CN113126080A - 一种提高多普勒雷达安全性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高多普勒雷达安全性的方法，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，且保障多普勒雷达的安全性的问题。一种提高多普勒雷达安全性的方法，包括S1：对各分机表面进行防护处理；S2：将雷达各分机分别置于各分机的屏蔽盒体结构中，实现雷达各分机的模块化设计；S3：将各分机的连接器设置成差别化的结构形式，并设置识别标志；S4：将各分机的屏蔽盒体通过减振结构安装在共形结构的主体框架内；S5：安装共形结构的上盖板，将雷达各分机密封在共形结构空腔内。本发明能够实现多普勒雷达与安装表面共形、安装空间小且安全性高。

Description

一种提高多普勒雷达安全性的方法

技术领域

本发明涉及测速雷达技术领域，尤其涉及一种提高多普勒雷达安全 性的方法。

背景技术

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 实现导航/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，急需提供一种与载体共形，需要 的安装空间小，且安全性高的多普勒雷达。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种提高多普勒雷达安全 性的方法，以解决如下问题之一：(1)现有的多普勒雷达的外形不与载 体共形；(2)需要的安装空间较大；(3)保障与载体共形且安装空间 小的多普勒雷达的安全性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了提高多普勒雷达安全性的方 法，尤其是小型化多普勒雷达，具体的技术方案如下：

一种提高多普勒雷达安全性的方法，其特征在于，多普勒雷达具有 与安装表面共形的结构，多普勒雷达各分机置于共形结构的空腔内，该 方法包括如下步骤：

S1：对各分机表面进行防护处理；

S2：将雷达各分机分别置于各分机的屏蔽盒体结构中，实现雷达各 分机的模块化设计；

S3：将各分机的连接器设置成差别化的结构形式，并设置识别标志；

S4：将各分机的屏蔽盒体通过减振结构安装在共形结构的主体框架 内；

S5：安装共形结构的上盖板，将雷达各分机密封在共形结构空腔内。

进一步地，所述步骤S1中，在各分机表面喷涂三防漆进行防霉菌和 防盐雾。

进一步地，所述步骤S2中，所述屏蔽盒体采用金属盒体，各分机灌 封固定在金属盒体中。

进一步地，所述步骤S3中，将各分机的连接器设置成针数不同的连 接器。

进一步地，所述雷达各分机包括天线分机、收发组件、接收分机、 信号处理分机、接线分机和电源分机，所述步骤S4中，各分机的屏蔽盒 体在共形结构的主体框架内的安装过程包括如下步骤：

S41：将天线分机设置在共形结构底部；

S42：在天线分机上方布置滤波器、电源分机和收发组架；

S43：将接收分机、接线分机和信号处理分机布置在共形结构的最上 部空间。

进一步地，所述雷达各分机的安装位置具体为：所述信号处理分机 单独布置在上层的一侧区域，所述接收分机和接线分机平行设置在上层 的另一侧区域，所述电源分机位于滤波器和收发组件之间，所述收发组 件位于接线分机和信号处理分机的下方，所述电源分机位于上层的接收 分机的下方，所述接收分机的下表面设有空腔结构，所述接线分机位于 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，所述步骤(4)中，所述减振结构包括两个减振垫和钢管 芯，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，第一段设有通孔。

进一步地，所述共形结构包括主体框架和上盖板，所述主体框架为 两端开口的筒体结构，雷达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安装表面共形。

进一步地，所述天线罩和主体框架之间搭接。

进一步地，所述共形结构的主体框架的内侧壁设有多个支撑结构， 所述支撑结构将主体框架的内部空腔分为多层，用于分层分区布置雷达 各分机。

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，筒体结构的下端面周边具有凸沿，凸沿的下表面与飞行 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。

