CN116953681B - 一种球面相控阵雷达 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相控阵雷达技术领域，公开了一种球面相控阵雷达，包括基台部和设于基台部上方的天线部，所述天线部包括呈半球形的外罩壳和位于外罩壳内的天线单元，所述天线单元的外形与外罩壳相匹配，所述天线单元包括：阵面骨架和若干个子阵单元，若干个子阵单元通过安装机构安装在阵面骨架外部开设的安装槽中，且任一子阵单元包括与安装机构相连接的结构基板和设置在结构基板上的天线阵面；在所述外罩壳和天线单元之间还设有监测单元，通过设置监测单元，利于在相控阵雷达工作时，对其天线阵面的工况状态进行检测，以确保技术人员实时掌握子阵单元的工作温度及结构完整度，从而确保相控阵雷达温度运行，保证雷达性能始终处于平稳状态。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵雷达技术领域，尤其涉及一种球面相控阵雷达。
背景技术
近年来，随着对雷达观测目标和功能等方面的需求不断提升，雷达技术得到了飞速发展，其中有源相控阵雷达（active phased array radar， APAR）以其机动性高、自适应能力强、可靠性高、探测和跟踪能力强等优点日益得到广泛应用。相控阵雷达即相位控制电子扫描阵列雷达，其快速而精确转换波束的能力使雷达能够在1min内完成全空域的扫描。所谓相控阵雷达是由大量相同的辐射单元组成的雷达面阵，每个辐射单元在相位和幅度上独立受波控和移相器控制，能得到精确可预测的辐射方向图和波束指向。雷达工作时发射机通过馈线网络将功率分配到每个天线单元，通过大量独立的天线单元将能量辐射出去并在空间进行功率合成，形成需要的波束指向。
目前，相控阵雷达主要分为平面阵布局形式和球面阵布局形式，其中球面阵列天线具有半空间甚至全空间波束扫描能力，可以有效克服平面阵列天线扫描角度小的问题。另外，球面阵列天线安装在球形天线罩内部，能够更好地利用球罩内部空间，在同样大小的空间内与平面阵列天线相比能布置更多的天线单元，因而能提高天线阵面的性能。
而在球面相控阵雷达工作时，由于其表面的天线单元在持续工作，因此其热功耗往往十分巨大，而对于相控阵雷达来说，其工作温度对雷达的电性能影响尤其巨大，在其工作时，温度会造成相控阵天线阵面发生热变形，而对于球面相控阵雷达来说尤其如此，这是因为在球面相控阵的雷达的天线外部设有一个球形天线罩，其会对天线阵面的热量散发造成一定阻碍，进而导致天线罩内的热量难以及时散发，从而导致天线阵面温度升高，进而诱发天线阵面结构发生热变形，而现有的球面相控阵雷达，在其运行服役过程中，技术人员难以及时对天线阵面的工况状态进行有效监测，导致相控阵雷达在工作时，极易因温度升高或天线阵面结构变形，而导致雷达性能受到影响，从而极大影响雷达的使用效果。
发明内容
本发明目的在于提供一种球面相控阵雷达，以解决现有技术中存在的上述问题之一。
本发明通过下述技术方案实现：
一种球面相控阵雷达，包括基台部和设于基台部上方的天线部，所述天线部包括呈半球形的外罩壳和位于外罩壳内的天线单元，所述天线单元的外形与外罩壳相匹配，所述天线单元包括：阵面骨架和若干个子阵单元，若干个子阵单元通过安装机构安装在阵面骨架外部开设的安装槽中，且任一子阵单元包括与安装机构相连接的结构基板和设置在结构基板上的天线阵面；
在所述外罩壳和天线单元之间还设有监测单元，所述监测单元包括；弧形支架和检测组件，所述弧形支架的弧度与天线单元的外轮廓相匹配，且其顶端通过转动机构与外罩壳转动连接，而底端通过滑动机构与基台部滑动连接，所述检测组件阵列安装在弧形支架的内侧弧面，并用于对天线阵面外表面的工况状态进行检测；任一所述检测组件包括温度检测单元和阵面平整度检测单元。
在此需要说明的是，由于球面相控阵雷达受限于自身结构，其在天线单元的外部设有球形外罩壳，因此在雷达服役运行时，对天线单元造成了视觉遮挡，同时现有的雷达结构在工作服役时，其天线单元在持续工作，因此其热功耗往往十分巨大，从而导致热量集聚在球形天线罩内，导致天线阵面温度升高，从而诱发其天线阵面结构发生形变，进而影响到雷达性能；而目前雷达在运行服役过程中，技术人员难以及时对相控阵雷达的天线阵面的状态进行有效监测，因此极易造成雷达在工作时，其性能受限，从而影响雷达使用效果。有鉴于此，申请人特对现有的雷达结构进行改进，并提出一种球面相控阵雷达，在其雷达的外罩壳和天线单元之间设置监测单元，监测单元主要包括弧形支架和检测组件，弧形支架通过转动机构与外罩壳转动连接，且底端通过滑动机构与基台部滑动连接，因此在该球面雷达进行工作时，通过弧形支架和检测组件的相互配合，可以实现对外罩壳内天线单元的若干个子阵单元进行实时全面检测；同时，对于检测组件，其引入了温度检测单元和阵面平整度检测单元，可以在检测时，同时对子阵单元的温度状态和结构状态进行检测，以此确保了技术人员在雷达工作时，能实时掌握雷达工作过程中，天线阵面的工作状态，以利于雷达正常工作。
