雷达天线俯仰机构
彩色雷达的方位扫掠和俯仰控制
天线的俯仰运动
• 飞机处于倾斜状态 和俯仰情况相似，必须将天线波束 轴稳定在飞行高度层平面扫掠。飞机倾 斜时天线俯仰修正的速率范围及误差与 飞机俯仰时相同。
天线的俯仰运动
• 雷达的人工俯仰 当飞行员需要了解前方雨区的垂直 高度分布或俯仰面中的目标信息时，调 节雷达控制盒的天线俯仰旋钮（TILT）。 天线俯仰调节范围为±15°。
机载气象雷达天线组组成
• 机电部件有两套 • 一套是用以实现天线方位扫掠的 方位电机、扫掠传动齿轮、扫掠 增量监视器和扫掠零位检测器 • 一套是用以实现天线俯仰稳定的 俯仰电机、俯仰传动齿轮组件、 俯仰增量监视器和俯仰零位检测 器
天线基座组件
• • • • • • • • • • 电源组件 驱动放大组件 接收器和检测驱动器组件 扫掠电机及扫掠传动齿轮机构 扫掠增量监测器 扫掠零位监测器 俯仰电机及俯仰传动齿轮机构 俯仰增量监测器 俯仰零位监测器 方位控制开关和俯仰控制开关
天线基座组件
天线基座各组件的作用
• 电源组件：用以将机上115V 400Hz交流 电源转换为天线组所需的各种稳压直流 电源，供给各驱动放大器、检测器，作 为驱动电机的动力源。 • 驱动放大组件：用以对电机步进驱动信 号进行电压和功率放大，以向电机提供 足够的驱动功率
天线基座各组件的作用
• 接收器和监测驱动器组件：对由雷达 收发组提供的电机驱动信号进行放大， 以满足电机驱动功率放大器对激励信 号的要求。同时对由各监测器产生的 检测信号进行放大，以输送给雷达收 发组。 • 扫掠电机及扫掠传动齿轮机构：用以 驱动天线辐射器进行往复的方位扫掠。 扫掠传动齿轮机构将电机的转速降低 到雷达系统所规定天线扫掠速度。
天线的俯仰运动
• 飞机处于俯仰状态 • 雷达天线的俯仰修正过程 当飞机上仰时，俯仰电机驱动辐射 器进行下俯修正运动，且使天线在方位 0°时相对于飞机的下俯角 ANT等于飞机 的上仰角 AC,则可使天线波束轴回复到水 平方向。
一种雷达俯仰转台的传动型式与天线的运动范围
图5 M mL 的计算图
=0 .477 46 N m
设定的电机最高转速即轴I的转速n l =l 984 r/mi n tn T 9此时电机的输出转矩 M l yM T 9计算 中暂取 M l = M T 9于是 M mL 为C
M mL = M l i (DD' /CC' T =l2l .5 N m
V C =HV 1c =n 3 BC 1c cb 因为n 4 =V C CD 所以
n 4 =n 3 BC 1c cb CD 当B 点 位 于 直 线AC 左 边 时 1c = l 5 2 .l 6 mm n 4 =364 .7 mi n 当B 点 位 于 直 线AC 右 边 时 1c = l 5 5 .l 2 mm n 4 =37l .8 mi n
南京船舶雷达研究所南京2l0003型天气雷达为例对俯仰转台传动链中双摇杆机构的杆件长度与天线俯仰运动范围的关系进行了分析结果表明在俯仰转台的传动型式保持不变的情况下通过改变双摇杆机构的杆件长度可以把天线的仰角由原来的3l3ll扩大到363292能满足天线在更加广阔的空间探测积雨云层目标的要求关键词俯仰转台运动范围双摇杆机构受力分析型天气雷达主要由天线转台系统参看图和机柜等部分组成长期以来该雷达由于具有性能较好造型美观结构紧凑成本较低等优点在国内气象台站得到了广泛应用然而随着技术的发展该雷达已经不能满足人们对各种气象信息的需求近几年来对该雷达提出以下要求扩大天线俯仰运动的范围以便在更加广阔的空间探测积雨云层目标不仅