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。

进一步地，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。

与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：

1、基于飞行器安装空间的科学化利用的考虑，本发明同时考虑了如 何实现多普勒雷达与安装表面的共形，且尽量减小需要的安装空间，实 现多普勒雷达的小型化(共形结构尺寸可做到：长×宽×高＝135mm× 68mm×36.5mm，天线分机尺寸可做到：长×宽×高＝114mm×47mm× 9.5mm，收发组件尺寸可做到：长×宽×高＝60mm×40mm×10.8mm，接 收分机尺寸可做到：长×宽×高＝40mm×27mm×16.3mm，电源分机尺 寸可做到：长×宽×高＝31mm×20mm×9mm，为常规雷达尺寸的 1/3-1/4)，并保障与安装载体共形，需要的安装空间小的小型化多普勒 雷达的安全性。

2、本发明从多方面来提高多普勒雷达的安全性，保证其电磁屏蔽能 力、环境适应能力、改善力学环境，提高工作可靠性，并进行了防差错 设计，减少人为因素的影响。

3、本发明采用了与飞行器安装表面共形的多普勒雷达的外形结构， 即共形结构，雷达与安装表面共形、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，又提高了结构的电磁屏蔽能 力，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，还提高了小型化多普勒雷达的安 全性。此外，还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。

5、本发明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，整个多普勒雷达的结构紧凑，集成程度较高，减少了硬件设 备的复杂程度，有利于减少各分机之间的电磁干扰的影响，提高雷达工 作安全性。同时，也提高测速精度、可靠性、可维修性，也便于飞行器 装载设备的更新换代。

6、本发明通过在主体框架设有定位销孔，定位销穿过定位销孔将主 体框架与安装表面固定定位，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。

7、本发明将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安装孔，在雷达整机内部具有垂直方向和水 平方向减振功能，通过设置减振结构能够避免分机盒体与主体框架直接 碰撞，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， 提高多普勒雷达工作稳定性、安全性、测量精度和可靠性。

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为本发明提高多普勒雷达安全性的流程示意图；

图2为本发明实施例中多普勒雷达的剖视图一；

图3为本发明实施例中多普勒雷达的天线分机外形示意图；

图4为本发明实施例中多普勒雷达的收发组件外形示意图；

图5为本发明实施例中多普勒雷达的接收分机外形示意图；

图6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7为本发明实施例中多普勒雷达的电源分机外形示意图；

图8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9为本发明实施例中多普勒雷达的结构示意图一；

图10为本发明实施例中多普勒雷达的结构示意图二；

图11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12为本发明实施例中多普勒雷达的支架的结构示意图；

图13为本发明实施例中多普勒雷达的剖视图二；

图14为图13中A区域的局部放大图。

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。

同时考虑了如何实现多普勒雷达与安装表面的共形，并尽量减小所 需的安装空间，实现多普勒雷达的小型化，并保证可与安装表面共形性 的小型化多普勒雷达的安全性。

本发明的多普勒雷达具有与安装表面共形的结构，多普勒雷达各分 机置于共形结构的空腔内。

共形结构包括主体框架7和上盖板，所述主体框架为两端开口的筒 体结构，雷达天线罩和上盖板分别设于筒体结构的两端，主体框架和天 线罩均与安装表面共形。

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；雷 达主体采用模块化设计的分机堆叠结构，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，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。

具体的，共形结构的主体框架的内部空腔可为多层结构，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。更具体地，主体框 架的内部空腔为3层结构，包括上层、中间层和下层，天线分机单独占 下层；所述滤波器、电源分机、收发组件位于中间层；所述接收分机、 接线分机和信号处理分机位于上层。更具体地，信号处理分机单独布置 在上层的一侧区域，所述接收分机和接线分机平行设置在上层的另一侧 区域，所述电源分机位于滤波器和收发组件之间，所述收发组件位于接 线分机和信号处理分机的下方，所述电源分机位于上层的接收分机的下 方，所述接收分机的下表面设有空腔结构，所述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。

