CN110676594B - 一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线，包括天线箱体、天线箱盖、天线罩、输入辐射器、移相器、输出辐射器、风机和喇叭馈源；输入辐射器、移相器、输出辐射器和风机设在天线箱体内，输入辐射器、移相器、输出辐射器通过轴向阶梯定位面依次连接，风机设置在上述三者上方；天线箱盖和天线罩分别设置在天线箱体的侧面，喇叭馈源设置在天线箱盖的侧面呈悬臂状态，喇叭馈源将雷达模拟辐射源通过波导传来的信号电磁波辐射并限制在天线阵面输入辐射器所在的范围内，屏蔽外界信号对输入辐射器输入信号的干扰。本发明相控阵天线将雷达模拟辐射源产生的各种信号电磁波按控制的方向发射到试验目标上，以检验雷达和目标的抗干扰能力，抗干扰性能好。

Description

一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线

技术领域

本发明具体涉及一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线，属于机械电子结构领域领域。

背景技术

在电子对抗试验中，用各种雷达去做电子对抗试验效果真实可靠，但这样做试验需要各种雷达配合，很不经济。如果用一个能模拟雷达的主要功能、简化或取消次要功能的模拟雷达来代替真正的雷达去做试验，就可以减少试验费用。

本发明中涉及到的雷达模拟辐射源是一个模拟雷达，它主要模拟某多功能相控阵雷达的照射目标的功率电平、对目标的扫描与跟踪模式、诱偏***功率电平与工作模式、信号波形以及电子对抗条件下的工作模式。本发明的相控阵天线就是该雷达模拟辐射源使用的天线，该天线的性能与被模拟雷达天线的性能基本一致，被模拟雷达的天线尺寸约是3000毫米×4000毫米，而本发明天线尺寸却比被模拟雷达的天线尺寸小得多，因此可以大大节省雷达天线的设计生产成本。

此外，馈源是将来自馈线的射频功率以电磁波的形式向反射面或透镜阵等辐射，使其在口径上产生合适的场分布；同时使由反射面或透镜阵等边缘向外漏溢的功率尽量小，以期实现尽量高的增益。一般馈源安装在反射面的焦点位置或者透镜阵的前面，馈源的电磁波通过空间辐射到反射面或者透镜阵面上；这种情况的馈源虽然尺寸较小，但它发射到反射面或透镜阵的电磁波信号会有泄漏，另外，外界的干扰电磁波信号也容易传到反射面或透镜阵上。如果对每个透镜的输入采用复杂的馈线***进行直接馈电，由于透镜阵的密度较高，安装馈线***将非常困难，这给结构设计带来较大难度。如果采用喇叭馈源直接馈电，就会避免喇叭馈源辐射的功率损耗，减少空间电磁波信号的干扰，同时可大大的减少天线***结构设计的复杂程度。在某雷达模拟辐射源相控阵天线中采用喇叭馈源直接馈电，这种喇叭馈源结构简洁，增益高，可屏蔽外界干扰信号。这种情况下的喇叭馈源尺寸要求较大，特别是口径和深度，这将增加喇叭馈源设计和生产制造的难度。

发明内容

针对现有技术的缺点与不足以及雷达模拟辐射源的特点和要求，本发明的目的是：为雷达模拟辐射源提供一种高增益、低成本、抗干扰、结构紧凑、重量轻、便于安装和维护的相控阵天线，即一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线，所述相控阵天线包括天线箱体、天线箱盖、天线罩、输入辐射器、移相器、输出辐射器、风机和喇叭馈源；输入辐射器、移相器、输出辐射器和风机设置在天线箱体内，输入辐射器、移相器、输出辐射器通过轴向阶梯定位面依次连接，风机设置在上述三者上方；天线箱盖和天线罩分别设置在天线箱体的侧面，喇叭馈源设置在天线箱盖的侧面呈悬臂状态，喇叭馈源将雷达模拟辐射源通过波导传来的信号电磁波辐射并限制在天线阵面所述输入辐射器所在的范围内，屏蔽外界信号对输入辐射器输入信号的干扰。

进一步地，所述天线箱体包括底板、外框、内框、内外框隔板、加强筋和吊环，外框、内框均竖直焊接在底板上，底板的平面上设有多个孔洞用于安装所述输出辐射器，底板的四角设置有所述吊环；所述内框上部设有所述风机的安装孔，内框下部设有进风孔，内框的左右侧设有电缆出入孔；所述内框和外框之间设有所述内外框隔板和加强筋。

