CN113126079B - 一种多普勒雷达安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多普勒雷达及其安装方法，属于测速雷达技术领域，解决了现有的多普勒雷达的外形不与载体共形、需要的安装空间较大、安装精度低，严重影响雷达的性能和载体的整体性能的问题。一种多普勒雷达，包括雷达主体和主体框架，雷达主体包括天线分机、收发组件、接收分机、信号处理分机、接线分机和电源分机和滤波器；主体框架设有内部空腔，各分机以分机堆叠的方式设置于主体框架的内部空腔。本发明具有小型化、轻型化、测速精度高以及便于安装维修的优点。

Description

一种多普勒雷达安装方法
技术领域
本发明涉及测速雷达技术领域，尤其涉及一种多普勒雷达及其安装方法。
背景技术
多普勒雷达，又名脉冲多普勒雷达，是一种利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度的雷达。多普勒雷达含有距离波门电路、单边带滤波器、主波束杂波抑制电路和检测滤波器组，能较好地抑制地物干扰。多普勒雷达可用于机载预警、机载截击、机载导航、低空防御、火控、战场侦察、靶场测量、卫星跟踪和气象探测等方面。
现有的飞行器有多种，包括飞机、无人机、航空航天设备及电子设备等。多普勒雷达用于为卫星导航系统提供三轴向速度等导航信息，以实现多普勒组合导航功能。工作过程中，以多普勒效应为基础，基于测量雷达辐射的电磁波与回波之间的频率差异来得到速度信息，频率上的差异即多普勒频率偏移。当雷达的参数确定以后，多普勒频率fd仅仅与雷达的载体相对于地面的运动速度有关。通过波束天线测量得到的雷达载体速度矢量的各个分量供导航用。
对于飞行器，其外形、尺寸和空气动力学特性等都有严格的要求。随着技术的发展和指标的需要，对该类设备的尺寸和重量提出了严格的要求，小型化设计显得非常重要。由于飞行器使用环境严酷，现有的多普勒雷达的外形多为矩形结构，且不与载体共形，需要的安装空间较大，安装精度低，严重影响雷达的性能和载体的整体性能。另外，现有的多普勒雷达一旦安装就不能互换，不具备可维修性或者维修性差。因此，急需提供一种具有外形小型化、重量轻型化、测速精度高以及便于安装维修的多普勒雷达。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种多普勒雷达及其安装方法，用以解决现有的多普勒雷达的外形不与载体共形、需要的安装空间较大、安装精度低，严重影响雷达的性能和载体的整体性能的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一方面，提供一种多普勒雷达，包括雷达主体和主体框架，雷达主体包括天线分机、收发组件、接收分机、信号处理分机、接线分机和电源分机和滤波器；主体框架设有内部空腔，各分机以分机堆叠的方式设置于主体框架的内部空腔。
进一步地，雷达主体各分机均为盒体结构。
进一步地，多普勒雷达还包括天线罩和上盖板，主体框架为两端开口的筒体结构，天线罩和上盖板分别设于筒体结构的两端；主体框架和天线罩均与飞行器共形。
进一步地，筒体结构的下端面周边具有凸沿，凸沿的下表面的外型与飞行器安装表面共形。凸沿为与筒体结构上部一体成型的法兰框，法兰框的外表面为与飞行器安装表面共形的弧形表面。法兰框的内边缘开设用于安装天线罩的台阶，天线罩通过螺钉固定安装在法兰框上；天线罩的弧形外表面和法兰框的弧形外表面均与飞行器安装表面共形。
进一步地，主体框架的内部空腔为多层结构，各层空腔结构根据布置的分机结构、数量划分多个分区。主体框架的内部空腔可为3层结构，包括上层、中间层和下层；天线分机单独占下层；滤波器、电源分机、收发组件位于中间层；接收分机、接线分机和信号处理分机位于上层。
进一步地，信号处理分机单独布置在上层的一侧区域，接收分机和接线分机平行设置在上层的另一侧区域，电源分机位于滤波器和收发组件之间，收发组件位于接线分机和信号处理分机的下方，电源分机位于上层的接收分机的下方，接收分机的下表面设有空腔结构，接线分机位于接收分机和电源分机之间的接收分机的空腔结构内。
进一步地，主体框架的内侧壁设有多个支撑结构，支撑结构将主体框架的内部空腔分为多层；支撑结构为内壁凸沿，内壁凸沿一体成型于筒体结构的内侧壁；或者，支撑结构为支架，支架与筒体结构的内侧壁一体成型或可拆卸连接；支架为异型结构，具有分区功能。
进一步地，支架具有三个相互独立的容纳空间，其中，第一容纳空间和第二容纳空间并排设置，第三容纳空间设置在第一容纳空间和第二容纳空间的端侧，用于分别容纳电源分机、收发组件和滤波器。
进一步地，支架包括横梁和纵梁，多条横梁与纵梁交叉连接形成多个用于安装雷达分机的安装空间；横梁包括主横梁和辅横梁，纵梁包括主纵梁和辅纵梁，两条主横梁和两条主纵梁连接成型一端开口的日字形结构，形成第一容纳空间和第二容纳空间；两条辅横梁与两条辅纵梁围成矩形的第三容纳空间，其中一条主纵梁的一部分构成其中的一条辅纵梁，两条辅横梁所在直线分别穿过第一容纳空间和第二容纳空间。
进一步地，主纵梁或主横梁的顶面设有接收分机安装孔和接线分机安装孔；主纵梁或主横梁的设有阶梯状结构，用于与分机结构匹配。