在上述方案中，具体来说，温度检测单元包括：安装筒和测温探头，所述安装筒的内部形成空腔，所述测温探头具有安装端和测温端，所述安装端位于安装筒内的空腔中，且其测温端位于安装筒的外部并靠近天线阵面；进一步的，所述阵面平整度检测单元包括：螺旋线圈、滑块、条形磁性件、连接轴和滚轮，其中，所述螺旋线圈位于安装筒的内部空腔中、并沿其轴向方向设置，且螺旋线圈的一端与空腔的端部相连接，所述螺旋线圈还与外界的声光警示器电连接，所述滑块设置在空腔内、并通过压缩弹簧与空腔相连接、且滑块与测温探头的安装端相连接，在所述滑块的四周还设有贯穿至安装筒外部的凸块，且在安装筒的外周面、并对应凸块位置处还开设有沿其轴向设置的滑槽，所述第一条形磁性安装在滑块对应螺旋线圈的一侧，且其远离滑块的一端靠近螺旋线圈，所述连接轴位于安装筒的四周、并沿安装筒的轴向方向设置，且连接轴的一端与对应的凸块相连接，所述滚轮安装在连接轴远离凸块的一端、并与天线阵面外部相抵接。
这里需要进一步说明的是，在雷达发展过程中，由于温度变化导致的热变形对其电性能的影响越来越大，雷达热变形研究的重要性逐渐提高，也即是在雷达天线工作时，雷达内部器件热功耗和环境温度变化导致的阵面结构发生变形，从而对雷达的电性能造成影响，使得雷达增益减小、波束指向角度产生误差等。因此在本方案中，其完全区别现有技术的是，通过上述温度检测单元和阵面平整度检测单元的结构设计，使其在对天线阵面进行检测时，能同时对温度和结构形变（也即使天线阵面的平整度）检测，使其检测精度受到极大改善，以此利于相关技术人员实时掌握雷达工况状态数据。同时这里进一步需要指出的是，基于上述结构，在温度检测单元对天线阵面的温度检测时，还可通过阵面平整度检测单元的相关结构设计，使测温探头与天线阵面之间始终保持一个恒定的距离进行测温，以此确保测温探头在对已经发生结构变形后的天线阵面进行温度监测时，也始终处于有效的测温距离之内，使其测量结果精准，同时避免测温探头直接与天线阵面发生直接接触，对测温探头进行保护，避免其直接与天线阵面发生接触，而导致测温探头损坏。
基于上述方案，进一步需要说明的，所述阵面平整度检测单元包括包括相互信号连接的放大器和数字电流表，所述放大器与螺旋线圈电连接，用于在螺旋线圈产生感应电流时，将其电流信号进行放大，并将电流信号传输至数字电流表中，所述数字电流表用于将电流信号转化为数字信号；其中，优选地，所述阵面平整度检测单元还包括与数字电流表信号连接的数据处理器，所述数据处理器通过智能网关与外界操控终端相连接，通过所述数据处理器对数字信号判断处理后生成检测结果，并将检测结果发送至外界操控终端，以便于外界操控终端基于检测结果发送相关指令。
基于上述方案，较为优选地，所述连接轴包括相互连接的第一轴体和第二轴体，以及位于第一轴体和第二轴体之间的伸缩调节部，所述第一轴体的一端向其内部凹陷形成容纳槽，所述第二轴体的一端延伸至容纳槽内、并与其滑动配合，所述伸缩调节部安装在容纳槽内，并与第二轴体延伸至容纳槽的一端端部相连接，用于推动第二轴体在容纳槽内进行往复移动，以对连接轴的长度进行伸缩调节。这里需要说明的是，通过上述结构，可通过第一轴体、第二轴体和伸缩调节部对连接轴的长度进行伸缩调节，进而实现对测温探头与天线阵面之间测温距离进行调节，以使温度检测时，测温探头可根本实际情况选择其与天线阵面之间的测温距离，进而提升温度检测的精确性。
在本方案中，优选地，所述转动机构包括安装外罩壳内部中间位置处的旋转电机，所述旋转电机的输出端与弧形支架的顶端相连接，所述滑动机构包括环形滑轨和滑套，所述环形滑轨设置在基台部上、并位于天线单元与外罩壳之间，所述滑套滑动设置在环形滑轨上并于弧形支架底端相连接。基于上述结构，有助于带动弧形支架绕天线单元外部进行扫描转动，从而实现对天线单元进行全面检测；