可用来检测气象回波的强度及区域分布特性而且可检测散射体的径向速度和速度谱宽提供所需要的各种气象信息通过改装设计将雷达与车辆构成移动式天气雷达系统以提高雷达的机动性能南京船舶雷达研究所在型雷达的基础上推出了一种完全达到这些要求的车载脉冲多普勒天气雷达并已提供给有关气象台站使用熟型雷达结构的人都知道天线的俯仰运动是通过俯仰转台传动链中的双摇杆机构来实现的研究结果表明在俯仰转台的传动型式保持不变的情况下改变双摇杆机构的杆件长度可以扩大天线俯仰运动的范围并达到雷达的技术要求型天气雷达的天线转台系统收稿日期2002l029型天气雷达采用栅条式旋转抛物面天线天线结构的主要参数如下
雷达天线俯仰控制及威力显示系统的设计
众所周知雷达天线的波瓣示意图可以形象地说 明雷达作用的俯仰范围及作用距离G
在图 1 中 0 为雷达天线俯仰角 E 为方向图半功 率角 它与天线的类型有关 R 为雷达天线最大辐射 方向的最大测距 如果收发公用一个天线 雷达作用
收稿日期: 2001-01-03
修回日期: 2001-04-10
Key words: micro-computer pitching disp1ay-system power
引言
我国现役的雷达天线俯仰控制比较简单 一般 通过方位/俯仰控制开关控制天线在方位方向转动 然后采用手动或自动装置对天线进行上仰或下俯G 因此 俯仰角很难精确控制G 同时 俯仰角的指示对 操作人员来说也不够方便 雷达俯仰角的指示一般 通过 PPI 显示器或俯仰指示器来指示 操作人员很 难通过 PPI 显示器或俯仰指示器将天线精确定位 并且观察天线俯仰时也不直观G 本文采用单片机进 行精确控制 液晶显示威力图的方式改造天线控制~ 显示系统 文中较详细地给出了硬件及软件设计G
火力与指挥控制研究会 火力与指挥控制情 报网 2002 年学术年会拟定于 2002 年第三季度 适当时候召开 由船总 716 所承办 会议期间将 邀请国内火控指控界著名专家 学者做综述或专 题报告 并组织学术讨论
一 征文范围 @20 世纪火控 指控发展回顾 @21 世纪火 控 指控发展方向 火控 指控新原理 新技术 新成果 火控 指控系统工程实践 @系统建 模 目标探测与跟踪 武器驱动 导航定位 实 验技术 检测技术 模拟训练技术 可靠性 维 修性 安全性 二 征文要求 1 论文内容充实 精炼 具有较高学术水平 和应用价值
雷达天线俯仰控制及威力显示系统硬件电路主
要由 SDC 自整角机/ 旋转变 压器-数字 转 换 器~ 8031 单 片 机[3]~ EPROM~ 8279 键 盘 接 口 集液 晶 显 示 模 块~ 继 电 器 驱 动 电 路~ 继电器及电源等组成O 硬件电路的主要工作原理
雷达天线俯仰机构课程设计
雷达天线俯仰机构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解雷达天线的基本构成，特别是俯仰机构的功能和重要性。
2. 学生能够掌握雷达天线俯仰机构的原理，包括其工作方式和影响因素。
3. 学生能够描述不同类型雷达天线俯仰机构的优缺点及适用场景。
技能目标：1. 学生能够通过实际操作或模拟软件，对雷达天线俯仰机构进行基本的调整和控制。
2. 学生能够运用所学的知识，分析和解决雷达天线俯仰机构在运行中可能遇到的问题。
3. 学生能够设计简单的俯仰机构模型，展示其功能和操作流程。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对雷达技术及天线设计的兴趣，激发其探索精神和创新意识。