进一步地，主体框架的顶端设有限位结构，上盖板的下端设有限位配合结构，限位结构与限位配合结构配合将上盖板固定在主体框架的端部。
进一步地，限位结构为设置于主体框架上端面的第一缺口，第一缺口底面上设有第一凸起；限位配合结构为设置于上盖板下表面的第二凸起，第二凸起与第一缺口相匹配，第二凸起的表面设有与第一凸起相匹配的第二缺口。
进一步地，凸沿上设有定位销孔，定位销穿过定位销孔将主体框架与飞行器固定定位，定位销孔位于多普勒雷达天线水平波束角位置的轴向中心线上。
进一步地，各分机盒体通过减振结构固定在主体框架上，各分机盒体设有用于安装减振结构的分机盒体安装孔。
进一步地，减振结构包括两个减振垫，减振垫为凸台结构，包括第一段和第二段，第一段的外径小于第二段的外径，第一段的外径等于分机盒体安装孔的孔径。
进一步地，减振结构还包括螺钉，减振垫和金属垫片的数量均为两个，减振垫和金属垫片均能够套设在螺钉上。
进一步地，减振结构还包括钢管芯，减振垫的数量为两个，金属垫片的数量为一个；钢管芯的第一端外沿一体成型有挡片，减振垫和金属垫片均能够套设在钢管芯上。
另一方面，提供上述多普勒雷达的安装方法，包括如下步骤：
S1：将天线分机水平通过定位销和螺钉安装在多普勒雷达底部，将天线罩作安装在天线分机的外部；
S2：将滤波器、电源分机、收发组件通过支架安装在主体框架的中间层的空腔结构中；
S3：将接收分机、接线分机和信号处理分机通过支架和安装在主体框架的上层空腔结构中；
S4：将上盖板固定于主体框架的端部，将主体框架的空腔结构封住，完成安装。
进一步地，步骤S2中，将电源分机安装于滤波器和收发组件之间，收发组件安装于接线分机和信号处理分机的下方，电源分机安装于上层的接收分机的下方，接收分机的空腔结构，接线分机安装于接收分机下表面设置的空腔结构内。
进一步地，步骤S3中，将信号处理分机单独布置安装在上层的一侧区域，接收分机和接线分机平行安装在上层的另一侧区域。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：
(1)本发明的多普勒雷达，采用分机堆叠的方式将各分机堆叠设置于主体框架的内部空腔，使多普勒雷达的整体结构更加紧凑，集成程度更高，有利于提高测速精度、可靠性、可维修性，便于各分机装配、测试、接线及维修，也便于飞行器的更新换代。
(2)本发明的多普勒雷达，将主体框架的内部空腔结构设为3层结构，天线分机是无源分机，不用供电，而且可靠性非常高，经测试合格后基本不用维修，故将其放置在最下层。收发组件与天线分机和接线分机进行射频电缆、低频电缆进行通讯和控制，将收发组件布置在天线分机上层最有利于电缆连接和装配。电源分机、滤波器和接线分机靠近雷达对外接口，有利于缩短对外连接器到滤波器、电源分机和接线分机的电缆长度，也方便了接线分机与接收分机、收发组件和信号处理的电缆连接。信号处理分机是多普勒雷达功能最复杂、电子线路最集中的部件，是控制多普勒雷达工作的核心，将该分机置于最外侧，只要用螺丝刀就可打开该分机屏蔽盒盖进行调整，有利于该分机检修；为方便安装收发组件的高频电缆；在安装收发组件的前方面板进行了开槽设计，通过开槽口进行电缆的拆卸与安装，便于整机的安装。
(3)本发明的多普勒雷达，采用了与飞行器共形的飞行器的外形结构，雷达与飞行器共形、分机与整机共形，既实现了与导航技术性能相关联的结构技术安装精度要求，又实现了结构电磁屏蔽设计，能够物理屏蔽电磁波的进入，不仅有效地解决了飞行器安装和小型化问题，减少了硬件设备的复杂程度，并保证了与飞行器的安装精度，而且有效提高了产品的可靠性、维修性和电磁兼容性。
(4)本发明的多普勒雷达，通过在主体框架的顶端设有限位结构，上盖板的下端设有限位配合结构，限位结构与限位配合结构配合将上盖板固定在主体框架的端部，便于主体框架与上盖板的准确、快速安装和定位，并实现防差错安装。
(5)本发明的多普勒雷达，通过在主体框架设有定位销孔，定位销穿过定位销孔将主体框架与飞行器固定定位，定位销孔位于多普勒雷达天线水平波束角位置的轴向中心线上，通过在主体框架凸沿上指定位置设置定位销孔的结构设计，不仅能够保证多普勒雷达主体在共形结构中的定位精度，还能实现防差错安装。
(6)本发明的多普勒雷达的安装方法，安装时采用分机堆叠结构装配方式，便于分机装配、测试、接线及维修。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例中多普勒雷达的剖视图一；
图2为本发明实施例中多普勒雷达的天线分机外形示意图；
图3为本发明实施例中多普勒雷达的收发组件外形示意图；
图4为本发明实施例中多普勒雷达的接收分机外形示意图；
图5为本发明实施例中多普勒雷达的接收分机盒体结构视图；
图6为本发明实施例中多普勒雷达的电源分机外形示意图；
图7为本发明实施例中多普勒雷达的信号处理分机减振结构安装示意图；
图8为本发明实施例中多普勒雷达的结构示意图一；
图9为本发明实施例中多普勒雷达的结构示意图二；
图10为本发明实施例中多普勒雷达的主体框架的内部结构示意图；
图11为本发明实施例中多普勒雷达的支架的结构示意图。
图12为本发明实施例中多普勒雷达的剖视图二；
图13为图12中A区域局的部放大图。
附图标记：