进一步优选地，所述安装机构包括定位结构和设于定位结构四周的可调支撑结构；其中，所述定位结构用于对子阵单元进行定位安装，且其包括位于安装槽内的定位板，竖直设置在定位板上的固定座，所述固定座的顶端通过球接件与结构基板可拆卸连接，所述球接件包括顶部通过球接座连接在结构基板底部、且内部中空的连接套，和位于连接套内、并与其相配合的球接体，所述连接套形状为一完整球体切除位于其球心下方的部分球面所得的球冠结构，且在连接套的内部还设有与其内壁相贴合的膨胀气囊，在连接套的底部开口位置处还设有呈扩口状的引导部，且在引导部的内部绕其一周位置处还设有环形限位气囊，所述环形限位气囊与膨胀气囊之间通过管道相连通，所述球接体与固定座固定连接。基于上述结构，便于装配人员将子阵单元的结构基板快速安装在安装槽中，以有助于雷达安装装配。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明通过在雷达的外罩壳和天线单元之间设置监测单元，监测单元主要包括弧形支架和检测组件，弧形支架通过转动机构与外罩壳转动连接，且底端通过滑动机构与基台部滑动连接，因此在该球面雷达进行工作时，通过弧形支架和检测组件的相互配合，可以实现对外罩壳内天线单元的若干个子阵单元进行实时全面检测；同时，对于检测组件，其引入了温度检测单元和阵面平整度检测单元，可以在检测时，同时对子阵单元的温度状态和结构状态进行检测，以此去确保了技术人员在雷达工作时，能实时掌握雷达状态，以利于雷达正常工作；
2、本发明通过对温度检测单元和阵面平整度检测单元的结构改进，使其在对天线阵面进行检测时，能同时对温度和结构形变（也即使天线阵面的平整度）检测，使其检测精度受到极大改善，以此利于相关技术人员实时掌握雷达工况状态数据，同时在温度检测单元对天线阵面的温度检测时，通过阵面平整度检测单元可始终保持测温探头与天线阵面之间保持一个恒定的距离进行测温，以此在保证测温探头对天线阵面的温度检测结果精准的前提下，对测温探头进行保护，避免其直接与天线阵面发生接触，而导致测温探头损坏；
3、本发明通过对连接轴的结构改进，可通过第一轴体和第二轴体对连接轴的长度进行伸缩调节，进而实现对测温探头与天线阵面之间测温距离进行调节，以使温度检测时，测温探头可根本实际情况选择其与天线阵面之间的测温距离，进而提升温度检测的精确性；
4、本发明通过定位结构的设置，使其在将子阵单元装配时，便于装配人员将子阵单元的结构基板快速安装在安装槽中，以有助于雷达安装装配，同时在定位结构的四周设置可调支撑结构，可在子阵单元装配后，对出现偏移错位的结构基板进行调平，以保证天线阵面装配后的平整度，确保雷达天线工作性能稳定。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明雷达整体结构示意图；
图2为本发明检测组件的结构示意图，旨在展示其在子阵单元表面的检测状态；
图3为本发明的连接轴的结构示意图，旨在展示其内部的具体结构；
图4为本发明连接轴的第二轴体结构示意图，旨在展示滑动腔结构；
图5为本发明实施例2的结构示意图，旨在展示去掉监测单元的雷达结构；
图6为本发明的安装机构放大结构示意图，旨在展示子阵单元与安装槽的安装状态；
图7为本发明的球接件的结构示意图，旨在展示其内部结构；
图8为本发明中的可调支撑结构俯视结构示意图；
图9为本发明中控单元系统框图。
附图标记所代表的为：1、基台部；2、天线部；20、外罩壳；21、天线单元；210、阵面骨架；211、子阵单元；2110、结构基板；2111、天线阵面；220、安装槽；230、安装机构；2300、定位板；2301、固定座；2302、球接座；2303、连接套；2304、球接体；2305、膨胀气囊；2306、限位气囊；2307、数控液压杆；2308、支撑环；2309、直线导轨模组；3、监测单元；30、弧形支架；31、检测组件；310、安装筒；311、测温探头；320、螺旋线圈；321、滑块；3210、凸块；322、压缩弹簧；323、条形磁性件；324、连接轴；3240、第一轴体；3241、第二轴体；3242、伸缩调节部；32420、伺服电机；32421、回转体；32422、滑动腔；32423、卡槽；32424、限位块；325、滚轮；4、中控单元；40、温度数据接收模块；41、温度数据预测模块；50、旋转电机；51、环形滑轨；52、滑套。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。需要说明的是，本发明已经处于实际研发使用阶段。
实施例1
请参阅图1至图4所示，本实施例公开一种球面相控阵雷达，包括基台部1和设于基台部1上方的天线部2，所述天线部2包括呈半球形的外罩壳20和位于外罩壳20内的天线单元21，所述天线单元21的外形与外罩壳20相匹配，所述天线单元21包括：阵面骨架210和若干个子阵单元211，若干个子阵单元211通过安装机构230安装在阵面骨架210外部开设的安装槽220中，且任一子阵单元211包括与安装机构230相连接的结构基板2110和设置在结构基板2110上的天线阵面2111；
