CN110673098A - 长孔径低空警戒雷达天线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种长孔径低空警戒雷达天线，包括折叠天线和天线座，折叠天线由防水能力较强的雷达系统子阵组合而成，采用组合动密封圈设计，可有效解决雷达在雨天等气候条件下的全天候探测；天线座由刚强度较大的钢板拼焊成，从而提高了长孔径低空警戒雷达天线的抗干扰能力，使其不受天气气候影响。可探测“低慢小”目标，可无人值守24小时常态化运行。

Description

长孔径低空警戒雷达天线

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及长孔径低空警戒雷达天线。

背景技术

当今，作战任务的变化和技术水平的进步使得空中防御面临更加恶劣的战场环境和更加复杂的目标特性，其作战对象空间分布跨度范围大，目标类型种类多样，目标 的雷达散射截面积、光学目标特性、速度范围、机动性能、隐身性能均发生重大变化。 为了适应当前环境的变化和防御重心的不同，国内中高空空域已建立了较为完善的、 有效的防御体系。但由于地球曲率、地物遮挡、地杂波以及气候条件等因素的影响， 现有体系对低空和超低空目标的发现、跟踪、分类和识别缺乏有效地全天候探测手段， 缺乏专门针对“低慢小”目标、巡航导弹、低空突防飞机等目标的防御系统，导致低 空安全存在较大隐患。面对复杂作战环境和多类型作战对象，为有效应对低空环境和 目标的变化，满足多样化作战任务需求，明确技术和装备发展方向，就迫切需要低空 预警探测系统完成对低空空域“低慢小”目标的监视。

低空防御是当今防空系统面临的重大挑战，低空防御系统除了担负对低空突防飞机预警的任务外，也要担负起巡航导弹类目标的探测、跟踪任务，更要突出解决当今 城区“低慢小”目标的探测、分类识别任务。

系留气球载雷达是装载在系留气球上各种雷达的总称。目前现有的系留气球载雷达主要用于低空、超低空预警，对海警戒和对敌边境浅纵深地区的侦察监视。系留气 球通常为流线型飞艇式外形，通过地面系留设施利用缆索将其悬停在空中一定高度上。 雷达发射机、天线和接收机装载在气球下方的防风罩内，信号处理、显示控制和电源 等设备安装在地面控制站内。然而，系留气球载雷达虽然在低空和超低空探测领域有 着天然的优越性，但其受天候影响太大，无法保证全天候正常工作。

发明内容

要解决的技术问题

为了解决现有技术的无法保证全天候正常工作的缺陷，本发明提出一种长孔径低空警戒雷达天线。

技术方案

一种长孔径低空警戒雷达天线，包括折叠天线、天线座和液压缸，所述的天线座为钢板拼焊成的腔体式结构，用于安装折叠天线；所述折叠天线包括雷达系统子阵阵 列、询问机天线、ADS-B天线、北斗天线和望远镜，询问机天线安装在雷达系统子阵 阵列的一侧，ADS-B天线、北斗天线和望远镜安装在雷达系统子阵阵列的另一侧；其 特征在于雷达系统子阵阵列包括多个雷达系统子阵、天线框架阵列，雷达系统子阵安 装在天线框架阵列上，天线框架阵列的后端固定有连接框架，液压缸的一端连接在天 线座上，另一端连接在连接框架上，当液压缸执行伸展动作时，多个雷达系统子阵组 成的天线阵面展开，当液压缸执行收回动作时，多个雷达系统子阵组成的天线阵面折 叠。

所述的雷达系统子阵包括天线线阵、天线框架、组合动密封圈、T/R组件、频率 综合组件和风机；T/R组件、频率综合组件和风机安装在天线框架的内部，天线线阵 安装在天线框架的外部，组合动密封圈套接在天线线阵与天线框架的接口处；所述的 组合动密封圈包括第一密封圈和第二密封圈；所述第一密封圈包括第一金属件，其中 第一金属件包括板状金属件和环状金属件，板状金属件中央设计有孔洞，环状金属件 包括闭合环状金属件和开口环状金属件，闭合环状金属件环绕孔洞固定在板状金属件 的一侧，开口环状金属件下端开口，且环绕闭合环状金属件固定在板状金属件的一侧， 闭合环状金属件的高度高于开口环状金属件的高度；所述第二密封圈包括第二金属件， 第二金属件为环状结构，外壁上设有环形槽，环形槽的内侧的外环面积小于外侧的外 环面积，当第一密封圈与第二密封圈组合时，第二金属件卡合在闭合环状金属件与开 口环状金属件之间，形成导流槽。

