá)模塊； Pro/E軟件； 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 高效方法

中圖分類號(hào)： TN957.8?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2015）13?0134?03

Abstract： There are lots of modules in radar structure， so the efficient structure design method for the modules is worth to research. The efficiency and accuracy of radar module structure design were improved greatly by virtue of the specific design process of a certain type radar structure， compatible import between Pro/E and Auto CAD software， as well as adoption of layered structure design， point?array modeling， virtual assembly and other combinational design skills in Pro/E. Pro/E software is applied to modifying the design parameters in the model rapidly to reach the purpose of optimal design. The application of Pro/E software in radar module structure design provides an efficient design method and idea for radar module structure design.

Keywords： radar module； Pro/E software； structure design； efficient method

0 引 言

在雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為了滿足模塊的電磁兼容性設(shè)計(jì)[1]要求，必須設(shè)計(jì)出符合指標(biāo)的模塊。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)印制電路板，設(shè)計(jì)出對(duì)應(yīng)的模塊。而印制電路板上存在大量的屏蔽筋、固定孔、過線孔和其他結(jié)構(gòu)[2]，因此對(duì)應(yīng)模塊結(jié)構(gòu)必須同印制電路板上的結(jié)構(gòu)保持高度吻合。如今印制電路板集成度越來越高[3]，導(dǎo)致模塊結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，因此探索一種高效率、高準(zhǔn)確率的模塊設(shè)計(jì)方法尤為重要。

Pro/E三維設(shè)計(jì)軟件具有直觀、所見即所得、參數(shù)化等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面得到廣泛應(yīng)用[4?6]。本文借助Pro/E軟件，尋求模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的高效方法。

1 模塊結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

模塊結(jié)構(gòu)一般由盒體和蓋板組成，而盒體是模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心。盒體的結(jié)構(gòu)由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師根據(jù)印制電路板圖設(shè)計(jì)而來，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師從印制電路板圖上逐一測(cè)量出所有相關(guān)結(jié)構(gòu)尺寸，包括外形、屏蔽筋、固定孔、過線孔和其他結(jié)構(gòu)尺寸，根據(jù)測(cè)量的具體尺寸再在三維軟件中建模并設(shè)計(jì)出符合要求的模塊。該種傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法要耗費(fèi)大量的測(cè)量時(shí)間和精力，且在測(cè)量過程中存在偏差和出錯(cuò)的可能，因此，必須探索出一種該類型模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的新方法。

2 模塊高效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

通過三維軟件Pro/E和二維軟件Auto CAD之間的兼容導(dǎo)入，同時(shí)采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣列建模和虛擬裝配等組合設(shè)計(jì)方法，大大提高了雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率和準(zhǔn)確率。下面結(jié)合某雷達(dá)產(chǎn)品中的模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例，具體介紹如何采用Pro/E軟件高效率和高準(zhǔn)確率地設(shè)計(jì)模塊。

2.1 Pro/E與Auto CAD的兼容導(dǎo)入

所舉模塊中有射頻印制電路板和電源印制電路板兩塊印制電路板，其中盒體正面裝射頻印制電路板，背面裝電源印制電路板。圖1（a）為射頻印制電路板中結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要的1[∶]1比例的Auto CAD二維圖，其中包含印制電路板的外形、屏蔽筋（陰影部分）、67個(gè)固定孔（較大的點(diǎn)如A點(diǎn)）、23個(gè)過線孔（較小的點(diǎn)如B點(diǎn)）等結(jié)構(gòu)尺寸信息。圖1（b）為Auto CAD文件導(dǎo)入Pro/E軟件后的二維圖，從圖中可以看出，與圖1（a）結(jié)構(gòu)尺寸完全相同。再在Pro/E軟件中利用導(dǎo)入文件進(jìn)行模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2.2 分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

盒體采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，即先設(shè)計(jì)盒體的正面和背面之間的隔板，其次設(shè)計(jì)正面的腔體，再次設(shè)計(jì)背面的腔體，最后完善盒體其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好處在于每一層設(shè)計(jì)均以前一層為基準(zhǔn)，因此只需修改某一層的設(shè)計(jì)參數(shù)，就可以達(dá)到整體聯(lián)動(dòng)更改和優(yōu)化的目的，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單參數(shù)化設(shè)計(jì)[7]。

圖2（a）為正面和背面之間的隔板三維模型，它由圖1（b）中導(dǎo)入的結(jié)構(gòu)外形獲得。在Pro/E的草繪界面中選擇導(dǎo)入圖形的外形，采用投影和拉伸方法即可獲得隔板的外形圖。

正面腔體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以隔板的上表面為草繪界面，使用投影功能選取盒體的屏蔽筋外形圖，并使用拉伸功能，一次性完成盒體的屏蔽筋建模，如圖2（b）所示。

