一種輕型多功能雷達的結構設計

陳興 謝眾 陳東星

摘要：介紹了一種輕型多功能雷達的結構設計，分析了各部分的系統組成，進行了熱仿真設計，指出了系統存在的技術難點。所做研究對輕型多功能雷達的結構設計優化有一定借鑒作用。

關鍵詞：輕型；熱仿真；性能

1.系統組成

雷達結構系統由天線綜合單元、操控單元、電站及附件單元、隨機備附件等組成。工作方式如圖1所示：

雷達結構采用積木化模塊形式，單個模塊最大重量控制不超過25kg，每個模塊相應部位均設有供搬運使用的提手，模塊連接均采用鎖緊可靠拆卸方便的形式，整個雷達可由3名戰士背負或攜行機動。

雷達從結構上分成：

a.天線綜合單元（含T/R組件、波導、發射前級、分配合成器、天線支座等），重約25kg；

b.操控單元（含終端、接收、信號處理、數據處理等），重約19kg；

c.電站附件單元：重約21kg；

2.天線綜合單元

天線采取頻相掃窄邊波導縫隙陣列形式。天線陣面由64根縫隙波導（單根寬10mm）并排、16個“T/R組件” 及64個“負載”組成；天線陣面上有用蜂窩夾層材料制作的天線罩；縫隙波導與T/R組件之間的連接用同軸轉換及SMA-SMP轉接器以硬連接形式連接。在天線背面以軟連接形式依次布置：1個“環形器”、1組分配合成器、1組驅動板、一組發射前級等。

天線骨架及支座采用碳纖維復合材料，密度為1.6g/cm3，比常用的鋁合金材料輕40%左右，且強度好、耐腐蝕、壽命長，可充分滿足天線的便攜式要求。

3.熱仿真設計

天線TR組件計算單個組件發熱量：15W；T/R下方肋片為主要散熱途徑；所選風扇體積流量：0.016m3/s，左右設置2個風扇，中間設置進風口，所建散熱模型如圖2所示。

通過Icepack軟件仿真出的結果如圖3所示。

從圖中可看出：環境溫度為50°時，T/R組件最高工作溫度為75.3°，滿足組件正常可靠工作的要求；T/R組件之間最大溫度差為6°，滿足組件工作時的相位一致性要求。

仿真結果可初步驗證T/R組件散熱系統結構設計方案的可行性。

4.俯仰回轉機構

天線旋轉和俯仰采用手動形式，其中俯仰機構采用滑桿套筒導向形式，旋轉機構采用微型回轉支撐形式，機構可與天線之間快速拆開。

5.其他問題

5.1 總重量分配

與總要求相比，方案總重量超出16kg，即雷達系統總重達到81kg，在滿足雷達主要使用功能的情況下，采用可拆解結構，使三名操作手攜行重量為27 kg/人，可以滿足單兵背負重量標準的要求。

5.2 整機架設/撤收

主要工作內容和步驟：

雷達系統編配為三人。一號操作手為雷達主操作手，負責雷達的操作控制；

二號操作手為雷達副操作手，協助主操作手及配套設備的操作；三號操作手負責油機的操作。

6.結語

本文詳細介紹了一種輕型多功能雷達的結構設計，通過熱設計軟件對組件的散熱進行仿真，為雷達提供依據。

參考文獻

[1] 余建祖，高紅霞，謝永奇. 電子 設備熱設計及分析技術（第2版）[M ]. 北京：北京航空航天大學出版社，2016.

[2] 王永康. ANSYS Icepak電子散熱 基礎教程[M ]. 北京：國防工業出版社，2016.

[3] 王永康，張義芳. ANSYS Icepak 進階應用導航案例[M ]. 北京：中國水利水電出版社，2016.

（作者單位：武漢濱湖電子有限責任公司）