所述第一密封圈还包括第一橡胶件，所述第一橡胶件的形状贴合在板状金属件的另一侧。

所述第二密封圈还包括第二橡胶件，第二橡胶件的贴合在第二金属件的两侧。

所述第一密封圈和所述第二密封圈的对应位置处设计有螺孔，螺栓穿过所述 第一密封圈和所述第二密封圈的对应位置处的螺孔，将第一密封圈与第二密封圈 组合。

有益效果

本发明提出的一种长孔径低空警戒雷达天线，包括折叠天线和天线座，折叠天线由防水能力较强的雷达系统子阵组合而成，并且天线座由刚强度较大的钢板拼焊成， 从而提高了长孔径低空警戒雷达天线的抗干扰能力，使其不受天气气候影响。可探测 “低慢小”目标，可无人值守24小时常态化运行。特点如下：

1、采用组合动密封圈设计，可有效解决雷达在雨天等气候条件下的全天候探测；

2、采用子阵级“模块化”设计可以提高雷达设计的灵活性和扩展性，通过雷达系统子阵排列组合形成长孔径低空警戒雷达，可实现对“低慢小”目标的预警探测。

附图说明

图1是本申请实施例提供的长孔径低空警戒雷达天线的主视图；

图2是本申请实施例提供的长孔径低空警戒雷达天线的后视图；

图3是本申请实施例提供的折叠天线的主视图；

图4是本申请实施例提供的折叠天线的后视图；

图5是本申请实施例提供的处于展开状态的长孔径低空警戒雷达天线的俯视图；

图6是本申请实施例提供的处于折叠状态的长孔径低空警戒雷达天线的俯视图；

图7是本申请实施例提供的雷达系统子阵的前轴测图；

图8是本申请实施例提供的雷达系统子阵的后轴测图；

图9是组合动密封圈装配时的结构示意图；

图10是组合动密封圈拆装时的结构示意图；

图11是图9所示的组合动密封圈的A-A＇处的结构剖视图。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

请参见图1和图2，图1示出了本申请实施例提供的长孔径低空警戒雷达天线 的主视图，图2示出了本申请实施例提供的长孔径低空警戒雷达天线的后视图。 如图1和图2所示，长孔径低空警戒雷达天线包括折叠天线1和天线座2。其中， 折叠天线1安装在天线座2上。

在本实施例中，折叠天线1是长孔径低空警戒雷达天线的核心设备，其设计 的关键是针对结构总体布局的特点，实现天线阵面中的各个设备的合理安装，并 确保天线系统具有良好的刚强度、环境适应性和便捷的维修性。

在本实施例中，天线座2是折叠天线1的主要承力件，为折叠天线1提供安 装及工作平台。通常，折叠天线1通过支耳与天线座2连接。天线座2的刚强度 会直接影响折叠天线1的机械指向精度和系统的稳定性。

长孔径低空警戒雷达天线的架设方式包括固定架设和机动架设。通常，长孔 径低空警戒雷达天线固定架设时，可以根据周围环境及地形地势，折叠天线1可 360°内任意调整指向。此外，长孔径低空警戒雷达天线也可根据使用需求，单车机 动式使用。单车机动工作时，长孔径低空警戒雷达天线不仅可以类似固定站分为 全阵工作，也可以根据使用需求，进入全方位探测模式，天线展成一字长线阵工 作，类似于常规警戒雷达，方位机扫，并根据需要对重点目标进行回扫确认。通 常，长孔径低空警戒雷达天线可模块化的安装在固定建筑物上或安装在越野底盘 上，通过吊装设备可实现模块化吊装。