在所述外罩壳20和天线单元21之间还设有监测单元3，所述监测单元3包括；弧形支架30和检测组件31，所述弧形支架30的弧度与天线单元21的外轮廓相匹配，且其顶端通过转动机构与外罩壳20转动连接，而底端通过滑动机构与基台部1滑动连接，所述检测组件31阵列安装在弧形支架30的内侧弧面，并用于对天线阵面2111外表面的工况状态进行检测；任一所述检测组件31包括温度检测单元和阵面平整度检测单元，具体来说，转动机构包括安装外罩壳20内部中间位置处的旋转电机50，所述旋转电机50的输出端与弧形支架30的顶端相连接，滑动机构包括环形滑轨51和滑套52，所述环形滑轨51设置在基台部1上、并位于天线单元21与外罩壳20之间，所述滑套52滑动设置在环形滑轨51上并与弧形支架30底端相连接。
申请人特对现有的雷达结构进行改进，并提出一种球面相控阵雷达，在其雷达的外罩壳20和天线单元21之间设置监测单元3，监测单元3主要包括弧形支架30和检测组件31，弧形支架30通过转动机构与外罩壳20转动连接，且底端通过滑动机构与基台部1滑动连接，因此在该球面雷达进行工作时，通过弧形支架30和检测组件31的相互配合，可以实现对外罩壳20内天线单元21的若干个子阵单元211进行实时全面检测；同时，对于检测组件31，其引入了温度检测单元和阵面平整度检测单元，可以在检测时，同时对子阵单元211的温度状态和结构状态进行检测，以此确保了技术人员在雷达工作时，能实时掌握雷达状态，以利于雷达正常工作。
在上述方案中，具体如图2所示，温度检测单元包括：安装筒310和测温探头311，所述安装筒310的内部形成空腔，所述测温探头311具有安装端和测温端，所述安装端位于安装筒310内的空腔中，且其测温端位于安装筒310的外部并靠近天线阵面2111；
进一步的，所述阵面平整度检测单元包括：螺旋线圈320、滑块321、条形磁性件323、连接轴324和滚轮325，其中，所述螺旋线圈320位于安装筒310的内部空腔中、并沿其轴向方向设置，且螺旋线圈320的一端与空腔的端部相连接，所述螺旋线圈320还与外界的声光警示器电连接，所述滑块321设置在空腔内、并通过压缩弹簧322与空腔相连接、且滑块321与测温探头311的安装端相连接，在所述滑块321的四周还设有贯穿至安装筒310外部的凸块3210，且在安装筒310的外周面、并对应凸块3210位置处还开设有沿其轴向设置的滑槽，所述第一条形磁性件323安装在滑块321对应螺旋线圈320的一侧，且其远离滑块321的一端靠近螺旋线圈320，所述连接轴324位于安装筒310的四周、并沿安装筒310的轴向方向设置，且连接轴324的一端与对应的凸块3210相连接，所述滚轮325安装在连接轴324远离凸块3210的一端、并与天线阵面2111外部相抵接。
这里需要说明的是，在雷达发展过程中，由于温度变化导致的热变形对其电性能的影响越来越大，雷达热变形研究的重要性逐渐提高，也即是在雷达天线工作时，雷达内部器件热功耗和环境温度变化导致的阵面结构发生变形，从而对雷达的电性能造成影响，使得雷达增益减小、波束指向角度产生误差等，而传统雷达在服役运行过程中，往往缺乏相应的检测结构，造成技术人员难以及时发现雷达结构缺陷，造成雷达性能受限，严重时导致雷达损坏。而回到本方案中，对于子阵单元211来说，其在正常服役工作中，往往会因为工况恶劣，例如受到外界的振动冲击、或长期工作后，因热量集聚导致温度升高，都会对天线阵面2111的结构造成损坏形变，也即是多个相互拼接组成的子阵单元211之间发生翘曲错位等，从而导致相邻区域的天线阵面2111之间存在高度差，也就是其不能保持在一个平整的状态下，进而影响雷达电性能，而现有技术中，当子阵单元211发生结构变形后，其难以对其进行及时发现检测，从而造成雷达在工作时，其性能受到极大影响。因此在本方案中，其完全区别现有技术的是，通过上述对温度检测单元和阵面平整度检测单元的结构改进，使其在对天线阵面2111进行检测时，能同时对温度和结构形变（也即使天线阵面2111的平整度）检测，使其检测精度受到极大改善，以此利于相关技术人员实时掌握雷达工况状态数据，同时这里进一步需要指出的是，基于上述结构，在温度检测单元对天线阵面2111的温度检测时，通过阵面平整度检测单元可始终保持测温探头311与天线阵面2111之间保持一个恒定的距离进行测温，以此在保证测温探头311对天线阵面2111的温度检测结果精准的前提下，对测温探头311进行保护，避免其直接与天线阵面2111发生接触，而导致测温探头311损坏。