2. 强化学生的团队合作意识，通过小组合作完成俯仰机构的设计和操作任务。
3. 引导学生认识到科技发展对国防和民用领域的重要性，培养其爱国情怀和社会责任感。
课程性质：本课程为高二年级电子技术及应用课程的一部分，以实践性和探究性为主要特点。
学生特点：高二学生已具备一定的物理基础和电子技术知识，对实际操作和新技术具有浓厚兴趣。
教学要求：结合学生特点，课程注重理论与实践相结合，鼓励学生主动探索和动手实践，通过直观教学和案例分析，使学生在实践中掌握知识，提升技能。
目标是使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决，培养其综合技术素养。
二、教学内容本课程依据课程目标，紧密结合教材，组织以下教学内容：1. 雷达天线基本构成及俯仰机构功能：通过教材第二章“雷达天线的基本构成与分类”内容，让学生了解天线的基本构成，重点讲解俯仰机构的功能及其在雷达系统中的作用。
2. 雷达天线俯仰机构原理：结合教材第三章“雷达天线的原理与应用”，详细讲解俯仰机构的原理，包括其工作方式、影响因素及调整方法。
3. 不同类型雷达天线俯仰机构分析：参照教材第四章“雷达天线俯仰机构的设计与优化”，分析各种俯仰机构的优缺点及适用场景。
4. 实际操作与案例分析：依据教材第五章“雷达天线俯仰机构的实际应用”，安排学生进行实际操作，通过模拟软件或实际设备，掌握俯仰机构的调整和控制方法。
雷达天线俯仰机构职能说明
雷达天线俯仰机构职能说明雷达天线俯仰机构是一种用于调节雷达天线俯仰角度的装置，主要职能是实现雷达系统的目标探测和跟踪功能。
下面将对雷达天线俯仰机构的职能进行详细说明。
首先，雷达天线俯仰机构的主要职能是控制雷达天线的俯仰角度。
雷达系统需要将天线的波束指向目标，通过调整俯仰角度使得雷达系统能够扫描到所需区域的目标。
俯仰机构可以根据雷达系统的要求，实时调整天线的俯仰角度，以实现目标的发现和跟踪功能。
其次，雷达天线俯仰机构需要具备快速、准确的定位能力。
在雷达系统中，天线的俯仰角度可能需要频繁调整，因此俯仰机构需要具备快速调节的能力。
同时，对于目标的精确定位也是俯仰机构的职责之一，确保天线能够准确指向目标，以获得准确的目标信息。
除了俯仰角度的调节和定位功能外，雷达天线俯仰机构还需要具备稳定性和抗干扰能力。
在雷达系统工作过程中，天线需要承受各种复杂的环境影响，如风力、振动等，因此俯仰机构需要具备足够的稳定性，确保天线在各种环境下能够保持稳定的俯仰角度。
同时，俯仰机构还需要具备一定的抗干扰能力，能够抵抗外界的干扰信号，确保雷达系统能够正常工作。
此外，雷达天线俯仰机构还需要具备一定的自动化控制能力。
在现代雷达系统中，通常需要实现自动控制，通过与其他子系统的联动，实现雷达系统的自主工作。
俯仰机构需要具备与雷达系统其他子系统的接口，实现自动控制功能，以提高雷达系统的工作效率和准确性。
总之，雷达天线俯仰机构作为雷达系统中重要的组成部分，其主要职能是实现雷达系统的目标探测和跟踪功能。
通过俯仰机构的调节和定位功能，可以实现雷达天线波束的精确定位；同时，通过稳定性和抗干扰能力的提升，可以确保雷达系统在各种复杂环境下的正常工作；此外，俯仰机构还需要具备自动化控制能力，与其他子系统联动，实现雷达系统的自主工作。
这些职能的实现，为雷达系统的高效运行提供了坚实的支持。
基于solidworks的雷达俯仰机构的设计
基于solidworks的雷达俯仰机构的设计导言：雷达俯仰机构是一种用于控制雷达天线俯仰运动的装置。
其主要功能是通过调节雷达的俯仰角度，实现对目标的跟踪和探测。