盒體正面腔體中還存在大量的固定孔和過線孔，Pro/E軟件中的點(diǎn)陣列功能可方便、快捷、準(zhǔn)確地完成大量孔的建模。

2.3 點(diǎn)陣列設(shè)計(jì)方法

以隔板的上表面為點(diǎn)陣列基準(zhǔn)面，首先在基準(zhǔn)面上確定基準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)定圖 1（a）中任意一個(gè)固定孔為基準(zhǔn)點(diǎn)，如A點(diǎn)，再次進(jìn)入草繪界面，并使用參照和鉆孔功能，完成以基準(zhǔn)A點(diǎn)為圓心的基準(zhǔn)孔K的建模，如圖3（a）所示。以基準(zhǔn)孔K為固定孔點(diǎn)陣列源，進(jìn)入點(diǎn)陣列草繪界面，并對(duì)導(dǎo)入圖形使用參照功能，找到導(dǎo)入圖形中每一個(gè)固定孔的參照?qǐng)A心并使用幾何點(diǎn)功能，退出點(diǎn)陣列草繪，完成67個(gè)固定孔的點(diǎn)陣列建模工作，如圖3（b）所示。與固定孔建模方法相同，完成23個(gè)過線孔的點(diǎn)陣列建模，如圖3（c）所示。圖3（d）為盒體正面腔體內(nèi)部的所有孔三維建模圖。

由圖3可以看出，在盒體正面腔體內(nèi)部所有孔的三維設(shè)計(jì)過程中未測(cè)量任何一個(gè)孔的相對(duì)尺寸，利用導(dǎo)入文件和點(diǎn)陣列建模的設(shè)計(jì)方法大大提高了孔的三維設(shè)計(jì)效率和準(zhǔn)確性。

2.4 盒體結(jié)構(gòu)完善設(shè)計(jì)

盒體背面腔體的建模，以及背面腔體的固定孔建模不再陳述。盒體正面腔體屏蔽筋上的固定孔也采用陣列的方法進(jìn)行建模。

盒體周圍設(shè)計(jì)有射頻輸出接口和電源控制接口，射頻輸出接口采用不銹鋼小間距的SMA射頻連接器[8]進(jìn)行連接，電源控制接口采用J30J電纜組件[9]進(jìn)行連接。

模塊盒體四角設(shè)計(jì)成臺(tái)階式結(jié)構(gòu)并開有4個(gè)通孔，用于模塊的固定。設(shè)計(jì)完整的盒體如圖4所示。

模塊盒體上下蓋板均采用嵌入式蓋板，嵌入式蓋板能很好地屏蔽電子元件之間相互干擾。蓋板高效無誤設(shè)計(jì)需借助虛擬裝配的途徑來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)入Pro/E軟件裝配界面，并將一塊一定厚度且外形尺寸不小于盒體的平板裝入盒體上蓋板的位置，再激活裝配圖中的平板，使用剪切功能，切除平板多余的部分，最后使用基準(zhǔn)孔和陣列（以屏蔽筋上固定孔的陣列為參照）的方法，快速準(zhǔn)確地完成蓋板的三維建模。

2.5 虛擬裝配

對(duì)設(shè)計(jì)好的模塊零件進(jìn)行虛擬裝配，虛擬裝配與零件設(shè)計(jì)相輔相成[10]，如蓋板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且虛擬裝配可以對(duì)干涉、偏差、錯(cuò)位等錯(cuò)誤進(jìn)行檢驗(yàn)[11]，及時(shí)反饋錯(cuò)誤設(shè)計(jì)信息，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在虛擬裝配過程中，對(duì)同一系列螺釘、平墊和彈墊創(chuàng)建成組，以組進(jìn)行陣列（以固定孔的陣列為參照），可方便快捷地完成緊固件在盒體上的虛擬裝配。圖5為模塊最終完成虛擬裝配的三維示意圖。

3 結(jié) 語

以Pro/E軟件為雷達(dá)模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過Auto CAD二維軟件和Pro/E三維軟件間的兼容導(dǎo)入，結(jié)合分層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、點(diǎn)陣列建模、虛擬裝配等組合設(shè)計(jì)手段，可實(shí)現(xiàn)模塊的快速修改和優(yōu)化，為模塊設(shè)計(jì)提供了一種高效的設(shè)計(jì)方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 王為新.雷達(dá)電子設(shè)備的電磁兼容結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電子元器件應(yīng)用，2009，11（7）：52?53.

[2] 何潤(rùn)宏.新型印制電路板疊通孔設(shè)計(jì)及其制造方法[J].印制電路信息，2011（4）：200?202.

[3] 馬媛媛.印制電路板及抗干擾技術(shù)的設(shè)計(jì)研究[J].無線互聯(lián)科技，2013（4）：79?81.

[4] 梅啟元.Pro/E軟件定制開發(fā)實(shí)現(xiàn)分析[J].電子機(jī)械工程，2013，29（1）：60?64.

[5] 任海林，潘永強(qiáng).基于Pro/E的雷達(dá)電子設(shè)備機(jī)箱的參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2011，7（4）：906?907.

[6] 林清安.Pro/Engineer 2001零件裝配[M].北京：清華大學(xué)出版社，2001.

[7] 王建強(qiáng).運(yùn)用Pro/E二次開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)零件的參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（19）：1?2.

[8] 蔡曉濤，于德江，王慧峰，等.一種SMA型射頻連接器及電纜組件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，2014，34（5）：15?19.

[9] 李承虎，王鵬.J30J系列微型矩形連接器裝接線纜工藝技術(shù)研究[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2012，31（10）：15?16.

[10] 榮治明.基于Pro/E的機(jī)構(gòu)虛擬裝配與仿真[J].科技與企業(yè)，2013（4）：268?269.

[11] 李小明，王鐵，張瑞亮，等.裝配約束分析在Pro/E二次開發(fā)中的應(yīng)用[J].煤礦機(jī)械，2012，33（5）：235?237.