进一步地，所述输入辐射器和输出辐射器均一端为凸头，另一端为凹头，移相器的两端为凸头，移相器两端的凸头可分别***输入辐射器和输出辐射器的凹头进行固定。

进一步地，所述底板和天线箱盖相对设置，天线箱盖上设有多个与所述底板的孔洞相对应的方孔，所述输出辐射器的凸头***所述底板上的孔洞，所述输入辐射器的凸头***所述天线箱盖上的方孔。

进一步地，所述内框左右侧的框体顶端设有安装槽，两侧安装槽相对设置，用于放置所述输入辐射器定位条，输入辐射器定位条设为条状结构，输入辐射器定位条上设有多个定位孔和连接段，定位孔和连接段间隔连接，定位孔可***所述输入辐射器的凸头来定位所述输入辐射器的径向位置，定位孔和所述天线箱盖上的方孔相对应设置。

进一步地，所述天线箱盖的上部、下部和左右两侧分别设有出风口、进风口和电缆出入口，出风口、进风口和电缆出入口与所述内框上的风机的安装孔、进风孔、电缆出入孔相对应。

进一步地，所述新型雷达模拟辐射源相控阵天线的天线阵面法线指向与水平面的夹角设为30～90°；所述出风口、进风口和电缆出入口均设置有防雨罩，罩口朝下设置。

进一步地，所述喇叭馈源设为空心锥状物，锥状物主体由四面侧板树立两两相对地围绕设置而成，锥状物底部设有喇叭安装法兰，通过喇叭安装法兰将喇叭馈源和所述天线箱盖固定，锥状物顶部设有波导安装法兰；所述喇叭馈源的口径尺寸500毫米×500毫米到800毫米×800毫米，其深度为9000毫米到15000毫米。

进一步地，所述喇叭馈源的侧板与侧板之间、侧板与喇叭安装法兰之间、侧板与波导安装法兰之间加工焊接定位基准面；所述喇叭馈源的根部的喇叭安装法兰和侧板间焊接有多个筋板；所述喇叭馈源采用铝合金材料，通过焊接工艺成型，且其表面经过镀涂。

进一步地，所述天线罩设置在所述底板上，天线罩采用A型夹层结构，并由玻璃纤维增强型塑料和泡沫复合而成。

本发明设计的相控阵天线用于雷达模拟辐射源，为雷达模拟辐射源提供一种高增益、低成本、结构紧凑、重量轻、便于安装和维护的相控阵天线。

本发明的相控阵天线将雷达模拟辐射源产生的各种信号电磁波按控制的方向发射到试验目标上，以检验雷达和目标的抗干扰能力。该相控阵天线采用喇叭直接馈电，信号损失少，天线增益高，抗干扰性能好。该相控阵天线还具有结构紧凑，体积小、重量轻、成本低、安装使用方便的特点。

此外，本发明的相控阵天线的喇叭馈源可减少电磁波信号的外漏功率、提高天线增益、减少空间电磁波信号干扰。

附图说明

图1为雷达模拟辐射源天线车侧面；

图2为雷达模拟辐射源天线车正面；

图3为从前面看的天线三维图；

图4为从后面看的天线三维图；

图5为天线剖视图；

图6为从前面看的天线箱体三维图；

图7为从后面看的天线箱体三维图；

图8为输入辐射器、移相器、输出辐射器安装关系图：(a)拆分状态；(b)组合状态；

图9为输入辐射器定位条三维图；

图10为输入辐射器与输入辐射器定位条安装示意图；

图11为天线箱盖三维图；

图12为电缆出入口防雨罩三维图；

图13为进风口防雨罩三维图；

图14为天线内风道示意图；

图15为喇叭馈源三维图；

图16为喇叭馈源各视图：(a)侧视图；(b)A-A局部剖视图；(c)Ι局部剖视图；(d)Ⅱ局部剖视图；

图17为天线罩三维图；

其中，1-喇叭馈源，1-1-喇叭安装法兰，1-2-侧板，1-3-波导安装法兰，1-4-筋板；2-输入辐射器，3-移相器，4-输出辐射器，5-输入辐射器定位条，5-1-定位孔；6-天线箱体，6-1-底板，6-2-外框，6-3-内框，6-4-内外框隔板，6-5-加强筋，6-6-吊环，6-7-输出安装孔，6-8-风机安装孔，6-9-进风孔，6-10-电缆出入孔，6-11-安装槽；7-天线箱盖，7-1-进风口，7-2-出风口，7-3-电缆出入口，7-4-方孔；8-天线罩，9-进风口防雨罩，9-1-进风口罩壳，9-2-防雨罩加强筋，9-3-防护网，9-4-进风口防雨罩安装法兰；10-出风口防雨罩，11-电缆出入口防雨罩，11-1-电缆出入口罩壳，11-2-电缆出入口防雨罩安装法兰；12-风机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。