本发明采用结合共形结构和分机的选择、分机的形式、分机的布置 来改善雷达的电磁屏蔽能力、环境适应能力、改善力学环境的设计思路 来实现多普勒雷达的小型化，并提高多普勒雷达的安全性和可靠性，因 此本发明提供了一种提高多普勒雷达安全性的方法，如图1所示，多普 勒雷达具有与安装表面共形的结构，多普勒雷达各分机置于共形结构的 空腔内，该方法包括如下步骤：

S1：对各分机表面进行防护处理；

S2：将雷达各分机分别置于各分机的屏蔽盒体结构中，实现雷达各 分机的模块化设计；

S3：将各分机的连接器设置成差别化的结构形式，并设置识别标志；

S4：将各分机的屏蔽盒体通过减振结构安装在共形结构的主体框架 内；

S5：安装共形结构的上盖板，将雷达各分机密封在共形结构空腔内。

上述方法可以从抑制电磁干扰源方面、提高雷达电磁干扰敏感度阈 值、改善力学环境、环境防护、防差错设计等各个层面提高小型化多普 勒雷达的安全性。各分机采用屏蔽盒体结构，很好地抑制了各分机之间 的电磁干扰，也屏蔽了外界对分机的干扰，各分机通过减振结构安装在 共形结构内，降低了振动对分机的影响，通过防差错设计，减少了误操 作带来的影响，通过模块化设计、分机布置以及标识别，使得打开共形 结构上盖体即可清楚地识别多普勒雷达的控制核心，完成多普勒雷达的 维护和检测等，最高效地保证雷达的安全性。

实施例1

本发明采用结合共形结构和分机的选择、分机的形式、分机的布置 来改善雷达的电磁屏蔽能力、环境适应能力、改善力学环境的设计思路 来实现多普勒雷达与安装表面共型、需要的安装空间小(即小型化)， 并提高小型化多普勒雷达的安全性和可靠性。

具体地，本实施例提供了一种提高多普勒雷达安全性的方法，如图1 所示，多普勒雷达具有与安装表面共形的结构，多普勒雷达各分机置于 共形结构的空腔内，该方法包括如下步骤：

S1：对各分机表面进行防护处理；

具体地，考虑到雷达需要高空作业，工作环境通常较为恶劣，为了 保证雷达的寿命和工作安全性，需要进行一定的防护处理，防护处理可 包括防潮、防霉菌、防盐雾，具体的做法可在分机印制板表面喷涂三防 漆，各分机均选用在湿热环境中性能稳定的元器件来达到防潮防护的目 的；通过在分机印制板表面喷涂三防漆，将分机置于金属壳体中，加强 产品的密封性能，保证内部湿度低于65％，以阻止霉菌生长，保证产品 与盐雾环境隔离；

另外，提高雷达的安全性也包括如何降低对工作人员的伤害，本实 施例的多普勒雷达上电后进行开机自检，自检完成后处于静默状态，自 检过程中及静默状态下不对外辐射微波，降低了可能的微波辐射伤害。

S2：将雷达各分机分别置于各分机的屏蔽盒体结构中，实现雷达各 分机的模块化设计；

具体地，雷达各分机的印制板都置于金属壳体中，并使用硅胶灌封 固定，一方面可以增强印制板的抗冲击性，还能保证雷达各分机中的元 器件焊接良好；另一方面，采用模块化设计，各分机盒体均可独立拆装， 有效地保证了电磁兼容性，同时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，可以独立测试，更换后不需要做维修调试工 作，拆卸安装时也无需使用专用工具。最后，采用模块化结构，还可以 能迅速地发现出错的位置，利于修改与故障定位。

S3：将各分机的连接器设置成差别化的结构形式，并设置识别标志；

具体地，多普勒雷达内部各分机的连接器可以分别为9针、15针和 51针等连接器形式，因此操作人员在进行连接时不会产生连接错误的现 象，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；另外，多普勒雷达外部与飞行器电源和总线进行连接的插座分别为 矩形插座和圆形插座，可以从物理上防止插错，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。