1-天线分机、2-收发组件、3-接收分机、3.1-腔体；3.2-隔板；3.3减重槽；3.4-过线通孔；4-信号处理分机、5-接线分机、6-电源分机、7-主体框架、7.1-凸沿、7.2-定位销孔；7.3-框架安装孔；7.4-测试接口；7.5-限位结构；7.6-支撑结构；8-上盖板、9-滤波器、10-支架；10.1-第一容纳空间；10.2-第二容纳空间；10.3-第三容纳空间；10.4-接线分机安装孔；10.5-接收分机安装孔；10.6-主横梁；10.7-主纵梁；10.8-辅横梁；10.9-辅纵梁；11-天线罩；12-减振结构；12.1-减振垫；12.2-螺钉；13-信号处理分机印制板；14-信号处理分机支座；15-测试接口盖板；16-调试接口盖板。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明的一个具体实施例，公开了一种多普勒雷达，如图1所示，包括雷达主体和主体框架7，雷达主体包括天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、接线分机5、电源分机6；主体框架7设有用于安装雷达主体的内部空腔。
本实施例中，多普勒雷达还包括天线罩11和上盖板8。主体框架7为两端开口的筒体结构，天线罩11和上盖板8分别设于筒体结构的两端，主体框架7的内部空腔用于容纳雷达主体。其中，雷达主体采用模块化设计的分机堆叠结构，各分机以分机堆叠的方式设置于主体框架7的内部空腔，具体的，天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、电源分机6均为盒体结构，接线分机5为板状结构，也可以理解为盒体结构，采用分机堆叠的方式将各分机盒体堆叠设置于主体框架7的内部空腔。
本实施例中，主体框架7的空腔结构为多层结构，各层空腔结构根据布置的分机盒体结构、数量划分多个分区，分区的形状、结构以及尺寸与分机盒体相适配。如图10所示，主体框架7的内部空腔结构由筒体结构内侧壁上设置的支撑结构7.6划分为多层，支撑结构7.6的数量为1个或多个，实现雷达各分机的分区放置。其中，支撑结构7.6包括但不限定于以下两种形式：
第一种支撑结构7.6为内壁凸沿，内壁凸沿一体成型于筒体结构的内侧壁，内壁凸沿上设有用于安装雷达各分机的安装孔，内壁凸沿包括横向凸沿7.1和纵向凸沿7.1，横向凸沿7.1和纵向凸沿7.1的数量均为一或多个，横向凸沿7.1和纵向凸沿7.1的上端面能够支撑固定布置于该区域的雷达分机。内壁凸沿的结构、数量根据各分机的外形结构以及布置情况设计。
第二种支撑结构7.6为支架10，如图11所示，支架10为异型结构支架10，具有分区功能，用于放置雷达主体的各分机。支架10包括横梁和纵梁，横梁与纵梁交叉形成多个用于安装雷达分机的安装空间。支架10与主体框架7的内侧壁连接。支架10的结构根据各分机的外形结构、数量设计。
示例性的，主体框架7的内部空腔结构为3层结构，即上层、中间层和下层，如图1所示，3层空腔结构划分为多个分区，分区的形状、结构以及尺寸与布置的分机盒体结构相适配。雷达分机的布局方式为：天线分机1靠近天线罩11，单独布置于下层；滤波器9、电源分机6、收发组件2布置于天线分机1上面的中间层；接收分机3、接线分机5和信号处理分机4布置于上层。其中，上层分为两个区域，信号处理分机4单独布置在上层的一侧区域，接收分机3和接线分机5平行设置在上层的另一侧区域，信号处理分机4置于主体框架7内部空腔的最外侧；中间层的电源分机6位于滤波器9和收发组件2之间，中间层的收发组件2位于接线分机5和信号处理分机4的下方，中间层的电源分机6位于上层的接收分机3的下方，接收分机3的下表面设有空腔结构，接线分机5位于接收分机3和中间层的电源分机6之间的接收分机3的空腔结构内，电源分机6、滤波器9和接线分机5靠近雷达对外接口；布置于下层的收发组件2位于信号处理分机4的下方，在安装收发组件2的前方面板进行开槽设计，通过面板上的开槽口进行电缆的拆卸与安装。
本实施例中，采用具有分区功能的支架10将滤波器9、电源分机6、收发组件2布置于主体框架7的中间层。支架10为异型结构，具有分区功能，如图11所示，支架10具有三个相互独立的容纳空间，其中第一容纳空间10.1和第二容纳空间10.2并排设置，第三容纳空间10.3设置在第一容纳空间10.1和第二容纳空间10.2的端侧，第一容纳空间10.1、第二容纳空间10.2和第三容纳空间10.3分别用于容纳电源分机6、收发组件2和滤波器9。支架10通过螺钉固定于主体框架7上，或者，支架10与主体框架7一体成型。各分机之间通过电缆连接。
支架10包括数条横梁和数条纵梁，横梁与纵梁交叉连接形成多个用于安装雷达分机的安装空间，如图11所示，横梁包括主横梁10.6和辅横梁10.8，纵梁包括主纵梁10.7和辅纵梁10.9，两条主横梁10.6和两条主纵梁10.7连接成型一端开口的日字形结构，形成第一容纳空间10.1和第二容纳空间10.2；两条辅横梁10.8与两条辅纵梁10.9围成矩形的第三容纳空间10.3，其中一条主纵梁10.7的一部分构成其中的一条辅纵梁10.9，两条辅横梁10.8所在直线分别穿过第一容纳空间10.1和第二容纳空间10.2。