请参见图3和图4，图3示出了本申请实施例提供的折叠天线1的主视图，图 4示出了本申请实施例提供的折叠天线1的后视图。如图3和图4所示，折叠天线 1包括雷达系统子阵阵列3、询问机天线4、ADS-B(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，广播式自动相关监视)天线5、北斗天线6和望远镜7。

在本实施例中，雷达系统子阵阵列3由多个雷达系统子阵8排列组合而成。 并且，雷达系统子阵阵列3安装在天线座2上。

在一些实施例中，雷达系统子阵阵列3由16个雷达系统子阵8排列组合而成。 雷达系统子阵阵列3的中间部位与天线座2连接。

在一些实施例中，雷达系统子阵阵列3是相控阵体制垂直正交极化微带平面 阵，包括256根天线线阵。每根天线线阵包括12个垂直正交极化单元。也就是说 一个雷达系统子阵8包括16根天线线阵。换言之，一个雷达系统子阵8包括192 个垂直正交极化单元。

在本实施例中，询问机天线4安装在雷达系统子阵阵列3的一端(例如上端)。 ADS-B天线5、北斗天线6和望远镜7安装在雷达系统子阵阵列3的另一端(例 如下端)。

询问机天线4是一种识别敌我飞机的雷达附属设备，用于向不明敌我的飞机 发射询问密码信号。若飞机回答的密码信号与预先规定密码信号相同，则将该飞 机识别为我机；若飞机回答的密码信号与预先规定密码信号不同，或者飞机无应 答，则将该飞机识别为可能是敌机。

ADS-B天线5是一个集通信与监视于一体的信息系统，由信息源、信息传输 通道和信息处理与显示三部分组成。ADS-B天线5的主要作用是提供飞机的4维 位置信息(经度、纬度、高度和时间)和其它附加信息(冲突告警信息，飞行员 输入信息，航迹角，航线拐点等信息)以及飞机的识别信息和类别信息。此外， 还可能包括一些别的附加信息，如航向、空速、风速、风向和飞机外界温度等。

北斗天线6用于接收北斗卫星信号。

望远镜7用于信号校准。

在本实施例中，天线座2用于安装折叠天线1，是由钢板拼焊成的腔体式结构。 其中，天线座2是折叠天线1的安装平台，承载着折叠天线1的全部重量及折叠 天线1上传递的环境载荷。因此，天线座2是由高强度钢板拼焊成的腔体式结构。

折叠天线1的状态包括展开状态和折叠状态。请参见图5和图6，图5示出了 本申请实施例提供的处于展开状态的长孔径低空警戒雷达天线的俯视图，图6示 出了本申请实施例提供的处于折叠状态的长孔径低空警戒雷达天线的俯视图。如 图5和图5所示，长孔径低空警戒雷达天线还包括液压缸9，折叠天线1通过液压 缸9实现折叠和展开。在一些实施例中，雷达系统子阵阵列3包括天线阵面10和 天线框架阵列11。天线阵面10安装在天线框架阵列11上。天线框架阵列11的后 端固定有连接框架12。其中，连接框架12是由多根纵横交错的金属粱连接而成。 液压缸9的一端连接在天线座2上，液压缸9的另一端连接在连接框架12上。当 液压缸9执行伸展动作时，天线阵面10展开；当液压缸9执行收回动作时，天线阵面10折叠。

通常，为了满足公路、铁路运输通过性要求，天线阵面10在运输状态下必须进行折叠。由于折叠天线1框架内设备量大、负载重，天线阵面10采用两块折叠方式。两 折方案具有定位机构少，维修性好，定位精度容易控制等优点。在这种情况下，液压 缸9包括左液压缸和右液压缸。天线阵面10包括左天线阵面和右天线阵面，左天 线阵面和右天线阵面分别由8个天线线阵排列组合而成。天线框架阵列11包括左 天线框架阵列和右天线框架阵列。左天线框架阵列和右天线框架阵列分别通过支 耳与天线座2连接。左天线框架阵列和右天线框架阵列分别由8个天线框架排列 组合而成。也就是说，左天线框架阵列和右天线框架阵列分别安装128根天线线 阵。连接框架12包括左连接框架和右连接框架。左天线框架阵列的后端固定有左 连接框架。右天线框架阵列的后端固定有右连接框架。左液压缸的一端连接在天 线座2上，左液压缸的另一端连接在左连接框架上。右液压缸的一端连接在天线 座2上，右液压缸的另一端连接在右连接框架上。当左液压缸和右液压缸同时执 行伸展动作时，左天线阵面和右天线阵面并排展开成一字，当左液压缸和右液压 缸同时执行收回动作时，左天线阵面和右天线阵面背对背折叠。