S4：将各分机的屏蔽盒体通过减振结构安装在共形结构的主体框架 内；

各分机在主体框架内的布置方式充分考虑了雷达安全工作所需的条 件，包括热环境、力学环境和电磁兼容性。

首先，高温对大多数元器件将产生严重的影响，会导致电子元器件 的失效，进而引起产品的失效。小型化多普勒雷达的体积小，使得设备 的体积功率密度大大增加，因此必须很好的保证热量顺利地传递出去， 使元器件的温度波动减少到最低程度，避免飞行中环境温度的骤变引起 元器件失效。因此，在各分机的布局中考虑了如下因素：

a)选用效率高的电源模块；

b)增大功率较大的发热器件(如电源分机、收发组件)的表面积， 加大散热面积；

c)将发热器件贴近雷达机壳，利用雷达机壳直接散热；

d)各分机设计时将温度敏感的元器件远离发热器件，减少高温与低 温元器件之间的辐射耦合；

e)各分机在设计时将半导体器件置于散热量比较少的器件周围，方 便热量的传导。

其次还有抗振动和抗冲击设计，振动是影响雷达工作安全性和可靠 性的重要因素，为了有效防止各种力学环境带来的危害，本实施例设计 了适于垂直减振和水平减振的减振结构，将各分机通过减振结构安装在 主体框架内。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8、图13、图14所示。

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。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。

具体地，雷达各分机包括天线分机、收发组件、接收分机、信号处 理分机、接线分机和电源分机，本实施例的各分机的屏蔽盒体在共形结 构的主体框架内的安装过程包括如下步骤：

S41：将天线分机设置在共形结构底部；

为了便于接线和测试，天线分机采用无源分机，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，即天 线分机1靠近天线罩11，单独布置于下层；并通过定位销与框架实现防 差错。

S42：在天线分机上方布置滤波器、电源分机和收发组架；

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， 电源分机6位于滤波器9和收发组件2之间，电源分机6、滤波器9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电缆长度。

S43：将接收分机、接线分机和信号处理分机布置在共形结构的最上 部空间。

接收分机3、接线分机5和信号处理分机4布置于上层，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；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的空隙内。接线分机5靠近雷达对外接口，有利于缩 短对外连接器到接线分机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， 有利于必要时信号处理分机4的检修和测试；

S5：安装共形结构的上盖板，将雷达各分机密封在共形结构空腔内。

上盖板、天线罩与主体框架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，增强的 电磁屏蔽能力。

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。减振试验中，以信 号处理分机印制板为例，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，所用减振器减振效率超过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。 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，雷达整机框架上 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。在相同 的振动条件下，信号处理分机安装减振器后印制板上FPGA的振动响应减 振效果明显，减少为原来的1/4。

本实施例通过分机堆叠的方式布置各分机，并通过各分机的分层分 区设置方式，科学合理地利用共形结构空间，减小了所需的安装空间， 实现了多普勒雷达结构的小型化。本实施例通过抑制电磁干扰源方面、 改善力学环境、环境防护、防差错设计等各个层面提高多普勒雷达的安 全性。各分机采用屏蔽盒体结构，很好地抑制了各分机之间的电磁干扰， 也屏蔽了外界对分机的干扰，各分机通过减振结构安装在共形结构内， 降低了振动对分机的影响，通过防差错设计，减少了误操作带来的影响， 通过模块化设计、分机布置以及标识别，使得打开共形结构上盖体即可 清楚地识别多普勒雷达的控制核心，完成多普勒雷达的维护和检测等， 最高效地保证雷达的安全性。