本实施例的新型雷达模拟辐射源相控阵天线将雷达模拟辐射源产生的各种信号电磁波按控制的方向发射到试验目标上，以检验雷达和目标的抗干扰能力。本实施例的新型雷达模拟辐射源相控阵天线工作时，安装在雷达模拟辐射源相控阵天线车上，天线阵面法线指向与水平面的夹角可在30～90°之间调节，如图1和图2所示。本实施例的新型雷达模拟辐射源相控阵天线的口径为750毫米×750毫米到1100毫米×1100毫米，优选是880毫米×880毫米，而被模拟的雷达的实际天线尺寸约是3000毫米×4000毫米，因此可以大大地节省雷达天线的设计和生产成本。

本实施例的新型雷达模拟辐射源相控阵天线由喇叭馈源1、输入辐射器2、移相器3、输出辐射器4、输入辐射器定位条5、天线箱体6、天线箱盖7、天线罩8、进风口防雨罩9、出风口防雨罩10、电缆出入口防雨罩11、风机12等组成，如图3、图4和图5所示。

天线箱体6主要用来安装输入辐射器2、移相器3、输出辐射器4、风机12等，天线箱体6由底板6-1、外框6-2、内框6-3、内外框隔板6-4、加强筋6-5、吊环6-6等组成，如图6和图7所示。外框6-2、内框6-3均焊接在底板6-1上，底板6-1平面上开设有安装输出辐射器4的系列安装孔(即输出安装孔6-7)。内框6-3上部开设有风机安装孔6-8，内框6-3下部开设有进风孔6-9，内框6-3左侧和内框6-3右侧开电缆出入孔6-10，内框6-3左侧和右侧的框体顶部且靠近天线箱盖7的部位开安装输入辐射器定位条5的系列安装槽6-11。内框6-3和外框6-2之间的四角部位焊接内外框隔板6-4，内外框隔板6-4的作用如下：一方面加强天线箱体6的刚度，另一方面阻止风在内框6-3和外框6-2间流动，使进入进风口7-1的风由内框6-3下部进风孔6-9进入天线箱体6，再经过移相器3间的间隙流到风机12的进风口，再经过风机12将风由出风口7-2排出天线箱体6。内框6-3和外框6-2之间靠近天线箱盖7处焊接加强筋6-5。吊环6-6焊接在底板6-1外部四角位置，用于天线的吊装。

输入辐射器2、移相器3、输出辐射器4三者通过轴向阶梯定位面依次连接，输入辐射器2和输出辐射器4均一端为凸头，另一端为凹头，移相器3的两端为凸头，移相器3两端的凸头***输入辐射器2和输出辐射器4的凹头，如图8所示。

天线箱体6的底板6-1和天线箱盖7上均加工有相对应的方孔阵列，输出辐射器4的凸头***底板6-1上的输出安装孔6-7，输入辐射器2的凸头***天线箱盖7上的方孔7-4。

如图9所示，输入辐射器定位条5设为条状，其设有多个定位孔5-1和连接段，定位孔5-1和连接段间隔连接，中间的定位孔5-1用来定位输入辐射器2的径向位置。为了保证输入辐射器2的凸头能顺利的***天线箱盖7的方孔7-4内，在装天线箱盖7前，将输入辐射器2凸头用输入辐射器定位条5中间的定位孔5-1定位好。输入辐射器2凸头***输入辐射器定位条5的定位孔5-1内，输入辐射器定位条5的两端通过螺钉安装在天线箱体6内框6-3左右两对边的安装槽6-11里，输入辐射器2和输入辐射器定位条5安装如图10所示。

天线箱盖7结构如图11所示，天线箱盖7通过螺钉安装在天线箱体6上。天线箱盖7上开进风口7-1(下方)、出风口7-2(上方)、电缆出入口7-3(左右两侧)，进风口7-1用于进风，出风口7-2用于排风，电缆出入口7-3用于电缆进出天线箱体6。天线箱盖7的中间开设有系列方孔7-4，用于安装输入辐射器2。