本实施例中，主纵梁10.7或主横梁10.6的顶面设有接收分机安装孔10.5和接线分机安装孔10.4，用于固定安装位于上层的接收分机3和接线分机5。主纵梁10.7或主横梁10.6的表面根据各分机结构，设置有阶梯状结构，用于与分机底面结构匹配。
本实施例中，主体框架7的内部空腔结构设为3层结构，由于天线分机1是无源分机，不用供电，且可靠性高，经测试合格后基本不用维修，故将其放置在最下层。收发组件2与天线分机1和接线分机5进行射频电缆、低频电缆进行通讯和控制，将收发组件2布置在天线分机1上层最有利于电缆连接和装配。电源分机6、滤波器9和接线分机5靠近雷达对外接口，有利于缩短对外连接器到滤波器9、电源分机6和接线分机5的电缆长度，也方便了接线分机5与接收分机3、收发组件2和信号处理的电缆连接。信号处理分机4是多普勒雷达功能最复杂、电子线路最集中的部件，是控制多普勒雷达工作的核心，将该分机置于最外侧，只要用螺丝刀就可打开该分机屏蔽盒盖进行调整，有利于该分机检修；为方便安装收发组件2的高频电缆，在安装收发组件2的前方面板进行了开槽设计，可通过开槽口进行电缆的拆卸与安装，方便维修人员从雷达外部进行维修，增大了操作空间，方便了整机的安装。
与现有技术相比，本实施例提供的多普勒雷达，整机结构采用模块化设计，各分机在功能上是独立的，可脱离接口设备对其进行测试和检查；更换后不需做维修调试工作；拆卸安装时不需使用专用工具，更换时间短；采用分机堆叠的方式将各分机盒体堆叠设置于主体框架的内部空腔，内壁凸沿和支架10的结构根据雷达各分机的外形结构设计，通过设置支撑结构7.6将主体框架7的空腔结构分为多层，对雷达各分机进行多层分区布置，充分利用了多普勒雷达整机内部空间，使多普勒雷达整机内部结构更加紧凑，整机体积更小，集成程度更高，有利于提高测速精度、可靠性、可维修性，便于各分机装配、测试、接线及维修，也便于飞行器的更新换代。
实施例2
本发明的又一具体实施例，公开了一种多普勒雷达，如图1、图8至图9所示，包括共形结构和雷达主体，共形结构包括主体框架7、上盖板8，主体框架7为两端开口的筒体结构，主体框架7的内部空腔用于容纳雷达主体；上盖板8可拆卸设置于筒体结构的上端，筒体结构的下端面周边具有凸沿7.1，凸沿7.1的表面与飞行器的安装面共形；雷达主体包括天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、接线分机5、电源分机6和滤波器9，采用分机堆叠的方式将各分机盒体堆叠设置于主体框架7的内部空腔。
多普勒雷达的共形结构还包括下盖板，下盖板的下表面与飞行器安装表面共形，下盖板与主体框架7的凸沿7.1装配，形成与飞行器安装表面匹配的共形面。本实施例中，共形结构还包括天线罩11，天线罩11与下盖板独立设置，独立设置的天线罩11与下盖板共形，天线罩11、下盖板与飞行器安装面共形；或者，采用天线罩11代替下盖板，天线罩11的外表面与飞行器安装表面共形。多普勒雷达的共形结构外形采用盒体形式，上盖板8、天线罩11与整机主体框架7之间接缝采用搭接形式并通过螺钉紧固，有效的保证了盒体连续的金属接触，达到电磁屏蔽的效能。
采用天线罩11代替下盖板的技术方案中，主体框架7为两端开口的筒体结构，筒体结构的内部空腔为容纳雷达主体的空间，上盖板8通过螺钉固定于主体框架7的筒体结构的上端，筒体结构的下端面周边设有凸沿7.1，凸沿7.1的下表面与飞行器安装面共形，筒体结构的下端面设置的凸沿7.1为与筒体结构上部一体成型的法兰框，也即筒体结构的一端外边缘沿周向设置与筒体结构一体成型的法兰框，法兰框的外表面为与飞行器共形的弧形表面，法兰框的内边缘开设用于安装共形天线罩11的台阶，天线罩11的下表面与飞行器安装表面共形，天线罩11通过多个螺钉固定安装在法兰框上，天线罩11的弧形面和法兰的柱状弧形面与飞行器共形，天线罩11构成多普勒雷达的共形结构的一部分，天线罩11与飞行器共形，天线罩11与雷达共形，雷达与飞行器共形，共形结构既是雷达主体框架7，又是雷达整机的外壳。
本实施例中，天线罩11与主体框架7的凸沿7.1之间安装有密封圈，密封圈为橡胶圈，实现天线罩11与主体框架7之间的密封，与飞行器共形时能够防止水或异物进入飞行器和飞行器内。为了安装方便，并减少雷达的使用空间，主体框架7的筒体结构和法兰的转角采用倒圆角的形式。
本实施例中，主体框架7的筒体的侧壁上设有多个接线孔和安装孔，主体框架7的凸沿7.1设有多个框架安装孔7.3，采用螺钉将主体框架7固定于飞行器安装面。主体框架7筒体的侧壁上还设有用于研制过程中进行测试的测试接口7.4、进行调试的调试接口，并配套设有测试接口盖板15和调试接口盖板16，如图8至图9所示。
为了便于主体框架7与上盖板8的准确、快速安装和定位，如图10所示，主体框架7的顶端设有限位结构7.5，上盖板8的下端设有限位配合结构，限位结构7.5与限位配合结构配合将上盖板8固定在主体框架7的端部。示例性的，限位部为主体框架7上端面设置的第一缺口，第一缺口底面上设有的第一凸起，限位配合结构为上盖板8下表面设置的第二凸起，第二凸起与主体框架7的上端面的第一缺口相匹配，第二凸起的表面设有与第一缺口底面上的第一凸起相匹配的第二缺口。此结构设置能够便于主体框架7与上盖板8的准确、快速安装和定位。
