大阵面雷达天线高精度装配技术研究
雷达天线
雷达天线雷达用来辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。
雷达在发射时须把能量集中辐射到需要照射的方向；而在接收时又尽可能只接收探测方向的回波，同时分辨出目标的方位和仰角，或二者之一。
雷达测量目标位置的三个坐标（方位、仰角和距离）中，有两个坐标（方位和仰角）的测量与天线的性能直接有关。
因此，天线性能对于雷达设备比对于其他电子设备(如通信设备等)更为重要。
主要参量雷达天线的主要参量有方向图、增益和有效面积。
方向图雷达天线具有一定形状的波束。
由于波束是立体的，常用水平截面的波束形状(即水平方向图)和垂直截面的波束形状（即垂直方向图）描述。
方向图呈花瓣状，故又称波瓣图(图1)。
常规方向图只有一个主瓣和多个副瓣。
副瓣电平通常低于主瓣20分贝以上，这样才可能用主瓣来分辨目标的方位和仰角。
主瓣半功率点（0.707场强点）间的宽度称为波束宽度。
增益雷达天线在最大辐射方向所辐射的功率与一假想的各向均匀辐射的天线在同一方向辐射的功率之比(其条件为两天线输入的功率相同)。
增益G 表示雷达天线在发射时聚束的能力。
有效面积雷达天线接收到的信号功率与来自最大辐射方向的信号的功率密度之比，即天线接收到的信号功率Pr=S×Ae。
式中S为信号功率密度；Ae为天线有效面积，表示雷达天线在接收时捕获空中信号的能力。
由互易定理可证明G＝4πAe/λ2，式中λ为信号波长。
对一定形式的天线，天线有效面积Ae与实际几何面积A 成正比，即Ae=ηA。
式中η为利用系数，一般小于1。
雷达天线设计的主要问题是：①提高天线增益和有效面积,以加大雷达探测距离；②压低天线副瓣电平,以减小测向模糊和提高抗干扰能力；③提高波束扫描速率，以便能同时观察多个目标;④展宽天线系统工作频带,以提高反有源干扰的能力；⑤采用多种技术提高测角精度。
搜索雷达天线搜索雷达又称警戒雷达，用于及时发现远距离目标。
搜索雷达天线相当大，面积一般为数十至数百平方米。
探测距离达几千公里的预警雷达的天线面积可达几千或几万平方米。
雷达阵列天线介绍
■开课目的“阵列天线分析与综合”是电子信息工程专业电磁场与微波通信方向的专业选修课程。
课程的任务是使学生掌握阵列天线的基本理论、基本分析与综合方法，掌握单脉冲阵列、相控阵扫描天线的基本理论和概念、以及阵列天线的优化设计思想，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后从事天线理论研究、工程设计和开发工作打下良好的基础。
■课程要求●约有五次作业●考核平时成绩占20％。
包括平时作业，出勤情况。
期末考试成绩占80％(一页纸开卷)雷达阵列天线简介1、“AN/SPY—1”S波段相控阵雷达是海军“宙斯盾”(Aegis)武器系统中的一部分，由RCA公司研制。
它有四个相控阵孔径，提供前方半空间很大的覆盖范围。
接收时它使用带68个子阵的馈电系统，每个子阵包含64个波导辐射器，总共有68×64＝4352个单元。
发射时，子阵成对组合，形成32个子阵，每个子阵128个单元，总共32×128＝4096辐射单元。
移相器为5位二进制铁氧体移相器，直接向波导辐射器馈电。
为了避免相位量化误差引起的高副瓣电平，后来移相器改为7位二进制移相器，合成的相控阵由强制馈电功分网络馈电，辐射单元也改为4350个，单脉冲的和、差波瓣及发射波束均按最佳化设计。
AN/SPY—1天线正在进行近场测试(RCA公司电子系统部提供)目前该系统安装在导弹巡洋舰上导弹巡洋舰上的AN/SPY—1系统2、爱国者(PATRIOT)多功能相控阵雷达是Raytheon公司为陆军研制的一种多功能相控阵雷达系统。
其天线系统使用光学馈电的透镜阵列形式。
和差波瓣分别通过单脉冲馈源达到最佳。
孔径呈圆形，包含大约5000个单元，采用4位二进制铁氧体移相器和波导型辐射器单元。
它安装在车辆上，并可平叠以便于运输。
爱国者多功能相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)3、机载预警和控制系统(AW ACS)世界上第一个具有超低副瓣的作战雷达天线是由西屋电气公司为AWACS 系统研制的。
一种大尺寸高集成机载平板裂缝天线的集成制造技术
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ７ 年３ 月 第３ ８ 卷第２ 期
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ ４ １ ７ ６ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ３ ４ ７ ４ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ２ ． ０ １ ４
ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ ， ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｓ ｈ ｅ ｅ ｔ ｍｅ ｔ ａ ｌ ｐ ａ ｔ ｒ ｓ ｆ ｏ ｒ ｌ ｏ ｗ ｒ ｉ ｇ ｉ ｄ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｈ ｉ ｇ ｈ — ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ， ｄ ｅ ｅ ｐ ｈ ｏ ｌ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｐ ｌ ｕ ｇ ｗｅ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｌ ｄ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ， ａ ｎ ｄ ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｂ ｒ ａ ｚ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ ｓ ｌ ｏ ｔｅ ｄ － ａ ｒ ｒ ａ ｙ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ ｆ ｅ ａ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｂ ｙ ｐ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｃ ｅ ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｉ ｌ ａ ｒ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ． Ｋ ｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｓ ｌ ｏ ｔ ｔ ｅ ｄ － ａ ｒ ｒ ａ ｙ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ；ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ；ｄ ｅ ｅ ｐ ｈ ｏ ｌ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ；ｖ ａ ｃ ｕ ｕ ｍ ｂ ｒ ａ ｚ ｉ ｎ ｇ 口 ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ Ｏ ｎ
一种典型高精度雷达结构精度设计与实现方法
一种典型高精度雷达结构精度设计与实现方法Designing a high-precision radar structure requires meticulous attention to detail and a deep understanding of the specific requirements of the system. The first step in this process is to clearly define the objectives and performance metrics of the radar system. This involves determining the range, resolution, and accuracy requirements, as well as considering factors such as power consumption, size, weight, and cost.在设计高精度雷达结构时，需要对细节进行仔细的关注，并且深刻理解系统的具体要求。
这个过程的第一步是明确定义雷达系统的目标和性能指标。
这包括确定范围、分辨率和精度要求，同时考虑诸如功耗、尺寸、重量和成本等因素。
Once the specifications have been determined, the next step is to select the appropriate components and materials to achieve the desired performance. This may involve choosing the right antennas, transmitters, receivers, signal processing units, and other critical elements. Careful consideration must be given to factors such asthermal stability, electromagnetic interference, and mechanical robustness to ensure the reliability and accuracy of the radar system.一旦规格确定，下一步是选择合适的组件和材料，以达到期望的性能。
大型相控阵雷达轮轨式天线座防滑技术研究
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越多 的应 用 。
图 １ 上海 ６ ５ ｍ 射 电望 远 镜
轮 轨式 天线 座座 架底 部通 常装 有几 个承 载 的轮
座架 驱 动轮 组 轨 道 从 动轮 组 地 基
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ９—０ ４
图 ２ 某 大 型 相 控 阵 雷 达 天线 座 《 机械 与电子｝ ２ ０ １ ４ （ ３ ）
Ｐｈ ａ ｓ ｅ ｄ— — ａ ｒ ｒ ａ ｙ Ｒａ ｄ ａ ｒ