控制移相器3的电缆以及风机12的电缆需要从天线箱盖7上的电缆出入口7-3进出，电缆出入口防雨罩11通过螺钉安装在天线箱盖7上电缆出入口7-3的上面。电缆出入口防雨罩11罩口朝下，用于挡雨。电缆出入口防雨罩11由电缆出入口罩壳11-1和电缆出入口安装法兰11-2组成，电缆出入口防雨罩11结构如图12所示。

进风口防雨罩9和出风口防雨罩10分别通过螺钉安装在天线箱盖7上进风口7-1和出风口7-2的上面。进风口防雨罩9和出风口防雨罩10均罩口朝下，用于挡雨。进风口防雨罩9和出风口防雨罩10的结构相同，由进风口罩壳9-1、防雨罩加强筋9-2、防护网9-3和进风口安装法兰9-4组成，防护网9-3焊在进风口安装法兰9-4和进风口罩壳9-1之间的风口上，进风口防雨罩9结构如图13所示。

移相器3工作时会产生热量，如果它产生的热量不及时排走，将影响它的性能。本实施例采用风机12排风散热。风机12通过螺钉安装在内框6-3上的风机口6-8上方，向上排风，排出的热风经出风口7-2排出天线箱体6。冷风从天线箱盖7下部的进风口7-1进入天线箱体6，然后通过内框6-3上的进风孔6-9进入安装移相器3的腔体，冷风从交叉排布的移相器3之间的间歇向上流动，在流动过程中，将移相器3产生的热量带走。随着气流的向上，冷风逐渐变成热风，最上面的热风被风机12抽出，经天线箱盖7上的出风口7-2排出天线箱体6。风流动路线如图14所示。另外，为了防止风从电缆出入口7-3流入，天线阵面电缆安装好后，在电缆和电缆出入口7-3之间填塞胶泥密封。

喇叭馈源1将雷达模拟辐射源通过波导传来的信号电磁波辐射并限制在天线阵面输入辐射器2所在的范围内，屏蔽外界信号对输入辐射器2输入信号的干扰。喇叭馈源1通过螺钉安装在天线箱盖7上。喇叭馈源1主要由喇叭安装法兰1-1、侧板1-2、波导安装法兰1-3、筋板1-4组成，其结构如图15所示。喇叭馈源1设为空心锥状物，锥状物主体由四面侧板1-2树立两两相对地围绕设置而成，锥状物底部设有喇叭安装法兰1-1，通过喇叭安装法兰1-1将喇叭馈源1和天线箱盖7固定；锥状物顶部设有波导安装法兰1-3，波导安装法兰1-3可通过波导连接螺栓与从发射机来的输送波导的法兰相连接；喇叭馈源1安装后呈悬臂状态，为了增加喇叭馈源1的根部的强度，在喇叭馈源1根部的喇叭安装法兰1-1和侧板1-2间焊接有多个筋板1-4。喇叭馈源1的口径尺寸设为500毫米×500毫米到800毫米×800毫米，优选的是，620毫米×620毫米；喇叭馈源1的深度尺寸为9000毫米到15000毫米。

喇叭馈源1的侧板1-2与侧板1-2之间、侧板1-2与喇叭安装法兰1-1之间、侧板1-2与波导安装法兰1-3之间加工焊接定位基准面，以保证喇叭馈源1焊接成形时的尺寸精度，定位基准面如图16所示，图16a表示喇叭安装法兰1-1、侧板1-2、波导安装法兰1-3之间的焊接关系，图16b表示侧板1-2之间的焊接对接时的基准面，图16c表示喇叭安装法兰1-1与侧板1-2之间的焊接对接时的基准面，图16d表示波导安装法兰1-3与侧板1-2之间的焊接对接时的基准面。喇叭馈源1采用铝合金材料，通过焊接工艺成形。为了保证喇叭馈源1的焊接精度，采用高精度的盐浴焊接方法并采用专门的工装夹具。焊好后的喇叭馈源1还要修正喇叭口径和波导口口径，使其达到要求的尺寸和公差。喇叭腔体进行打磨，使其表面达到要求的粗糙度。喇叭馈源1加工好后，对其表面进行镀涂，以增加它的导电性。