为了实现共形结构与飞行器之间的准确、可靠定位，在筒体结构的下端面周边开设多个定位安装孔，如图9所示，筒体结构的下端面周边具有凸沿7.1时，凸沿7.1上开有定位销孔7.2，主体框架7对应设有定位销孔7.2，定位销穿过定位销孔7.2将主体框架7与飞行器固定定位，定位销孔7.2位于多普勒雷达天线水平波束角位置的轴向中心线上。通过在主体框架7凸沿7.1上指定位置设置定位销孔7.2的结构设计，不仅能够保证多普勒雷达主体在共形结构中的定位精度，还能实现防差错安装。
为了进一步实现防差错安装，本实施例的多普勒雷达还进行了防差错设计与设置识别标志，具体的，多普勒雷达分机盒体结构上印有标识，示例性的，上盖板8印有产品名称、代号、批序号。多普勒雷达内部各分机的连接器分别为9针、15针和51针的连接器，避免操作人员在进行连接时产生错误连接，且所有连接器自身具有防止插错功能，可以很好的防止出现连接差错；多普勒雷达外部与载体电源和总线进行连接的插座分别为矩形插座和圆形插座，能够从物理上防止插错，同时在插座附近分别印有标志，且两插座本身也具有防止插错功能。
与现有技术相比，本实施例提供的多普勒雷达，采用雷达与飞行器共形、分机与整机共形的结构布局设计，雷达结构紧凑，体积小，需要较小的空间，测速精度高，既实现了与导航技术性能相关联的结构技术安装精度要求，又实现了结构电磁屏蔽设计，能够实现物理屏蔽电磁波的进入，有效提高了产品的可靠性和电磁兼容性。另外，通过在主体框架7上设置限位部、上盖板8的下端设有限位配合结构保证共形结构与飞行器的定位精度，在凸沿7.1上开有定位孔的结构设计保证多普勒雷达主体在共形结构中的定位精度，通过共形结构的特殊设计实现了多普勒雷达的定位精度，确保多普勒雷达的工作性能。
实施例3
本发明的又一具体实施例，公开了一种多普勒雷达，如图1所示，包括雷达主体、天线罩11、上盖板8和主体框架7，主体框架7为两端开口的筒体结构，天线罩11和上盖板8分别设于筒体结构的两端，主体框架7的内部空腔用于容纳雷达主体；雷达主体包括天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、接线分机5、电源分机6和滤波器9，其中，天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、接线分机5、电源分机6均为盒体结构，接线分机5为板状结构，也可以理解为盒体结构，各分机结构如图2至图7所示，采用分机堆叠的方式将各分机盒体堆叠设置于主体框架7的内部空腔。
天线分机1为波导平板裂缝阵固定天线，采用收发共用单天线形式，由若干条窄边开缝的薄壁铝波导、馈电波导、波导同轴转换器、吸收负载组成，如图2所示。天线分机1靠近天线罩11，单独布置于主体框架7的下层空腔，通过螺钉和圆柱销安装在主体框架7上。
收发组件2由发射单元、接收单元两部分组成，其中发射单元由恒温晶振、锁相介质振荡器、放大器、耦合器、衰减器、PIN调制器、功放、隔离器、环行器、射频SP4T开关、失配负载组成；接收单元由双平衡混频器、腔体滤波器9、放大器、镜像抑制混频器、低噪放、PIN开关、隔离器、低噪声中放组成。收发组件2设置于主体框架7的中间层空腔，通过螺钉安装在整机主体框架7上。收发组件2内的恒温晶振对振动环境比较敏感，为减小振动环境对分机性能的影响，在收发组件2外部采用减振结构12进行减振，如图3所示，收发组件2的四角位置设置4个减振结构12，避免了振动条件下相位噪声的恶化。
接收分机3由两级AGC中频放大器、隔离放大器、滤波器9、混频器、AGC低频放大器、低通滤波器9、自检电路等部分组成。其主要功能为对来自收发组件2输出的中频信号进行放大、滤波、第二检波和低频放大，输出低频回波至信号处理分机4；当有自检指令时，自检电路工作，实现闭环自检。接收分机3通过螺钉固定在支架10上。
为实现接收分机3内部模块化设计且各模块间相互隔离，接收分机3采用盒体结构，盒体结构由隔板3.2分隔成多个独立的腔体3.1，腔体3.1间留有过线通孔3.4，各独立腔体3.1的大小根据安装的功能部件设置，如图4至图5所示，盒体结构设有4个独立的腔体3.1，隔板3.2设有过线通孔3.4。为实现整机的重量目标，在盒体结构的侧壁设有多个减重槽3.3，实现接收分机3重量小于预分配重量。
电源分机6由电源模块和电源滤波模块组成，用于将飞行器上电压转换为雷达内部各分机使用的电源电压，如图6所示。电源分机6通过螺钉固定在支架10上。
信号处理分机4作为多普勒雷达的重要组成部分，直接影响多普勒雷达的性能，完成回波信号的采集、抽样滤波、谱分析等功能，进行了减振设计。信号处理分机4中印制板板厚3mm，面积大且是多层印制板，为解决此类印制板抗振能力弱的特点，设计时对信号处理分机4进行减振，采用橡胶减振结构12，如图7所示，信号处理分机印制板13固定设置于信号处理分机支座14上，信号处理分机支座14通过减振结构12安装在主体框架7上，减振结构12件的数量为4个，设置于信号处理分机支座14的四个角，减振效率超过60％，大幅降低了信号处理分机印制板13的振动响应。信号处理分机4采取自然对流和辐射散热。