在本文中，将使用Solidworks软件进行雷达俯仰机构的设计。
一、设计需求1.提供稳定可靠的俯仰运动功能：雷达俯仰机构需要能够平稳、可靠地进行俯仰运动，以确保雷达能够准确地锁定目标。
2.轻量化设计：由于航空、航天等领域对重量要求较高，因此雷达俯仰机构需要采用轻量化的设计，以减少整机的重量。
3.外形紧凑、结构简单：便于安装和维修。
二、设计流程1.设计方案选择：根据设计需求，选择适合的结构方案。
常见的雷达俯仰机构主要有摆臂式和伸缩杆式，本文选择摆臂式设计。
2.三维建模：使用Solidworks软件，根据设计方案进行雷达俯仰机构的三维建模。
在建模过程中，需要考虑零件的尺寸、重量、装配方式等因素。
3.运动仿真：通过Solidworks的运动仿真功能，模拟俯仰机构的运动过程，检查机构的稳定性和可靠性。
4.力学分析：通过Solidworks的强度分析功能，对俯仰机构的关键部位进行强度分析，确保机构能够承受工作时的载荷。
5.材料选择：根据力学分析的结果，选择适合的材料，以满足机构的强度要求。
6.细节设计和装配：对俯仰机构进行细节设计，包括轴承、传动装置等零件的选型和设计。
然后进行装配，确认各零件之间的连接和配合。
三、设计细节1.结构设计：雷达俯仰机构的主要部分包括底座、俯仰支撑杆、摆臂和传动装置。
底座用于固定整个机构，俯仰支撑杆连接底座和摆臂，摆臂用于支撑和运动雷达天线，传动装置则负责俯仰运动的传动。
2.轴承选择：为了确保机构的稳定运行，需要选择适当的轴承。
根据设计需求和载荷分析，可以选择球轴承或滚动轴承。
3.传动装置设计：传动装置的设计关系到整个俯仰机构的运动性能。
常见的传动装置有齿轮传动、带传动和链传动等。
根据设计需求和运动仿真结果，选择适合的传动方式。
浅谈天线俯仰支撑锁止机构设计
省力，调节天线角度方便快捷，有风工况下不易松动，保证设 备完好，不影响设备正常工作。在这种情况下，设计一种可快 速锁止、解除锁止的装置，使锁止和解除锁止快速便捷，使设 备在使用过程中保持稳定保证设备安全。使这种装置可广泛使 用在其他天线、雷达上[1]。
图5 俯仰支撑杆
（3）支撑杆挂钩 支撑杆挂钩与天线俯仰调节板配合使用，挂钩部分直径为 中间小两边大，e=13mm，f=10mm，如图6所示：
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工业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
图6 支撑杆挂钩
（4）铰链机构 俯仰支撑杆与天线撑杆座连接使用角支轴承，使天线支撑 杆有较大的自由度，可沿着角支轴承径向转动、轴向也可摆动， 这样方便天线支撑杆挂钩插入天线俯仰调节板。如图7所示：
图9 锁止情况示意图
当受到外力、冲击等其他工况时，侧天线发生移动这时支 撑杆挂钩由于惯性运动至c点，而不会从b点脱开，外部因素消 除时在侧天线自身重力作用下支撑杆挂钩又回到a点。这样就保 证了天线锁止的可靠性。如图10所示：
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1 结构设计说明 图3
在机架四周的天线，展开张角不同（角A≠角B），若单 独设置自动调节机构，在增加复杂性的同时，使可靠性有明显 下降，不符合产品功能要求[2]。因此，天线仰角调整采用手动 调节机构，调整完成有可靠的锁止，该天线俯仰支撑机构用于 天线支撑并锁止以及天线的角度调节，天线俯仰支撑机构整体 外形结构如图1：