CN103500871B - 一种精密有源相控阵雷达天线框架 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于：上横梁、右竖梁、下横梁和左竖梁组成巨型框架，相互之间采用角件铆接连接，组合竖梁和组合横梁组成T字结构，组合横梁横跨连接右竖梁和左竖梁之间，组合竖梁横跨连接组合横梁8和下横梁之间；天线安装底板固定连接在由上横梁、右竖梁、左竖梁和组合横梁组成的框架结构上，多个导向横梁安装在由上横梁、右竖梁、左竖梁和组合横梁组成的框架结构内。本发明的有源相控阵雷达天线框架刚性好，重量轻，外形美观，同时在数量庞大的天线振子与数量庞大的收发单元之间需要有盲插配合连接等要求。

Description

一种精密有源相控阵雷达天线框架
技术领域
本发明涉及雷达天线结构工程领域，涉及一种精密有源相控阵雷达天线框架，应用于要求集成度高，刚性好，且有数量庞大的天线振子与数量庞大的收发单元之间采用盲插配合连接要求的天线框架。
背景技术
由于有源相控阵天线的特殊体制，有源相控阵天线的收发组件便成为雷达的重要部件.一般采用单元集成的方法，在结构上将多个收发单元集成一个收发模块，但一部有源相控阵雷达通常有上千个收发单元，因此仍然会有上百个收发模块。为了保证数量众多的收发模块安装在天线框架内且与天线振子可靠连接，并保证收发模块能够快速更换，满足作战需求，所以天线振子与收发模块之间采用盲插配合连接。这样一部有源相控阵天线会有上千对盲插配合连接。
为了保证收发模块在天线框架上插拔自如，与天线振子电气上连接可靠，天线框架的刚性及加工精度便成至关重要的因素。
另外，由于有源相控阵天线中天线振子与收发模块都集成在天线框架内，再考虑上连接电缆所需的打弯半径，所以天线框架厚度尺寸变得也比较大，一般达到300mm以上。
现有的天线框架一般有下面两种形式：
1、采用铝型材铆接框架
铝型材铆接框架具有重量轻，刚性好，铆接技术成熟等优点，广泛应用于阵列天线、无源相控阵天线等类型的天线框架设计中，但由于受型材尺寸的限制，天线框架的厚度尺寸最多只能做到160mm。而且铝型材一般都是通过模具拉制成形，不能作为精确的加工基准，不能满足有源相控阵天线框架的设计及加工要求。
2、采用铸铝天线框架
铸铝天线框架也具有重量轻的优点，但要做模具加工周期长，费用高，而且有源相控阵框架结构形状复杂，不利于保证加工精度及外观形状等缺点。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种精密有源相控阵雷达天线框架，选择力学性能和加工性能优异的预拉伸铝合金板料加工天线框架各主要零部件；在导向横梁装配过程中采用了加垫片补偿工艺法；在天线安装底板上设计了4个工艺方孔，从天线框架正面显露出了天线框架背面导向横梁上的设计基准面，为天线框架的二次加工提供了精准的加工基准。
技术方案
一种精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于包括上横梁1、右竖梁3、下横梁6、组合竖梁7、组合横梁8、天线安装底板10、左竖梁11、多个导向横梁和角件13；上横梁1、右竖梁3、下横梁6和左竖梁11组成巨型框架，相互之间采用角件13铆接连接，组合竖梁7和组合横梁8组成T字结构，组合横梁8横跨连接右竖梁3和左竖梁11之间，组合竖梁7横跨连接组合横梁8和下横梁6之间；天线安装底板10固定连接在由上横梁1、右竖梁3、左竖梁11和组合横梁8组成的框架结构上，多个导向横梁安装在由上横梁1、右竖梁3、左竖梁11和组合横梁8组成的框架结构内。
所述天线安装底板10上设有安装多个导向横梁的多排安装面4，每排安装面4上设有多个定位孔14和多个连接孔38，每排安装面4下方设有收发组件定位孔。
所述右竖梁3和左竖梁11上设有多个安装收发组件的导向槽的凹槽结构。
所述上横梁、下横梁、左竖梁、右竖梁、组合横梁和组合竖梁，以及多个导向横梁均采用预拉伸铝合金板料铣削加工而成。
所述导向横梁装配过程中采用了加垫补偿工艺法。
所述天线安装底板的四角部位设有工艺方孔。