本实施例中，为了保证天线阵面10的指向精度，要求天线框架阵列11需具 有足够的刚强度。天线框架阵列11不仅是天线线阵安装的载体，而且支撑整个天 线阵面10。通常，左天线阵面和右天线阵面长度达6024毫米，只有一端固定，为 长悬臂梁结构。而且，作为天线阵面10的安装骨架，天线框架阵列11要保证一 定平面度及变形精度。为此，天线框架阵列11采用桁架和蒙皮焊接成密封箱体结 构，桁架结构的设计按受力大小合理地布置节点位置，使集中载荷位于在桁架节 点处，尽量避免局部应力集中。天线框架阵列11的功能是保证天线阵面10具有 足够的刚强度，并为各设备提供安装接口。其中，天线框架阵列11上的主要接口 可以包括但不限于：天线线阵安装接口、TR组件安装接口、变频单元安装接口、电源模块安装接口、风机及风道安装接口、询问机天线安装接口、北斗天线安装 接口等。

在本实施例中，由于设备的高密度集成，天线阵面10中的主要设备采用分层 安装的布局形式。每8个天线线阵、1个变频单元、1个电源模块和1个风机以及 风道组成1个小单元，左天线阵面和右天线阵面分别由8个小单元组成。相应的， 左天线框架阵列和右天线框架阵列也分为8个小单元。其中，每2个小单元共用1 个维修翻盖。

请参见图7和图8，图7示出了本申请实施例提供的雷达系统子阵8的前轴测 图，图8示出了本申请实施例提供的雷达系统子阵8的后轴测图。在图7和图8 中，雷达系统子阵8包括天线线阵23、天线框架24、组合动密封圈25、T/R组件 26、频率综合组件27和风机28。

在本实施例中，T/R组件26、频率综合组件27和风机28安装在天线框架24 的内部。天线线阵23安装在天线框架24的外部。组合动密封圈25套接在天线线 阵23与天线框架24的接口处。例如，天线线阵23安装在天线框架24的前端。 T/R组件26安装在天线框架24的中部。当处于维修状态时，频率综合组件27安 装在天线框架24的下部。其中，图8中示出的雷达系统子阵8中的频率综合组件 27处于维修状态。此时，若将频率综合组件27向上翻转90度，可从维修状态变 换到工作状态。风机28安装在天线框架24的上部。

请参见图9，图9示出了组合动密封圈25装配时的结构示意图。如图9所示， 本实施例中的组合动密封圈25包括第一密封圈29和第二密封圈30。第一密封圈 29的一侧(后侧)贴合在天线线阵23上，第二密封圈30的一侧(后侧)贴合在 天线框架24上，第一密封圈29的另一侧(前侧)与第二密封圈30的另一侧(前 侧)组合，形成导流槽。

请参见图10，图10示出了组合动密封圈25拆装时的结构示意图。如图10所 示，本实施例中的第一密封圈29包括第一金属件31，第一金属件31包括板状金 属件32和环状金属件33。本实施例中的第二密封圈30可以包括第二金属件36。

在本实施例中，板状金属件32通常与天线线阵23的贴合面完全贴合，其形 状包括但不限于矩形、正方形、圆形、椭圆形、圆角矩形等等。其中，图10中示 出的板状金属件32的形状是矩形。环状金属件33的形状也包括但不限于矩形、 正方形、圆形、椭圆形、圆角矩形等等。其中，图10中示出的环状金属件33的 形状是圆角矩形。