为了更好地提高多普勒雷达的安全性，还可以考虑以下方面内容：

1、各分机的采用

多普勒雷达各分机中，天线分机可采用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。通过螺钉和圆柱销安装在主体框架上。 如图3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、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，在分机外部采用减振结构 12进行减振，如图4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。通过大量的力学分析和试验验证， 收发组件振动条件下相位噪声指标满足系统指标要求。

接收分机3由两级AGC中频放大器、隔离放大器、滤波器、混频器、 AGC低频放大器、低通滤波器、自检电路等部分组成。其主要功能为对来 自收发组件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；当有自检指令时，自检电路工作，实现闭 环自检。通过螺钉固定在支架上。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5至图6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。为实现接收分机内部模块化设计且各模块间相互隔离，接收分机 采用盒体结构，盒体结构设计为4个独立的腔体，腔体间留有过电缆圆 孔。

电源分机6由电源模块和电源滤波模块组成，用于将载体上电压转 换为雷达内部各分机使用的电源电压。如图7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 减振设计和热设计。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进行减振，采用橡胶减振器，减振 效率超过60％，大幅降低了印制板的振动响应。采用橡胶减振结构12，如图8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。

接线分机为单块印制板，为了便于走线及信号的测试，设置此分机， 用于转接信号处理与收发组件的信号连接、信号处理与雷达控制台的信 号连接等。接线分机由印制电路板、连接器、连接电缆组成。

2、防差错设计方面：除了将接口形状进行差异化设计外，雷达与飞 行器安装方向上和电气接口上刻有指向。

3、抑制电磁干扰源方面：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；

4、在雷达电磁兼容性的设计中，合理设计接地系统，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。

实施例2

本实施例详细介绍实现多普勒雷达与安装表面共形的共形结构，以 及多普勒雷达在共形结构中的布置情况，以便于理解实施例1的提高小 型化多普勒雷达安全性的方法。

首先，多普勒雷达与安装表面共形，如图2、图9-10所示，该共形 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；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9-10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10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。

与现有技术相比，本实施例提供的多普勒雷达布局结构，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。

此外，考虑到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，将号处理分机和收发组件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8、图13、图14所示。

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。

与现有技术相比，本实施例提供的多普勒雷达布局结构，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、可靠性和安全性。

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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种提高多普勒雷达安全性的方法，其特征在于，多普勒雷达具有与安装表面共形的结构，多普勒雷达各分机置于共形结构的空腔内，该方法包括如下步骤：

S1：对各分机表面进行防护处理；

S2：将雷达各分机分别置于各分机的屏蔽盒体结构中，实现雷达各分机的模块化设计；

S3：将各分机的连接器设置成差别化的结构形式，并设置识别标志；

S4：将各分机的屏蔽盒体通过减振结构安装在共形结构的主体框架内；

S5：安装共形结构的上盖板，将雷达各分机密封在共形结构空腔内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1中，在各分机表面喷涂三防漆进行防霉菌和防盐雾。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述屏蔽盒体采用金属盒体，各分机灌封固定在金属盒体中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中，将各分机的连接器设置成针数不同的连接器。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述雷达各分机包括天线分机、收发组件、接收分机、信号处理分机、接线分机和电源分机，所述步骤S4中，各分机的屏蔽盒体在共形结构的主体框架内的安装过程包括如下步骤：

S41：将天线分机设置在共形结构底部；

S42：在天线分机上方布置滤波器、电源分机和收发组架；

S43：将接收分机、接线分机和信号处理分机布置在共形结构的最上部空间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述雷达各分机的安装位置具体为：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。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述减振结构包括两个减振垫和钢管芯，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，第一段设有通孔。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共形结构包括主体框架和上盖板，所述主体框架为两端开口的筒体结构，雷达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安装表面共形。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述天线罩和主体框架之间搭接。

10.根据权利要求1-9所述的方法，其特征在于，所述共形结构的主体框架的内侧壁设有多个支撑结构，所述支撑结构将主体框架(7)的内部空腔分为多层，用于分层分区布置雷达各分机。

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