有益效果
本发明提出的一种精密有源相控阵雷达天线框架，针对精密有源相控阵雷达天线框架要求刚性好，重量轻，外形美观，同时在数量庞大的天线振子与数量庞大的收发单元之间需要有盲插配合连接等要求，在结构设计和加工工艺方面采取以下技术方案:①在设计时根据天线框架对刚性及装配的特殊要求对天线框架整体刚性及外观进行了仿真优化设计，并在各零部件的设计和制造过程中采用了设计基准、工艺基准和装配基准一致的方法②选择力学性能和加工性能优异的预拉伸铝合金板料加工天线框架围框各梁及导向横梁；③因为导向横梁在天线框架中不仅要起支撑收发模块组件作用，同时还要为收发模块组件的插拔提供导向。为了减小天线框架在铆接过程中对导向横梁产生的变形，影响收发模块的插拔，在导向横梁装配过程中采用了加垫补偿工艺法；④在天线安装底板毛坯料上设计加工4个工艺方孔，为天线框架铆接好后，加工天线安装底板上天线振子组件的安装面、定位孔、连接孔及收发组件定位孔提供精准的加工基准。
本发明所具有的有益效果：
①实现了精密有源相控阵天线中数量庞大的天线振子与数量庞大的收发单元之间快速盲插配合连接的要求；
②实现了数量庞大的收发组件的互换装配；
③减少了有源相控阵天线中馈线连接长度，提高了天线的电气性能；
④保证了精密有源相控阵天线整体刚性，并使天线外观精美。
附图说明
图1是本发明结构正面视图
图2是本发明实施例精密有源相控阵雷达天线框架结构正面局部放大视图
图3是本发明实施例精密有源相控阵雷达天线框架的结构背面视图
图4是本发明实施例精密有源相控阵雷达天线框架结构背面局部放大视图
图中：1-上横梁，2-第一工艺方孔，3-右竖梁，4-安装面，5-第二工艺方孔，6-下横梁，7-组合竖梁，8-组合横梁，9-第三工艺方孔，10-天线安装底板，11-左竖梁，12-第四工艺方孔，13-角件，14-定位孔，15、18-收发组件定位孔，16-，17-设计基准面，18-第二收发组件定位孔，19～34-导向横梁，35-凹槽，36、37-导向槽，38-连接孔。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
参照图1、图2、图3、图4，对本发明实施例精密有源相控阵雷达天线框架的设计与制造技术具体实施方式加以叙述。
包括上横梁1、右竖梁3、下横梁6、组合竖梁7、组合横梁8、天线安装底板10、左竖梁11、16个导向横梁和角件13；上横梁1、右竖梁3、下横梁6和左竖梁11组成巨型框架，相互之间采用角件13铆接连接，组合竖梁7和组合横梁8组成T字结构，组合横梁8横跨连接右竖梁3和左竖梁11之间，组合竖梁7横跨连接组合横梁8和下横梁6之间；天线安装底板10固定连接在由上横梁1、右竖梁3、左竖梁11和组合横梁8组成的框架结构上，16个导向横梁安装在由上横梁1、右竖梁3、左竖梁11和组合横梁8组成的框架结构内。
在天线框架上为了保证数量庞大的收发组件与数量庞大的天线振子之间盲插连接可靠，插拔自如，并具有互换性，在天线框架铆接时，通过左、右竖梁上的凸台与导向横梁19至34两端凹槽的精准配合，保证了数量庞大的收发组件的导向槽36至37等在垂直方向上的理想位置；由于在设计和加工时对导向隔梁19至34上各导向槽36至37等加工公差的控制，保证了数量庞大的收发组件的各导向槽36至37在水平方向上的理想位置，这样为数量庞大的收发组件插拔提供了精准的导向。
天线框架上5mm厚的天线安装底板的使用，不仅为众多的天线振子提供了安装基准，还对天线框架整体刚性起了极大的加强作用。
由于导向横梁19～34上各导向槽36～37水平方向的设计基准为导向横梁与右竖梁的内侧面16的配合面，为了减小数量庞大的收发组件与数量庞大的天线振子之间盲插连接的累积误差，天线框架铆接完成后，二次加工天线安装底板上的天线振子组件的安装面4、连接孔13、定位孔14及收发组件的收发组件定位孔15和18时，在水方向上选择右竖梁的内侧面16为加工基准。在垂直方向上选导向横梁19～34上各导向槽36～37的设计基准导向横梁的底面17为加工基准。这样就保证了设计基准、加工基准与装配基准的一致性。
