基于模块化的雷达天线结构优化设计

焦磊

陕西长岭电子科技有限责任公司，陕西宝鸡， 721006

摘要：随着探测技术水平的不断提高，在军事应用上对雷达系统提出了新的要求，雷达系统在设计上不仅要具备优秀的探测能力，同时还要具备防止被其他探测系统探测的能力。在设计上影响雷达系统探测能力的影响因中，雷达天线的发射功率是是主要因素之一，针对此，本文基于模块化的设计理念，通过优化雷达天线的结构来提升雷达天线的发射功率。本文对其各组成单元进行了结构上的重新组合，从而使得雷达天线系统在结构上更具模块化。这对于提升雷达天线的设计水平具有一定的工程意义。

关键词：模块化；雷达天线；结构优化；结构设计；发射功率

Optimization design of radar antenna structure based on Modularization

Abstract: with the continuous improvement of detection technology, new requirements are put forward for radar system in military application. Radar system should not only have excellent detection ability, but also have the ability to prevent being detected by other detection systems. Among the factors that affect the detection ability of radar system, the transmitting power of radar antenna is one of the main factors. In this paper, based on the modular design concept, the transmission power of radar antenna is improved by optimizing the structure of radar antenna. In this paper, the structure of the radar antenna system is recombined to make the radar antenna system more modular. This has a certain engineering significance for improving the design level of radar antenna.

Key words: modularization; radar antenna; structure optimization; structure design; transmission power

0 引 言

随着科技水平的不断提升，现代军事对雷达的性能水平提出了新的要求，雷达系统在设计上不仅要具备优秀的探测能力，同时还要具备防止被其他探测系统探测的能力，即雷达系统的隐身性。在技术特点上，影响雷达系统探测能力的影响因数有多个，其中雷达天线的发射功率是影响其探测能力的主要因素之一，通常，从设计的角度来讲，提升雷达天线的发射功率的方法主要有两种，分别为电讯方法以及结构方法。

采用电讯方法主要是采用最为先进的电子元器件，但从技术水平上来讲，研发费用相对较高。结构方法是通过优化结构设计，减少传输过程中的损耗来实现提升雷达的性能水平。

针对此，本文采用结构设计来提升雷达天线的发射功率，主要进行了雷达天线的整体结构设计以及其他各分系统的结构设计，从而达到提升雷达系统的性能水平的目的，具有一定的工程应用价值。

1 天线结构总设计

1. 1. 设备组成

从组成上来讲，雷达发射系统主要包含电源、监控、发射组件等组成。而其天线设备主要包括天线的骨架、波控组件、辐射单元以及天线保护罩等组成。从功能上来讲雷达天线是在自由空间上的电磁波以及传输线上的信号转换器，发射天线将探地雷达发出来的信号转化为空间上的电磁波，接收天线则是将空间上反射回的电磁波转化为传输的线信号。雷达天线在设计过程中，其设计的目的是为了保证更好的接收和发送数据，因此，在天线的设计中，存在多个性能指标以及技术参数，主要包含了波瓣宽度、有效面积、增益、副瓣电平等。

1.2 天线总体结构设计

在雷达天线的结构优化设计过程中，其主要是将雷达天线中的雷达发射系统以及反馈系统嵌入在雷达天线的内部，从而达到缩短两者之间电缆长度的作用，达到减少两个系统之间电缆损耗的目的。根据经验，在雷达天线系统中，其损耗有大约一半是在电缆上进行的损耗，通过采用优化天线设计，减少其在电缆上的损耗，可将发射功率提升越一倍左右。下面的章节中将对雷达电缆的各模块系统进行优化设计。

2模块化的雷达天线结构设计

2.1 天线骨架

通常，雷达天线的外表面是有天线罩以及天线骨架两部分组成，其中天线罩主要是由透波的材料制造而成，天线骨架主要是整个雷达天线的承载构件，其在设计上主要是采用铝合金制造而成，其RCS值在一定程度上反应的是雷达天线的隐身能力。所谓天线骨架的的结构优化设计，是通过改变骨架的的形状特点，有效的减少在一定角度范围内的ECS值，通过对天线骨架的外形特点进行分析后，通常，采用球形结构形式不能够满足天线设备等的安装要求，因此在雷达天线的骨架设计上，采用圆形骨架设计的基础上，将加强筋进行内置的法式，可有效的减少天线结构中的平板结构，增加其自身性能。

2.2 发射分机

在雷达天线系统中，其发射分机主要由发射组件、波控组件、阻尼器以及隔振器等组成，其中，在雷达系统工作过程中，发射组件接收到雷达信号，然后雷达信号在进入到波控组件中，因此，两者在关系上十分紧密。因此在结构设计上，可以将二者进行组合设计，将二者设计为一个模块，设计为一个模块后，将有利于减少电缆的损耗，方便布线。

2.3 电源监控分机

雷达天线系统中的电源监控系统主要是由发射电源、发射监控电源、发射监控组件、框架和复合阻尼隔振器组成，其结构形式如图1所示。电源监控分机在功能上主要是为了保证发射分机的正常的供电需求，保证其正常的工作要求，因此在结构设计上，应将其安装在发射分机背部，且便于进行运行维修检修的位置。

电源分机结构示意图

2.4 功分器组件

天线的功分器组件主要包含功分器、移相器和波控单元等组件，并且功分组件之间是通过电缆进行可靠的链接，同时由于其模块较大，无法在天线的固件中进行安装，功分移相组件中的移相器、波控单元与辐射单元之间存在一一对应的关系。在结构设计过程中，根据模块化的设计理念，可将三者进行有效的组合，构建成为天线中的子单元，从而达到有效的减少其尺寸，便于安装的目的。

3.5 天线子单元

通常在以往结构设计上天线中移相器、波控单元与辐射单元之间通过电缆连接。电缆在数量上较多，往往是几百根甚至上千根的电缆交织在一起，在工艺设计以及布线上带来苦难，因此，通过结构化设计，了将三者设计为单独的一个模块，实现三个单独模块的集成化，这样不仅可以节约安装精简，同时可优化布线设计。

3 小结

随着探测技术水平的不断提高，在军事应用上对雷达系统提出了新的要求，雷达系统在设计上不仅要具备优秀的探测能力，同时还要具备防止被其他探测系统探测的能力。针对此，在雷达天线的设计过程中，通过优化雷达天线的结构来提升雷达天线的发射功率。本文对其各组成单元进行了结构上的重新组合，从而使得雷达天线系统在结构上更具模块化。从而达到提升整个雷达系统性能的目的，具有一定的工程价值。

参考文献

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