具体来说，就是在检测组件工作时，旋转电机50可带动弧形支架30通过滑套52在环形滑轨51上滑动，以使弧形支架30在天线阵面2111的外部进行旋转，与此同时，安装筒310随着弧形支架30转动而进行转动时，测温探头311可对天线阵面2111的温度进行检测，以便于相关技术人员对球面相控阵雷达内的温度进行实时掌握，避免其温度过高而影响雷达工作，与此同时，阵面平整度检测单元的连接轴324也将通过滚轮325在安装筒310的带动下在天线阵面2111的外部进行滚动，如果此时，天线阵面2111未发生结构变形，也就是其若干个拼接的天线阵面2111是处于平整状态下的话，此时连接轴324不会带动安装筒310内的滑块321进行滑动，也就是滑块321上的条形磁性件323不会向靠近螺旋线圈320的方向移动，并进入至螺旋线圈320中，也即使螺旋线圈320的磁通未发生变化，其不会产生感应电流，而若天线阵面2111已经发生了结构变形，即若干个拼接的子阵单元211是处于非平整状态下的话（也就是天线阵面2111外部凹凸不平），此时连接轴324则会推动安装筒310内的滑块321进行滑动，也就是滑块321上的条形磁性件323会向靠近螺旋线圈320的方向移动，并进入至螺旋线圈320中，从而使螺旋线圈320的磁通发生变化，进而产生感应电流，从而接通外界的声光警示器，以使其对相关技术人员发发出声光预警，这里还需要补充的是，条形磁性件323可选用柱状磁铁，而声光警示器可根据实际情况选择安装在外罩壳20外部，或者操作终端上。
基于上述实施例，进一步需要说明的是，所述阵面平整度检测单元包括包括相互信号连接的放大器和数字电流表，所述放大器与螺旋线圈320电连接，用于在螺旋线圈320产生感应电流时，将其电流信号进行放大，并将电流信号传输至数字电流表中，所述数字电流表用于将电流信号转化为数字信号；其中，优选地，所述阵面平整度检测单元还包括与数字电流表信号连接的数据处理器，所述数据处理器通过智能网关与外界操控终端相连接，通过所述数据处理器对数字信号判断处理后生成检测结果，并将检测结果发送至外界操控终端，以便于外界操控终端基于检测结果发送相关指令。
基于上述方案，较为优选地，如图3和图4，所述连接轴324包括相互连接的第一轴体3240和第二轴体3241，以及位于第一轴体3240和第二轴体3241之间的伸缩调节部3242，所述第一轴体3240的一端向其内部凹陷形成容纳槽，所述第二轴体3241的一端延伸至容纳槽内、并与其滑动配合，所述伸缩调节部3242安装在容纳槽内，并与第二轴体3241延伸至容纳槽的一端端部相连接，用于推动第二轴体3241在容纳槽内进行往复移动，以对连接轴324的长度进行伸缩调节，这里对伸缩调节部3242的具体结构进行说明，其中伸缩调节部3242包括：伺服电机32420、转轴和回转体32421，所述伺服电机32420安装容纳槽内，所述第二轴体3241延伸至容纳槽内的一端内部设有滑动腔32422，所述滑动腔32422的内壁设有环绕其一周、并呈正弦波状的卡槽32423，所述回转体32421位于滑动腔32422内、并与伺服电机32420延伸至滑动腔32422内的转轴相连接（转轴设置在伺服电机32420的输出端，且转轴穿过第二轴体3241位置处与其转动配合），在回转体32421的两侧通过限位块32424与卡槽32423滑动配合。这里需要说明的是，本方案中通过设置连接轴324，其主要目的在于，当测温探头311在子阵单元211的表面进行移动检测时，通过连接轴324和其底部的滚轮325与子阵单元211的表面滚动接触，可以实现测温探头311与天线阵面2111之间保持一个间距进行测温，也就是避免测温探头311直接与天线阵面2111发生直接接触而损坏，但是当天线阵面2111的子阵单元211发生结构变形时，其各个子阵单元211之间可能会因错边而出现一个高度差，也即是天线阵面2111不是处于一个平整状态，而此时测温探头311在通过连接轴324进行测温时，其在经过其错边位置处时，可能会导致测温探头311与其发生直接接触，因此本方案为避免这一情况出现，特对连接轴324进行进一步改进，具体来说就是通过伸缩调节部3242实现对连接轴324的伸缩调节，也即是对第一轴体3240和第二轴体3241进行伸缩调节，以实现对连接轴324的长度进行调节变化，从而实现对测温探头311与天线阵面2111之间测温距离进行调节，以使其温度检测时，测温探头311可根本实际情况选择其与