上横梁、下横梁、左竖梁、右竖梁及中间的导向横梁、组合横梁和组合竖梁的各零件均选用机械性能及加工性能优异的预拉伸铝合金板料7075铣削加工而成。这样不仅可以保证天线整体刚性及外形美观，还可以满足有源相控阵雷达天线振子与接收机之间采用数量庞大的盲插连接对天线框架加工精度的要求及其他如通风散热方面要求，避免了一般普通硬铝板加工变形及热处理后带来的机械性能降低等问题。
导向横梁19～34在天线框架中不仅要起支撑收发模块组件作用，同时还要为收发模块组件的插拔提供导向。为了减小天线框架在铆接过程中对导向横梁产生的变形，影响收发模块的插拔，在导向横梁装配过程中采用了加垫补偿工艺法。具体作法是:天线框架铆接前先进行实测、记录每个导向横梁总长度尺寸L，取最大L值制作为天线框架内腔尺寸基准；在天线框架铆接时，首先保证各导向横梁与右竖梁结合面对接无缝，导向横梁与左竖梁结合面之间存在的间隙通过加垫来补偿。
如图1所示，天线框架铆接完成后进行天线阵面的二次加工时，加工基准导向横梁的底面17被天线安装底板10完全遮挡住，为了消除由于加工基准转换引起的加工误差，在天线安装底板10毛坯件上预先设计了4个工艺方孔：第一工艺方孔2、第二工艺方孔5、第三工艺方孔9和第四工艺方孔12，这样天线框架铆接完成后从天线框架正面显露出了天线框架背面导向横梁上的设计基准面17，为天线框架二次加工天线安装底板上天线振子组件的安装面4、定位孔14、连接孔13及收发组件定位孔15和18提供了精准的加工基准。
通过以上几种设计方法和工艺方法的有机结合，保证了精密有源相控阵天线的整体刚性，实现了数量庞大的收发组件与数量庞大的天线振子之间精准的盲插连接，并使收发组件插拔自如，电气连接可靠，并具有互换性。

Claims (5)

1.一种精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于包括上横梁(1)、右竖梁(3)、下横梁(6)、组合竖梁(7)、组合横梁(8)、天线安装底板(10)、左竖梁(11)、多个导向横梁和角件(13)；上横梁(1)、右竖梁(3)、下横梁(6)和左竖梁(11)组成巨型框架，相互之间采用角件(13)铆接连接，组合竖梁(7)和组合横梁(8)组成T字结构，组合横梁(8)横跨连接右竖梁(3)和左竖梁(11)之间，组合竖梁(7)横跨连接组合横梁(8)和下横梁(6)之间；天线安装底板(10)固定连接在由上横梁(1)、右竖梁(3)、左竖梁(11)和组合横梁(8)组成的框架结构上，多个导向横梁安装在由上横梁(1)、右竖梁(3)、左竖梁(11)和组合横梁(8)组成的框架结构内；左右竖梁上的凸台与各导向横梁两端凹槽精准配合实现各导向槽在垂直方向上的理想位置，并且导向横梁上设置两导向槽，通过对两导向槽加工公差的控制实现各导向槽在水平方向上的理想位置；天线安装地板上设计了4个工艺方孔，从天线框架正面显露出了天线框架背面导向横梁上的设计基准面。
2.根据权利要求1所述精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于：所述天线安装底板(10)上设有安装多个导向横梁的多排安装面(4)，每排安装面(4)上设有多个定位孔(14)和多个连接孔(38)，每排安装面(4)下方设有收发组件定位孔。
3.根据权利要求1所述精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于：所述右竖梁(3)和左竖梁(11)上设有多个安装收发组件的导向槽的凹槽结构。
4.根据权利要求1所述精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于：所述上横梁、下横梁、左竖梁、右竖梁、组合横梁和组合竖梁，以及多个导向横梁均采用预拉伸铝合金板料铣削加工而成。
5.根据权利要求1所述精密有源相控阵雷达天线框架，其特征在于：所述导向横梁装配过程中采用了加垫补偿工艺法。
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