为了便于走线及信号的测试，设置接线分机5，接线分机5为单块印制板，用于转接信号处理与收发组件2的信号连接、信号处理与雷达控制台的信号连接等。接线分机5由印制电路板、连接器、连接电缆组成。
多普勒雷达整机结构采用了模块化设计，将天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、接线分机5、电源分机6均为盒体结构设计为盒体结构，盒体安装在主体框架7的内部空腔。各分机间留有20mm的空间布放电缆和供电接线，分机之间信号线全部采用半刚性屏蔽电缆连接，所有供电线和指令控制线均加有滤波器或穿心电容，电源线采用导线直接焊接，此结构设置不仅减少了连接器的数量，还减少了电源的使用品种。采用盒体结构的分机能够独立拆装，用简单的工具即可实现快速拆装，既便于维修及装配，降低使用与维修人员技能要求，也有效的保证了电磁兼容性，大大提高了产品的可靠性，在预防维修方面起到了重要作用。
飞行器在飞行过程中，多普勒雷达承受的振动环境较多较大，现有的多普勒雷达主机内信号处理分机4和接收分机3的工作状态不适应飞行器飞行的振动环境，因此，将各分机盒体通过减振结构12固定在主体框架7上，各分机盒体设有用于安装减振结构12的分机盒体安装孔，减振结构能够避免分机盒体与主体框架7直接碰撞，以降低振动伤害，具体的，将信号处理分机4和收发组件2通过减振结构12固定在主体框架7上，在雷达整机内部垂直方向为信号处理加装减振结构12，在水平方向为接收分机3加装减振结构12，如图7、图12、图13所示。
示例性的，减振结构12包括以下两种结构：第一种减振结构包括螺钉12.2、两个减振垫12.1和两个金属垫片，减振垫12.1和金属垫片均能够套设在螺钉12.2上，减振垫12.1为凸台结构，包括第一段和第二段，第一段的外径小于第二段的外径，第一段的外径等于分机盒体安装孔的孔径，减振垫12.1设有允许螺钉12.2穿过的通孔，通孔的孔径与螺钉杆直径相等。使用时，先在螺钉12.2上依次安装第一金属垫片、第一减振垫，第一减振垫的第二段与第一金属垫片接触，将螺钉12.2穿过分机盒体安装孔，再在螺钉12.2的螺纹端依次安安装第二减振垫、第二金属垫片，第一减振垫和第二减振垫的第一段相对设置且分别插入分机盒体安装孔的两端，将螺钉12.2拧入主体框架7的螺钉孔，完成待减振分机盒体与主体框架7固定连接。
第二种减振结构包括钢管芯、两个减振垫12.1、一个金属垫片和一个螺钉12.2，其中，钢管芯为T型结构，钢管芯的第一端外沿一体成型有挡片，减振垫12.1和金属垫片均能够套设在钢管芯上；减振垫12.1为凸台结构，包括第一段和第二段，第一段的外径小于第二段的外径，第一段的外径等于分机盒体安装孔的孔径，减振垫12.1设有允许钢管芯穿过的通孔，通孔的孔径与钢管芯的外径相等。安装时，先将第一减振垫套设安装在钢管芯上，使第一减振垫的第二段与钢管芯第一端的挡片接触，将钢管芯的第二端装入分机盒体安装孔，在钢管芯穿出分机盒体安装孔的部分依次套设安装第二减振垫和金属垫片，其中，第二减振垫的第一段朝向分机盒体安装孔，第一减振垫和第二减振垫的第一段相对设置且分别插入分机盒体安装孔的两端，将螺钉12.2从钢管芯的第二端穿入并拧入主体框架上的螺钉孔，完成待减振分机盒体与主体框架的固定连接。与第一种减阵结构相比，第二种减振结构通过在钢管芯的顶端外沿一体成型有挡片，减少了零件数量，安装更方便，安装效率更高，减振效果更好。
本实施例中，减振结构12的减振垫12.1由橡胶材质制成，减振垫12.1设置多个减振孔，减振效果更好。
为了提高多普勒雷达的耐振动冲击，本实施例中，雷达各分机的印制板都置于金属主体框架7中，增强印制板的抗冲击性；保证雷达各分机中的元器件焊接良好，并使用硅胶灌封固定；对雷达中的电缆和导线进行捆扎，并分段点胶固定在雷达内。
为了提升多普勒雷达的标准化与互换性，本实施例中多普勒雷达采用标准化的零部件、元器件和工具，具有非常好的通用化程度。不同多普勒雷达产品之间在实体上(几何形状、尺寸)、功能上能够彼此互相替换，多普勒雷达之间相同分机可以相互替换。
本实施例中，将各分机盒体通过减振结构12固定在主体框架7上，将减振垫12.1设置为凸台结构，避免分机盒体与主体框架7直接碰撞，显著衰减来自安装面的垂直方向和水平方向的振动伤害，使雷达更好的适应工作环境，提高多普勒雷达电磁屏蔽能力、测量精度和可靠性。通过减振试验，对信号处理分机印制板13进行了减振前应变测试和振动响应测试、减振后的振动响应测试，通过试验对比，所用橡胶减振结构12的减振效率超过60％，满足多普勒雷达的使用需求，振动条件在5g时，最大应变小于150微米。具体的，信号处理分机减振前振动响应测试中，信号处理分机振动响应测试采用的振动条件为多普勒雷达例行试验中的自主飞耐久振动试验条件和可靠性增长试验中的随机振动条件，从振动响应量级上看，雷达主体框架7上的响应量级约为1.4倍，信号处理板上的响应量级约为3.5倍；信号处理分机减振后振动响应测试中，安装减振结构12后，采用多普勒雷达例行试验中的自主飞耐久振动试验条件和可靠性增长试验中的随机振动条件对整机进行振动试验，在相同的振动条件下，信号处理分机安装减振结构12后信号处理分机印制板13上FPGA的振动响应减振效果明显，减少为原来的1/4。