天线阵面2111之间的测温距离，进而避免测温探头311损坏，同时也有利于提升温度检测的精确性，进一步地，本方案中的伸缩调节部3242，其区别现有技术的是，只需通过伺服电机32420的单向旋转即可实现第二轴体3241在第一轴体3240内进行往复伸缩运动，保证了伸缩调节部3242的结构稳定性，而为避免伺服电机32420通过转轴带动回转体32421转动时，第二轴体3241随之转动，本方案优选地在第一轴体3240的容纳槽内部两侧开设引导槽，且引导槽沿第一轴体3240轴向方向布设，并在第二轴体3241的外部两侧对应位置处设置与引导槽滑动配合的引导块，以此通过引导块和引导槽即可避免第二轴体3241随着回转体32421的转动而转动，从而实现回转体32421转动时通过限位块32424与卡槽32423带动第二轴体3241通过引导块和引导槽在容纳槽内进行轴向伸缩运动。
实施例2
本实施例基于实施例1，在此基础上，为进一步保证天线阵面的平整度，特提出一种优选的实施方式，如图5至图7所示，具体来说，所述安装机构230包括定位结构，所述定位结构用于对子阵单元211进行定位安装，且其包括位于安装槽220内的定位板2300，竖直设置在定位板2300上的固定座2301，所述固定座2301的顶端通过球接件与结构基板2110可拆卸连接，所述球接件包括顶部通过球接座2302连接在结构基板2110底部、且内部中空的连接套2303，和位于连接套2303内、并与其相配合的球接体2304，所述连接套2303形状为一完整球体切除位于其球心下方的部分球面所得的球冠结构，且在连接套2303的内部还设有与其内壁相贴合的膨胀气囊2305，在连接套2303的底部开口位置处还设有呈扩口状的引导部，且在引导部的内部绕其一周位置处还设有环形限位气囊2306，所述环形限位气囊2306与膨胀气囊2305之间通过管道相连通，所述球接体2304与固定座2301固定连接。基于上述结构，便于装配人员将结构基板2110快速安装在安装槽中，以有助于雷达安装装配。也即是当装配人员在将天线阵面2111与结构基板2110进行装配时，可将结构基板2110通过其底部的连接套2303按压卡接在固定座2301上的球接体2304外部，而当球接体2304在进入连接套2303的内部时，其会先通过引导部的引导进入至连接套2303内部，当球接体2304完全进入至连接套2303中后，球接体2304会对膨胀气囊2305造成挤压，以使膨胀气囊2305受到挤压后，其内部气体通过管道进入至限位气囊2306，进而使限位气囊2306发生膨胀，从而对球接体2304与固定座2301的连接位置处进行限位固定，从而实现将天线阵面2111快速安装装配。
基于上述实施例，当装配人员在子阵单元211安装在阵面骨架210上后，为进一步保证装配精度，本实施例较为优选地是，在定位板2300的四周还设有可调支撑结构，具体如图8，可调支撑结构包括阵列设置在定位板2300上的多个数控液压杆2307，位于多个数控液压杆2307的上方、底部与数控液压杆2307顶端相铰接的支撑环2308，所述支撑环的顶部对应结构基板2110位置处设有磁吸件，且支撑环通过磁吸件与结构基板2110磁吸连接，在任一所述数控液压杆2307的底端还设有直线导轨模组2309，所述直线导轨模组2309沿定位板2300径向方向设置，且数控液压杆2307的底端与直线导轨模组2309上的滑动座相铰接。以此通过多组数控液压杆2307的设置，可在结构基板2110装配后，出现偏移错位时，多组数控液压杆2307可分别进行伸缩工作，以对偏移的结构基板2110进行调平，从而保证相控阵雷达外部的天线阵面整体平整，确保雷达性能稳定；同时在每组数控液压杆2307的底端设置直线导轨模组2309，可进一步提升其活动范围，从而实现其调节范围更大，而这里需要补充的是，支撑环2308与结构基板2110之间是磁吸连接的，也就是说在支撑环的顶部设有多个磁性连接件（可直接采用磁性材料制成，如磁铁扣等），而在结构基板2110底部对应位置处设有与多个磁性连接件相互磁吸的金属卡扣，以此实现结构基板2110与支撑环2308连接，从而使其即可在安装结构基板2110时，对其进行辅助定位，又可在结构基板2110出现偏移时，对其进行调平。另外通过数控液压杆2307的设置，也可对结构基板2110进行缓冲，并在一定程度上降低子阵单元211受到的振动冲击，以减少其变形量。
实施例3