ＱＩ Ｕ Ｋｕ ｎ—ｂ ｉ ｎ， ＴＡＮＧ Ｗｅ ｉ —ｒ ａｉ ｎ ， ＹＥ Ｃｈ ａ ｏ， Ｗ ＡＮＧ Ｌ ｅ ｉ
（ Ｎ ｏ． ３ ８ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎｓ ｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ ｏ ｆ ＣＥＴＣ ， Ｈｅ ｒ ｅ ｉ ２３ ００ ８ ８， Ｃｈｉ ｎａ ）
不 同轮 轨 式天 线座 结构 ， 结合 滚轮 打 滑 的机 理 ， 重 点
对 相 控 阵 雷达 提 出 防 止 滚 轮 打 滑 的 措 施 ， 为 后 期 工
程 实施提 供理 论指 导 。
关键 词 ： 相 控 阵雷达 ； 轮 轨式 天线 座 ； 防滑
中 图分类 号 ： ＴＨ１ １ ３ ． ２
测控与雷达天线跟踪方式现状研究及发展趋势
测控与雷达天线跟踪方式现状研究及发展趋势李强【摘要】Based on the needs of development of the aerospace industry,the covering density of monitoring network is growing increasingly.In order to better master the state of satellites and spacecrafts,the tracking accuracy of the monitoring antenna must be improved.The paper introduces several tracking styles of the present monitoring and radar antenna,and anaiyses their advantages and disadvantages,then gives a prospect of developing trend of tracking technology considering the complication and variability of future environment.%基于航天事业的发展和测控的需求,地面测控网布设的密度越来越大,范围越来越广。
为了更好了解和掌握卫星以及航天飞行器在轨运行状况,就需要通过测控天线的精确跟踪来完成。
文中对当前测控与雷达天线的几种跟踪方式进行了介绍、分析,并结合未来环境的复杂和多变性,对测控与雷达领域跟踪技术的发展趋势进行了展望。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)014【总页数】4页(P116-119)【关键词】天线;跟踪方式;分析;发展趋势【作者】李强【作者单位】中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】N953.5随着航天事业的发展和测控的需求，应用卫星以及航天飞行器越来越多的被送入浩瀚的太空，为了能够更好的了解掌握航天飞行器在轨运行情况，就需要对目标进行精确跟踪。
一种相控阵天线安装精度检测与校准
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第２ ７卷第 ４期
２ １ 年 ８月 ０１
电 子 机 械 工 程
Ｅ ｅ ｔ ｏ—Ｍ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌＥｎ ｉ ｅ ｒｎ ｌｃｒ ｃ ａ ｉａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
Ｖｏ ． ７ Ｎｏ ４ １２ ． ．
Ａｕｇ ２ ． ０１１
一
种 相控 阵天线安装精度检测与校准
罗道 江
（ 国西 南 电子技 术研 究所 ， 四川 成 都 ６０ ３ ） 中 １０ ６
摘
要 ： 中论述 了一种相 控 阵 雷达天 线安 装后 的精 度检 测 方法 。按 照雷达 天 线安装后 的几何 形 态 ，关的数 据采 集 ， 立检 测 的数 学模 型 ， 用 线性 回 归法 以及 最 小二 乘法进 行数据 建 利
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大阵面雷达天线高精度装配技术研究
关键词：大阵面雷达天线；高精度装配；应用
前言：
相控阵雷达的天线阵面是利用大量小型天线单元排列而成的。
随着相控阵雷
达的发展，天线阵面尺寸越来越大，天线单元数量越来越多，阵面结构安装精度
要求越来越高，而天线阵面的装配精度又直接影响着相控阵雷达阵列激励的精度。
目前关于大阵面雷达天线高精度装配技术方面的研究，多在产品生产首次装配中
进行。
1装配技术研究
某雷达天线阵面由12块天线单元装配而成。
装配天线单元时，需要通过上
固定面上的4个固定孔和下固定面上的4个固定孔将天线单元固定在天线骨架上，从而形成天线阵面。
天线阵面满足指标要求的前提不仅是每块天线单元符合指标
要求，更需要严格把控装配过程以保证垂直度（即天线阵面与安装平面的夹角）、各天线单元的同面度（各天线单元平行于安装平面的距离偏差）、天线阵面的平
面度（天线单元组装成天线阵面后的整体平面度）等各项指标要求。
该天线阵面
在首次装配时，以天线骨架的上固定面和下固定面作为水平和垂直基准，且天线
骨架是新生产出来的，其各项指标满足天线阵面装配需求，但在长时间使用后，
天线骨架整体发生了扭曲变形。
研究人员通过特殊手段对拆分下来的天线骨架进