在本实施例中，板状金属件32中央设计有孔洞。其中，孔洞的形状与环状金 属件33的形状相匹配(相同或相似)。环状金属件33包括闭合环状金属件34和 开口环状金属件35。其中，闭合环状金属件34环绕孔洞固定在板状金属件32的 一侧(前侧)。由此可知，孔洞的面积不大于闭合环状金属件34的内环的面积。 其中，图10示出的孔洞和闭合环状金属件34的形状相同，且孔洞的面积等于闭 合环状金属件34的内环的面积。开口环状金属件35下端开口，且环绕闭合环状 金属件34固定在板状金属件32的一侧(前侧)。由此可知，开口环状金属件35 的内环的面积大于闭合环状金属件34的外环的面积。

在本实施例中，第二金属件36是开槽环状结构，其形状与环状金属件33的 形状相匹配(相似)，其区别在于第二金属件36的外壁设计有环形槽。

在本实施例中，当第一密封圈29与第二密封圈30组合时，第二金属件36卡 合在闭合环状金属件34与开口环状金属件35之间。由此可知，闭合环状金属件 34的外环的面积不大于第二金属件36的内环的面积，第二金属件36的外环的面 积不大于开口环状金属件35的内环的面积。

此外，为了便于第一密封圈29与第二密封圈30组合时形成导流槽，闭合环 状金属件34的高度通常会高于开口环状金属件35的高度。第二金属件36的前侧 的外环面积通常不大于第二金属件36的后侧的外环面积。

可选地，为了使第一密封圈29与天线线阵23的贴合面贴合的更加紧密，在 第一密封圈29与天线线阵23的贴合面的接触处设置橡胶密封材料。同理，为了 使第二密封圈30与第一密封圈29以及天线框架24的贴合面贴合的更加紧密，在 第二密封圈30与第一密封圈29以及天线框架24的贴合面的接触处设置橡胶密封 材料。

此时，第一密封圈29还包括第一橡胶件37。通常，将橡胶浇铸在第一金属件 31的后侧，得到一体成型的第一密封圈29。其中，第一橡胶件37的形状与板状 金属件32的形状相匹配(相同或相似)。第一橡胶件37贴合在板状金属件32的 另一侧(后侧)，以使第一橡胶件37两侧分别与第一金属件31和天线线阵23的 贴合面紧密接触，从而消除了天线线阵23的贴合面与第一密封圈29之间的缝隙， 防止雨水通过天线线阵23的贴合面与第一密封圈29的接触处流入。

同理，第二密封圈30还包括第二橡胶件38。通常，将橡胶浇铸在第二金属件 36的两侧，得到一体成型的第二密封圈30。其中，第二橡胶件38的形状与第二 金属件36的形状相似，其区别在于第二金属件36的外壁设计有环形槽。第二橡 胶件38贴合在第二金属件36的两侧。在第一密封圈29和第二密封圈30组合时， 第二金属件36前侧的第二橡胶件38与板状金属件32紧密接触，消除了第一密封 圈29与第二密封圈30之间的缝隙，防止雨水通过第一密封圈29与第二密封圈30 的接触处流入。第二金属件36后侧的第二橡胶件38与天线框架24的贴合面紧密 接触，消除了天线框架24的贴合面与第二密封圈30之间的缝隙，防止雨水通过 天线框架24的贴合面与第二密封圈30的接触处流入。

这样，天线线阵23的贴合面、天线框架24的贴合面、第一密封圈29和第二 密封圈30形成一个全封闭腔体，天线线阵23与天线框架24的接口处封闭在全封 闭腔体内，从而避免了天线线阵23与天线框架24的接口处渗入雨水，对天线线 阵23与天线框架24的接口处起到密封防护作用。

请参见图11，其示出了图9所示的组合动密封圈25的A-A＇处的结构剖视图。 如图11所示，在本实施例中，当第一密封圈29与第二密封圈30组合时，可以形 成下端开口的导流槽。通常，雨水可以通过导流槽的上端或左右两侧进入导流槽， 并在重力作用下向下流动，直至从导流槽的下端开口处流出。从而使组合动密封 圈25不易积水。