本实施例基于实施例1和实施例2，仅描述与上述实施例不同之处，需要说明的是，在球形相控阵雷达服役运行时，其子阵单元211是持续工作的，因此其是持续散发热量的，而随着其热量的不断散发，其温度升高会持续进行，因此就导致测温探头311在检测其温度时，其温度处于正常状态，而在其检测后移动至下一检测区域时，此时检测后的子阵单元211依旧处于工作状态，因此其热量依旧在集聚过程中，从而导致其温度升高，也就是说，现有技术检测到的温度数据在传输至操控终端时，其存在一定的滞后性。有鉴于此，本实施例为避免温度检测时出现滞后性，也即是使外接操控终端接收到的检测的温度数据与真实温度数据更加贴合，本方案优选地在阵面骨架210内还集成设有中控单元4，如图9所示；中控单元4包括中控台，且中控台内搭载有信号连接的温度数据接收模块40与温度数据预测模块41，其中，温度数据接收模块40与测温探头311信号连接，用于接收测温探头311传输而至的当前子阵单元211的温度数据，并结合当前时间节点信号，生成具有时间序列的温度数据信号传输至温度数据预测模块41中，所述温度数据预测模块41利用神经网络结构结合其内存储的子阵单元211历史温度数据构建温度预测模型，所述温度预测模型以历史温度数作为训练集进行训练，并基于当前子阵单元211的温度数据，对其工作后一段时间内的温度数据能进行预测，并将温度预测结果传输至外界操控终端。
具体来说，该温度预测模型包括相互之间通过神经节点相连接的输入层、中间网络层和输出层，所述输入层作为模型输入起点，将当前温度数据作为模型输入，并进行数据转换处理；所述中间网络层包括多个隐藏层，且每一隐藏层之间通过多个神经元节点连接，并通过Sigmoid激活函数对当前温度数据输入加权求和，以捕捉温度数据的非线性关系，并产生输出；所述输出层接收中间网络层的输出数据，并生成预测的温度数据。其中，作为优选，神经网络结构优选为LSTM神经网络模型，且以历史温度数据作为训练集进行训练，学习子阵单元211历史温度数据的模式和趋势，从而以当前子阵单元211的温度数据为样本集进行准确的预测。由于LSTM神经网络模型是一种反馈型神经网络，其网络结构中的反馈回路可以将神经元的输出信号反馈给包括自身在内的其他神经元。且LSTM有能力学习过去一段时间的数据内在特征，并基于这些特征预测未来的发展趋势，同时LSTM还通过引入常数误差算法和门机制解决了梯度爆炸／消失问题和长期依赖问题， 极大地增加了神经网络的实用性和温度预测的准确性。从而在一定程度上降低了温度检测中的时滞性，利于外界操控终端接收到更贴合真实数据的温度检测结果作出相关指令，以进一步确保相控阵雷达天线的运行稳定。
以上的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种球面相控阵雷达，包括基台部（1）和设于基台部（1）上方的天线部（2），所述天线部（2）包括呈半球形的外罩壳（20）和位于外罩壳（20）内的天线单元（21），所述天线单元（21）的外形与外罩壳（20）相匹配，其特征在于；所述天线单元（21）包括：阵面骨架（210）和若干个子阵单元（211），若干个子阵单元（211）通过安装机构（230）安装在阵面骨架（210）外部开设的安装槽（220）中，且任一子阵单元（211）包括与安装机构（230）相连接的结构基板（2110）和设置在结构基板（2110）上的天线阵面（2111）；
在所述外罩壳（20）和天线单元（21）之间还设有监测单元（3），所述监测单元（3）包括；弧形支架（30）和检测组件（31），所述弧形支架（30）的弧度与天线单元（21）的外轮廓相匹配，且其顶端通过转动机构与外罩壳（20）转动连接，而底端通过滑动机构与基台部（1）滑动连接，所述检测组件（31）阵列安装在弧形支架（30）的内侧弧面，并用于对天线阵面（2111）外表面的工况状态进行检测；任一所述检测组件（31）包括温度检测单元和阵面平整度检测单元。
2.根据权利要求1所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；温度检测单元包括：安装筒（310）和测温探头（311），所述安装筒（310）的内部形成空腔，所述测温探头（311）具有安装端和测温端，所述安装端位于安装筒（310）内的空腔中，且其测温端位于安装筒（310）的外部并靠近天线阵面（2111）；