行了校准，复测发现校准后的天线骨架上固定面的水平度和下固定面的垂直度均
无法达到原来的设计要求，即其指标不再满足天线阵面装配需求。
本文通过重新
选择基准，确定装配方案，增加工艺装配件，以定制工装为辅助，装配时实时监
测各项指标，实现了天线阵面高精度再装配，解决了装配时不能满足指标要求的
问题。
1.1确定基准平面
在雷达设备的具体使用中，以雷达设备平台为基准进行各方位的指标测试，在最初的方案中考虑以雷达设备平台作为基准进行装配。
但该雷达为机载雷达，其设备平台为某大型飞机，雷达设备所处位置较高，且天线单元的装配属于较大型设备安装，固定孔位多，安装过程复杂，需要多人同时操作，现有的安装设备无法满足使用要求。
此外，雷达整体设计要求雷达设备需要在地面上装配好天线阵面之后才可进行与设备平台的装配，故无法直接使用设备平台作为基准。
雷达设备平台与天线骨架的安装对接是由天线骨架下方4个带有安装孔的安装支耳通过螺栓连接实现的，故以此为切入点进行基准构建。
对天线骨架进行的整体分析发现，虽然天线骨架的上固定面和下固定面由于扭曲变形不能继续作为基准，但天线骨架下方的4个安装支耳并未发生变形，因此可以此来构建基准。
基准包括水平基准和垂直基准。
水平基准为平行于雷达设备平台的平面，垂直基准为垂直于雷达设备平台的平面，因而可以安装孔的端面圆心来构建水平面，以此为水平基准，同时分别对前后各两组孔端面圆心构建线段，确定中点，连接两个中点作垂直于水平基准的平面，作为垂直。
1.2装配方案阐述
天线单元共有12块，在整个天线阵面装配中，第1块天线单元的安装至关重要。
它是其他天线单元安装的基准，确定天线阵面的垂直度是否满足要求，并决定装配成功与否。
经头脑风暴确定了2种装配方案。
第1种方案是从天线骨架一侧开始安装，之后依次进行，每安装完一块天线单元，就需要对已安装的天线单元整体进行参数测量，不断调整正在安装的天线单元，达到指标要求后继续进行安装；第2种方案是从天线骨架中间开始安装，之后两边同时安装，两边各安装一块后对已安装的天线单元整体进行参数测量，同时调整两边正在安装的两块天线单元，达到指标要求后继续进行安装。
通过对比分析得知，第1种方式所用人力较少，测量次数多，而第2种方式耗时较短，测量次数相对较少。
经综合评判，确定使用第2种安装方式。
1.3定制工装及工艺装配件
确定好基准及装配方案后，需要解决如何在变形的天线骨架上保证天线阵面的装配精度问题。
本文对天线单元的安装方法进行了分析，从中找出关键点。
天
线单元是通过4个上固定孔和4个下固定孔安装固定到天线骨架上的，两侧各有
3个定位孔，用于与其他天线单元的连接固定。
在安装时，上固定孔与天线骨架
上固定面上4个孔位对接，确定水平方向满足要求，下固定孔与天线骨架下固定
面上4个孔位对接，确定垂直方向满足要求。
因骨架变形，水平安装面与水平基准、垂直安装面与垂直基准不再平行，因此考虑在不影响其整体性能的前提下，
分别在天线单元的上固定面与天线骨架的上固定面之间、天线单元的下固定面与
天线骨架的下固定面之间增加一定厚度的定制垫片，以保证天线单元安装到此处
后的水平度和垂直度。
2装配精度的工艺控制
2.1底座装配基准的选择及控制
底座是传动链安装的基础，因此其装配精度尤为重要。
安装基准可选择柔性
焊接平台。
由于该平台为整体铸件，有一定的吸振能力，表面平整度也非常理想，此外与之配套的夹具品种齐全并数量充足，这使现场操作方便快捷，因此选择该
平台作为装配基准非常合适。
调平时可用水平尺测量平台上的各点，根据测量情
况调节平台底部的螺栓，直至平台水平。
该步骤精度检测的要点是底座上伞齿轮
箱安装面以及四组传动装置安装面高度的一致性，可直接用高度尺以平台表面为
基准进行准确测量。
2.2传动链装配精度控制
由于伞齿轮箱有一定的体积，与其相连的三根扭力连杆的相对位置较难测量。
可以通过专用测量工装来检测各扭力连杆间的位置精度，如超差则需及时调整。
测量伞齿轮箱各输入和输出轴的等高情况非常重要，因为这直接关系到扭力连杆
的回转精度。
可以用高度尺以平台面为基准测量各轴端部的高度值，确保高度一致。
另外可将圆周跳动测量仪的测头压在各扭力连杆两端的外表面，再手动扭转
电机的输出轴，观察测量仪的跳动情况。
该测量结果直接反映扭力连杆的回转同
心度，如超差则需要及时调整。
此外开放式的安装环境有利于用噪声计判断噪声
源的确切位置，便于及时调整。
2.3升降机构整体吊装
升降机构整体吊装前需确保上述所有装配精度均满足要求，并且所有螺钉紧固可靠；此外还需要用水平尺将舱体底板调平，吊装时采用软绳托底吊装，以保证离舱装配完毕的升降机构能够被整体移动。
2.4装配完毕噪声控制及检测
升降机构运行过程中噪声过大的现象往往反映了传动链中存在卡滞和憋劲的情况，因此可用扭力扳手在电机输入端进行转矩检测，如转矩超过正常值，则需要检查调整。
在升降机构安装完毕，为了测量实际使用状态下（平台承载）平台的水平保持能力，可直接将卫星天线试安装于托盘上或在托盘上等额配重，然后在托盘上放置水平仪，电动运行升降机构，检验仪器水平泡的位置变化。
结束语
本文以变形后的天线骨架为安装架，确定安装顺序，重新选定基准，以特制工装及工艺安装件为辅助，通过激光跟踪仪构建基准，全程检测装配过程。
现场装配及指标测试表明，该方案可操作性强，装配效率高，安装精度高。
参考文献：
[1]钱宣,孙为民,方红梅.机载有源相控阵雷达天线阵面结构设计[J].现代雷达,2012,34(9):66–68.
[2]徐正.大型固定式相控阵雷达阵面安装方式研究[J].电子机械工
程,2019,35(2):54–57.。