雷达模拟辐射源相控阵天线工作时，安装在雷达模拟辐射源相控阵天线车上，天线阵面法线指向与地面的夹角可在30度到90度之间调节，因此，需要对天线上输出辐射器4的输出口进行保护，防止雨水、灰尘等进入输出辐射器4和天线内部。天线罩8可以透过电磁信号，同时还能抵挡环境的影响。因此，在天线箱体6的底板6-1外侧通过螺钉安装天线罩8，来对天线进行保护。天线罩8采用A型夹层结构由玻璃纤维增强型塑料和泡沫复合而成，其结构如图17所示。

天线罩8、喇叭馈源1、电缆出入口防雨罩11、进风口防雨罩9和出风口防雨罩10安装好后，需在各安装法兰与安装面的接缝处涂密封胶密封，防止雨水通过结合面缝隙进入天线内部。

以上所述仅为本发明的优选例实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线，其特征在于：所述相控阵天线包括天线箱体、天线箱盖、天线罩、输入辐射器、移相器、输出辐射器、风机和喇叭馈源；输入辐射器、移相器、输出辐射器和风机设置在天线箱体内，输入辐射器、移相器、输出辐射器通过轴向阶梯定位面依次连接，风机设置在上述三者上方；天线箱盖和天线罩分别设置在天线箱体的侧面，喇叭馈源设置在天线箱盖的侧面呈悬臂状态，喇叭馈源将雷达模拟辐射源通过波导传来的信号电磁波辐射并限制在天线阵面所述输入辐射器所在的范围内，屏蔽外界信号对输入辐射器输入信号的干扰；所述天线箱体包括底板、外框、内框、内外框隔板、加强筋和吊环，外框、内框均竖直焊接在底板上，底板的平面上设有多个孔洞用于安装所述输出辐射器，底板的四角设置有所述吊环；所述内框上部设有所述风机的安装孔，内框下部设有进风孔，内框的左右侧设有电缆出入孔；所述内框和外框之间设有所述内外框隔板和加强筋。

2.根据权利要求1所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述输入辐射器和输出辐射器均一端为凸头，另一端为凹头，移相器的两端为凸头，移相器两端的凸头可分别***输入辐射器和输出辐射器的凹头进行固定。

3.根据权利要求2所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述底板和天线箱盖相对设置，天线箱盖上设有多个与所述底板的孔洞相对应的方孔，所述输出辐射器的凸头***所述底板上的孔洞，所述输入辐射器的凸头***所述天线箱盖上的方孔。

4.根据权利要求3所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述内框左右侧的框体顶端设有安装槽，两侧安装槽相对设置，用于放置所述输入辐射器的定位条，定位条设为条状结构，定位条上设有多个定位孔和连接段，定位孔和连接段间隔连接，定位孔可***所述输入辐射器的凸头来定位所述输入辐射器的径向位置，定位孔和所述天线箱盖上的方孔相对应设置。

5.根据权利要求2-4任意之一所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述天线箱盖的上部、下部和左右两侧分别设有出风口、进风口和电缆出入口，出风口、进风口和电缆出入口与所述内框上的风机的安装孔、进风孔、电缆出入孔相对应。

6.根据权利要求5所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述新型雷达模拟辐射源相控阵天线的天线阵面法线指向与水平面的夹角设为30～90°；所述出风口、进风口和电缆出入口均设置有防雨罩，罩口朝下设置。

7.根据权利要求1-4任意之一所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述喇叭馈源设为空心锥状物，锥状物主体由四面侧板树立两两相对地围绕设置而成，锥状物底部设有喇叭安装法兰，通过喇叭安装法兰将喇叭馈源和所述天线箱盖固定，锥状物顶部设有波导安装法兰；所述喇叭馈源的口径尺寸约500毫米×500毫米到800毫米×800毫米，其深度尺寸9000毫米到15000毫米。

8.根据权利要求7所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述喇叭馈源的侧板与侧板之间、侧板与喇叭安装法兰之间、侧板与波导安装法兰之间加工焊接定位基准面；所述喇叭馈源的根部的喇叭安装法兰和侧板间焊接有多个筋板；所述喇叭馈源采用铝合金材料，通过焊接工艺成型，且其表面经过镀涂。

9.根据权利要求2-4任意之一所述的一种新型雷达模拟辐射源相控阵天线,其特征在于：所述天线罩设置在所述底板上，天线罩采用A型夹层结构，并由玻璃纤维增强型塑料和泡沫复合而成。

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