与现有技术相比，本实施例提供的多普勒雷达，采用模块化设计，将天线分机1、收发组件2、接收分机3、信号处理分机4、接线分机5、电源分机6均设置为盒体结构，采用分机堆叠的方式将各分机盒体堆叠设置于主体框架的内部空腔，使多普勒雷达的整体结构更加紧凑，集成程度更高，便于各分机装配、测试、接线及维修。通过将各分机盒体通过减振结构12固定在主体框架7上，避免分机盒体与主体框架7直接碰撞，能够显著衰减来自安装面的振动伤害，使雷达更好的适应工作环境，提高多普勒雷达电磁屏蔽能力、测量精度和可靠性。
实施例4
本发明的又一具体实施例，公开了实施例1至3中的多普勒雷达的安装方法，包括如下步骤：
S1：将天线分机1水平通过定位销和螺钉安装在多普勒雷达底部，将天线罩作安装在天线分机1的外部；
S2：将滤波器9、电源分机6、收发组件2通过支架10安装在主体框架7的中间层的空腔结构中；
S3：将接收分机3、接线分机5和信号处理分机4通过支架10和安装在主体框架7的上层空腔结构中；
S4：将上盖板8固定于主体框架7的端部，将主体框架7的空腔结构封住，完成安装。
在步骤S2中，将电源分机6安装于滤波器9和收发组件2之间，收发组件2安装于接线分机5和信号处理分机4的下方，电源分机6安装于上层的接收分机3的下方，接收分机3的空腔结构，接线分机5安装于接收分机3下表面设置的空腔结构内。
在步骤S3中，将信号处理分机4单独布置安装在上层的一侧区域，接收分机3和接线分机5平行安装在上层的另一侧区域。
本实施例中，雷达主体分机的安装布局方式为：天线分机1靠近天线罩11，单独布置于下层；滤波器9、电源分机6、收发组件2布置于天线分机1上面的中间层；接收分机3、接线分机5和信号处理分机4布置于上层。其中，上层分为两个区域，信号处理分机4单独布置在上层的一侧区域，接收分机3和接线分机5平行设置在上层的另一侧区域，信号处理分机4置于主体框架7内部空腔的最外侧；中间层的电源分机6位于滤波器9和收发组件2之间，中间层的收发组件2位于接线分机5和信号处理分机4的下方，中间层的电源分机6位于上层的接收分机3的下方，接收分机3的下表面设有空腔结构，接线分机5位于接收分机3和中间层的电源分机6之间的接收分机3的空腔结构内，电源分机6、滤波器9和接线分机5靠近雷达对外接口；布置于下层的收发组件2位于信号处理分机4的下方，在安装收发组件2的前方面板进行开槽设计，通过面板上的开槽口进行电缆的拆卸与安装。
本实施例中，天线分机1是无源分机，不用供电，而且可靠性非常高，经测试合格后基本不用维修，故将其放置在最下层；收发组件2与天线分机1和接线分机5进行射频电缆、低频电缆进行通讯和控制，将收发组件2布置在天线分机1上层最有利于电缆连接和装配；电源分机6、滤波器9和接线分机5靠近雷达对外接口，有利于缩短对外连接器到滤波器9、电源分机6和接线分机5的电缆长度，也方便了接线分机5与接收分机3、收发组件2和信号处理的电缆连接；信号处理分机4是多普勒雷达功能最复杂、电子线路最集中的部件，是控制多普勒雷达工作的核心，将该分机置于最外侧，只要用螺丝刀就可打开该分机屏蔽盒盖进行调整，有利于该分机检修；在安装收发组件2的前方面板进行了开槽设计，可通过开槽口进行电缆的拆卸与安装，方便维修人员从雷达外部进行维修，增大了操作空间，方便了整机的安装。
与现有技术相比，本实施例提供的多普勒雷达安装方法，安装时采用分机堆叠结构装配方式，便于分机装配、测试、接线及维修。
此外，本实施例还在多普勒雷达中进行了如下设计以提高电磁屏蔽性能和电磁兼容性：1、除了采用屏蔽技术，减少干扰源辐射对雷达系统可靠性的影响，对每个分机采用屏蔽盒外，各分机采用多层布置外，还可以对功率大的信号采用高屏蔽电缆、分机间连线尽可能绕开强辐射地区、对电路中的时钟线采用屏蔽布放，远离敏感电路等；2、除了合理布置各分机外，还可采用如下措施来提高雷达电磁屏蔽能力：提高高频前端对镜像频率的抑制度；中频放大器带宽按最佳匹配接收原则设计，占用频带宽度最小，同时获得最佳信噪比，提高了接收机的电磁干扰敏感度阈值；分机的供电输入端均加装EMI滤波电路，降低各分机之间通过电源线传导的EMI干扰；各分机内部的供电电路都配有电源滤波电路，以隔离线路内部的传导干扰；工作电源输入端，设计了专有的电源滤波器和电源尖锋干扰抑制电路，降低输入电源引入的干扰；各组合用电源均加有去耦滤波器，提高了电磁兼容性性能；总线采用变压器隔离的耦合方式，信号采用特定阻抗专用屏蔽线缆，有利于提高飞行中的电磁屏蔽能力，减少外界的电磁影响，提高可测试性和测试可靠性；3、在雷达电磁兼容性的设计中，合理设计接地系统，可以降低系统对屏蔽和滤波的要求，有助于改善雷达的电磁兼容性。具体措施如下：(1)雷达的各分机之间、面板、底板安装时采用铝清洗剂清洗后及时组装，确保其形成良好的地通路；(2)雷达数字地与模拟地分开设计，单点连接；(3)在电路设计中，尽可能采用了覆铜或多地线层。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。

Claims (4)

1.一种多普勒雷达安装方法，其特征在于：包括雷达主体和主体框架(7)，所述雷达主体包括天线分机(1)、收发组件(2)、接收分机(3)、信号处理分机(4)、接线分机(5)、电源分机(6)和滤波器(9)；