本申请实施例提出的长孔径低空警戒雷达天线包括折叠天线1和天线座2。具 体地，折叠天线1包括雷达系统子阵阵列3、询问机天线4、ADS-B天线5、北斗 天线6和望远镜7。雷达系统子阵阵列3由多个雷达系统子阵8排列组合而成，且 安装在天线座2上；询问机天线4安装在雷达系统子阵阵列3的一端，ADS-B天 线5、北斗天线6和望远镜7安装在雷达系统子阵阵列3的另一端。天线座2用于 安装折叠天线1，是由钢板拼焊成的腔体式结构。折叠天线1由防水能力较强的雷 达系统子阵8组合而成，并且天线座2由刚强度较大的钢板拼焊成，从而提高了 长孔径低空警戒雷达天线的抗干扰能力，使其不受天气气候影响。可探测“低慢 小”目标，可无人值守24小时常态化运行。

Claims (5)

1.一种长孔径低空警戒雷达天线，包括折叠天线(1)、天线座(2)和液压缸(9)，所述的天线座(2)为钢板拼焊成的腔体式结构，用于安装折叠天线(1)；所述折叠天线(1)包括雷达系统子阵阵列(3)、询问机天线(4)、ADS-B天线(5)、北斗天线(6)和望远镜(7)，询问机天线(4)安装在雷达系统子阵阵列(3)的一侧，ADS-B天线(5)、北斗天线(6)和望远镜(7)安装在雷达系统子阵阵列(3)的另一侧；其特征在于雷达系统子阵阵列(3)包括多个雷达系统子阵(8)、天线框架阵列(11)，雷达系统子阵(8)安装在天线框架阵列(11)上，天线框架阵列(11)的后端固定有连接框架(12)，液压缸(9)的一端连接在天线座(2)上，另一端连接在连接框架(12)上，当液压缸(9)执行伸展动作时，多个雷达系统子阵(8)组成的天线阵面(10)展开，当液压缸(9)执行收回动作时，多个雷达系统子阵(8)组成的天线阵面(10)折叠。

2.根据权利要求1所述的一种长孔径低空警戒雷达天线，其特征在于所述的雷达系统子阵(8)包括天线线阵(23)、天线框架(24)、组合动密封圈(25)、T/R组件(26)、频率综合组件(27)和风机(28)；T/R组件(26)、频率综合组件(27)和风机(28)安装在天线框架(24)的内部，天线线阵(1)安装在天线框架(24)的外部，组合动密封圈(25)套接在天线线阵(1)与天线框架(24)的接口处；所述的组合动密封圈(25)包括第一密封圈(29)和第二密封圈(30)；所述第一密封圈(29)包括第一金属件(31)，其中第一金属件(31)包括板状金属件(32)和环状金属件(33)，板状金属件(32)中央设计有孔洞，环状金属件(33)包括闭合环状金属件(34)和开口环状金属件(35)，闭合环状金属件(34)环绕孔洞固定在板状金属件(32)的一侧，开口环状金属件(35)下端开口，且环绕闭合环状金属件(34)固定在板状金属件(32)的一侧，闭合环状金属件(34)的高度高于开口环状金属件(35)的高度；所述第二密封圈(30)包括第二金属件(36)，第二金属件(36)为环状结构，外壁上设有环形槽，环形槽的内侧的外环面积小于外侧的外环面积，当第一密封圈(29)与第二密封圈(30)组合时，第二金属件(36)卡合在闭合环状金属件(34)与开口环状金属件(35)之间，形成导流槽。

3.根据权利要求2所述的一种长孔径低空警戒雷达天线，其特征在于所述第一密封圈(29)还包括第一橡胶件(37)，所述第一橡胶件(37)的形状贴合在板状金属件(32)的另一侧。

4.根据权利要求2所述的一种长孔径低空警戒雷达天线，，其特征在于所述第二密封圈(30)还包括第二橡胶件(38)，第二橡胶件(38)的贴合在第二金属件(36)的两侧。

5.根据权利要求2所述的一种长孔径低空警戒雷达天线，其特征在于所述第一密封圈(29)和所述第二密封圈(30)的对应位置处设计有螺孔，螺栓穿过所述第一密封圈(29)和所述第二密封圈(30)的对应位置处的螺孔，将第一密封圈(29)与第二密封圈(30)组合。

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