所述阵面平整度检测单元包括：螺旋线圈（320）、滑块（321）、条形磁性件（323）、连接轴（324）和滚轮（325），其中，所述螺旋线圈（320）位于安装筒（310）的内部空腔中、并沿其轴向方向设置，且螺旋线圈（320）的一端与空腔的端部相连接，所述螺旋线圈（320）还与外界的声光警示器电连接，所述滑块（321）设置在空腔内、并通过压缩弹簧（322）与空腔相连接、且滑块（321）与测温探头（311）的安装端相连接，在所述滑块（321）的四周还设有贯穿至安装筒（310）外部的凸块（3210），且在安装筒（310）的外周面、并对应凸块（3210）位置处还开设有沿其轴向设置的滑槽，所述条形磁性件（323）安装在滑块（321）对应螺旋线圈（320）的一侧，且其远离滑块（321）的一端靠近螺旋线圈（320），所述连接轴（324）位于安装筒（310）的四周、并沿安装筒（310）的轴向方向设置，且连接轴（324）的一端与对应的凸块（3210）相连接，所述滚轮（325）安装在连接轴（324）远离凸块（3210）的一端、并与天线阵面（2111）外部相抵接。
3.根据权利要求2所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；所述阵面平整度检测单元包括包括相互信号连接的放大器和数字电流表，所述放大器与螺旋线圈（320）电连接，用于在螺旋线圈（320）产生感应电流时，将其电流信号进行放大，并将电流信号传输至数字电流表中，所述数字电流表用于将电流信号转化为数字信号。
4.根据权利要求3所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；所述阵面平整度检测单元还包括与数字电流表信号连接的数据处理器，所述数据处理器通过智能网关与外界操控终端相连接。
5.根据权利要求2所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；所述连接轴（324）包括相互连接的第一轴体（3240）和第二轴体（3241），以及位于第一轴体（3240）和第二轴体（3241）之间的伸缩调节部（3242），所述第一轴体（3240）的一端向其内部凹陷形成容纳槽，所述第二轴体（3241）的一端延伸至容纳槽内、并与其滑动配合，所述伸缩调节部（3242）安装在容纳槽内，并与第二轴体（3241）延伸至容纳槽的一端端部相连接，用于推动第二轴体（3241）在容纳槽内进行往复移动，以对连接轴（324）的长度进行伸缩调节。
6.根据权利要求5所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；所述伸缩调节部（3242）包括：伺服电机（32420）、转轴和回转体（32421），所述伺服电机（32420）安装容纳槽内，所述第二轴体（3241）延伸至容纳槽内的一端内部设有滑动腔（32422），所述滑动腔（32422）的内壁设有环绕其一周、并呈正弦波状的卡槽（32423），所述回转体（32421）位于滑动腔（32422）内、并与伺服电机（32420）延伸至滑动腔（32422）内的转轴相连接，在回转体（32421）的两侧通过限位块（32424）与卡槽（32423）滑动配合。
7.根据权利要求1所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；所述转动机构包括安装外罩壳（20）内部中间位置处的旋转电机（50），所述旋转电机（50）的输出端与弧形支架（30）的顶端相连接，所述滑动机构包括环形滑轨（51）和滑套（52），所述环形滑轨（51）设置在基台部（1）上、并位于天线单元（21）与外罩壳（20）之间，所述滑套（52）滑动设置在环形滑轨（51）上并与弧形支架（30）底端相连接。
8.根据权利要求1所述的一种球面相控阵雷达，其特征在于；所述安装机构（230）包括定位结构，所述定位结构用于对子阵单元进行定位安装，且其包括位于安装槽（220）内的定位板（2300），竖直设置在定位板（2300）上的固定座（2301），所述固定座（2301）的顶端通过球接件与结构基板（2110）可拆卸连接，所述球接件包括顶部通过球接座（2302）连接在结构基板（2110）底部、且内部中空的连接套（2303），和位于连接套（2303）内、并与其相配合的球接体（2304），所述连接套（2303）形状为一完整球体切除位于其球心下方的部分球面所得的球冠结构，且在连接套（2303）的内部还设有与其内壁相贴合的膨胀气囊（2305），在连接套的底部开口位置处还设有呈扩口状的引导部，且在引导部的内部绕其一周位置处还设有环形限位气囊（2306），所述环形限位气囊（2306）与膨胀气囊（2305）之间通过管道相连通，所述球接体（2304）与固定座（2301）固定连接。
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