主体框架(7)设有内部空腔，各分机以分机堆叠的方式设置于主体框架(7)的内部空腔；所述主体框架(7)的内部空腔为3层结构，包括上层、中间层和下层；所述天线分机(1)单独占下层；所述滤波器(9)、电源分机(6)、收发组件(2)位于中间层；所述接收分机(3)、接线分机(5)和信号处理分机(4)位于上层；
所述多普勒雷达还包括共形结构，共形结构包括主体框架(7)、上盖板(8)、下盖板，主体框架(7)为两端开口的筒体结构，天线罩(11)和上盖板(8)分别设于筒体结构的两端；天线罩(11)与下盖板独立设置，独立设置的天线罩(11)与下盖板共形，其中，下盖板的下表面与飞行器安装表面共形；
所述共形结构的外形采用盒体形式；
所述主体框架(7)的顶端设有限位结构(7.5)，所述上盖板(8)的下端设有限位配合结构，所述限位结构(7.5)与限位配合结构配合将上盖板(8)固定在主体框架(7)的端部；
所述限位结构(7.5)为设置于主体框架(7)上端面的第一缺口，第一缺口底面上设有第一凸起；所述限位配合结构为设置于上盖板(8)下表面的第二凸起，第二凸起与所述第一缺口相匹配，第二凸起的表面设有与所述第一凸起相匹配的第二缺口；
所述雷达主体各分机均为盒体结构，其中，接收分机(3)的盒体结构的侧壁设有多个减重槽(3.3)；
所述主体框架(7)的内侧壁设有多个支撑结构(7.6)，所述支撑结构(7.6)将主体框架(7)的内部空腔分为多层；
所述支撑结构(7.6)为内壁凸沿，所述内壁凸沿一体成型于筒体结构的内侧壁；或者，所述支撑结构(7.6)为支架(10)，所述支架(10)与筒体结构的内侧壁一体成型或可拆卸连接，所述支架(10)为异型结构，具有分区功能；
所述支架(10)具有三个相互独立的容纳空间，其中第一容纳空间(10.1)和第二容纳空间(10.2)并排设置，第三容纳空间(10.3)设置在所述第一容纳空间(10.1)和所述第二容纳空间(10.2)的端侧，所述第一容纳空间(10.1)、所述第二容纳空间(10.2)和所述第三容纳空间(10.3)分别用于容纳所述电源分机(6)、所述收发组件(2)和所述滤波器(9)；
所述支架(10)包括数条横梁和数条纵梁，所述横梁与所述纵梁交叉连接形成多个用于安装雷达分机的安装空间，所述横梁包括主横梁(10.6)和辅横梁(10.8)，所述纵梁包括主纵梁(10.7)和辅纵梁(10.9)，两条所述主横梁(10.6)和两条所述主纵梁(10.7)连接成型一端开口的日字形结构，形成所述第一容纳空间(10.1)和所述第二容纳空间(10.2)；两条所述辅横梁(10.8)与两条所述辅纵梁(10.9)围成矩形的所述第三容纳空间(10.3)，其中一条所述主纵梁(10.7)的一部分构成其中的一条辅纵梁(10.9)，两条所述辅横梁(10.8)所在直线分别穿过所述第一容纳空间(10.1)和所述第二容纳空间(10.2)；
所述主纵梁(10.7)或所述主横梁(10.6)的顶面设有接收分机安装孔(10.5)和接线分机安装孔(10.4)，用于固定安装位于上层的所述接收分机(3)和所述接线分机(5)；所述主纵梁(10.7)或所述主横梁(10.6)的表面根据各分机结构，设置有阶梯状结构，用于与分机底面结构匹配；
所述方法包括如下步骤：
S1：将天线分机(1)水平通过定位销和螺钉安装在多普勒雷达底部，将天线罩作安装在天线分机(1)的外部；
S2：将滤波器(9)、电源分机(6)、收发组件(2)通过支架(10)安装在主体框架(7)的中间层的空腔结构中；
S3：将接收分机(3)、接线分机(5)和信号处理分机(4)通过支架(10)和安装在主体框架(7)的上层空腔结构中；
S4：将上盖板(8)固定于主体框架(7)的端部，将主体框架(7)的空腔结构封住，完成安装。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述筒体结构的下端面周边具有凸沿(7.1)，所述凸沿(7.1)的下表面的外型与飞行器安装表面共形；
所述凸沿(7.1)为与筒体结构上部一体成型的法兰框，法兰框的外表面为与飞行器安装表面共形的弧形表面。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述信号处理分机(4)单独布置在上层的一侧区域，所述接收分机(3)和接线分机(5)平行设置在上层的另一侧区域，所述电源分机(6)位于滤波器(9)和收发组件(2)之间，所述收发组件(2)位于接线分机(5)和信号处理分机(4)的下方，所述电源分机(6)位于上层的接收分机(3)的下方，所述接收分机(3)的下表面设有空腔结构，所述接线分机(5)位于接收分机(3)和电源分机(6)之间的接收分机(3)的空腔结构内。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述凸沿(7.1)上设有定位销孔(7.2)，定位销穿过定位销孔(7.2)将主体框架(7)与飞行器固定定位，所述定位销孔(7.2)位于多普勒雷达天线水平波束角位置的轴向中心线上。
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