轻型雷达天线的制作方法

本发明属于雷达通信技术领域，具体涉及一种轻型雷达天线。

背景技术：

多年来，机场场面的管理一直受到地面环境和天气条件的共同影响。机场场面监视雷达系统是空中交通管理设施的一个重要组成部分，它具有较高的实时目标探测能力，能够可靠、精确地探测到机场场面上飞机和机动车辆的移动状况。在机场适当位置安装场面监视雷达设备和监视设备，可使管制员在任何条件下都能知悉机场场面交通状况，从而大大改善机场场面的管制条件和安全，提高地面运行效率。

目前的机场场面监视雷达系统主要采用雷达天线+转台的工作方式。工作模式的机场场面监视雷达系统的雷达天线的离地高度为20-30m，同时在转台作用下转速甚至达到60r/min。一方面，达到上述离地高度的雷达天线在作转动轴为铅垂线的回转动作时，常易发生“灯下黑”状况；雷达天线离地高度越高，雷达天线与地面间所存在的照射盲区就越大，这显然对机场场面的管制安全造成不利影响。另一方面，目前的雷达天线的箱体都采用筋板框架结构，其结构形式复杂、零部件数量较多、重量较重且尺寸较大，往往会对雷达天线的高速旋转产生影响，进而使得雷达天线对观测区域的扫描速度变慢。随着空中流量的不断增多，地面航空器和机动车辆的有效管理要求日益突出，只会对雷达的天线箱体的外形尺寸、重量、风载荷作用面积等技术指标要求愈加提高，传统雷达天线结构已经难以满足现代化机场监控的应用需求。

技术实现要素：

本发明的目的为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简洁且实用的轻型雷达天线，其具备构造紧凑、便于维护、制造周期及制造成本更低的优点，能有效满足雷达天线工作时的高速旋转需求。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种轻型雷达天线，本天线至少包括箱体以及安装于箱体内的馈电网络，所述箱体包括顶板、底板以及分别连接上述板体同侧长边的天线罩及防风罩；所述顶板、底板、天线罩及防风罩共同围合形成长条筒状结构，在该长条筒状结构的两筒口处布置用于封闭该筒口的侧板；其特征在于：本天线还包括位于箱体筒腔内且彼此并列平行布置的上骨架组件及下骨架组件，上骨架组件及下骨架组件外形均呈横截面为顶窄底宽的梯形的筒状构造，且两骨架组件的筒长方向平行箱体长度方向，上骨架组件与下骨架组件彼此顶面相向且两顶面之间间隙构成用于固接馈电网络的安置区域；上骨架组件和下骨架组件均由上U型板和下U型板彼此铆接构成，上U型板的槽口宽度小于槽底宽度而下U型板的槽口宽度大于槽底宽度；上U型板的槽底面贴合并铆接于与之配合的底板或顶板板面处，下U型板的内侧槽壁分别面贴合上U型板的相应外侧槽壁且向上U型板的槽底方向延伸，下U型板的槽口处布置外翻边从而铆接于相应底板或顶板板面处。

优选的，本天线还包括板长方向平行箱体长度方向的上翼板及下翼板，上翼板及下翼板彼此配合形成“八”字板状结构，且该“八”字板状结构的窄口端配合于馈电网络的信号发射端处而宽口端指向天线罩所在处；上翼板的靠近天线罩的一端向上翘曲并连接上骨架组件处的下U型板的相应侧外翻边，而下翼板的靠近天线罩的一端向下翘曲并连接下骨架组件处的下U型板的相应侧外翻边；所述下骨架组件处的下U型板的槽底外形呈沿馈电网络的信号发射方向而高度渐低的台阶状结构，下翼板处相应布置对应上述台阶状结构的台阶口；上述下U型板的槽底的各个台阶面分别构成用于托撑馈电网络的下安装面及下翼板处各台阶口的托撑面。

优选的，沿垂直箱体长度方向而作馈电网络的横截面，所述馈电网络的对称线与下翼板板面之间形成的夹角角度大于馈电网络的对称线与上翼板板面之间形成的夹角角度。

优选的，所述上U型板、下U型板及馈电网络均由沿箱体长度方向依次布置的两块以上的子组件彼此拼接形成。

优选的，在底板外侧板面处还依次布置有加强板及安装板；所述底板、加强板及安装板彼此板面贴合且在三者板体中部处同轴贯穿有供线路通行的安装孔。

优选的，所述天线罩及防风罩外形均呈弧面板状，在天线罩及防风罩的外侧面处均涂覆有一层疏水性润滑材料。

本发明的主要优点在于：

1)、抛弃了传统的筋板框架结构的内层支撑体系所带来的诸如结构复杂、重量较重乃至高速转动性能差等缺陷。本发明在传统长条箱体结构的基础上，通过上骨架组件及下骨架组件的彼此配合从而夹紧和紧固馈电网络，从而在铅垂向上形成顶板、上骨架组件、馈电网络、下骨架组件以及底板的多层次一体化的装配体系。上述装配体系的形成，一方面简化了支撑件结构，使得本发明在确保馈电网络固接稳定性和整机高可靠性的同时，相对传统结构而言具备了零部件数目更少、生产制造周期更短、制造成本更低的优点。另一方面，上骨架组件及下骨架组件均由多层U型板彼此对合铆接形成，以彼此间的模块化配合，减少了因焊接等工艺引起的变形的影响，不仅通用性和可维修性更好，同时重量更轻、刚度更好、外形尺寸尤其是高度方向尺寸较小，更可有效的减少风载荷对天线运转时的影响。此外的，由于上骨架组件与下骨架组件彼此顶面相对，在整个箱体横截面上形成了“X”型的空间支撑构造，可使得箱体内部空间更大且布局紧凑对称，显然也有利于内部馈电网络的安装与维护，这也利于进一步降低天线的转动惯量和风阻力矩，从而减小天线座的电机驱动力矩。馈电网络将上下两个封闭的骨架组件联接成一个稳定的X型支撑，再与前部天线罩、后部防风罩及左右侧板组成封闭式箱体，避免了外部的粉尘、湿气对内部器件的腐蚀与损坏。

2)、作为上述方案的进一步优选方案，在馈电网络的信号发射端还布置由上翼板及下翼板形成的喇叭口结构，以保证对发出信号的定向传导功能。上翼板及下翼板一侧固接于馈电网络的信号发射端，另一侧则利用翻边结构而连接相应的底板及顶板，进而实现馈电网络、各翼板以及箱体的整体化固接构造。对于下骨架组件的顶面，也即下U型板的槽底面处，应当为至少两层阶梯的台阶状结构，用来实现对馈电网络及下翼板的同步托撑，最终确保整体结构的装配稳固性及工作可靠性。

3)、值得注意的是，本发明所述的下翼板的下倾角度实际上是大于上翼板的上倾角度的；换言之，也即沿垂直箱体长度方向而作馈电网络的横截面时，馈电网络的对称线与下翼板板面之间形成的夹角角度大于馈电网络的对称线与上翼板板面之间形成的夹角角度。上述两道夹角的差异性，使得本发明的探测区域相对更为偏下，其探测的盲区显然也就更少。下翼板的下倾角度越大，雷达天线与地面间所存在的照射盲区就越小，显然也就更利于提升机场场面的管制安全性。

4)、上U型板、下U型板及馈电网络均由两块以上的子组件彼此拼接形成，以进一步的细化其结构，更利于实现其模块化生产及组装。加强板及安装板甚至安装孔的设置，则实现了本发明相对转台的可装配性。天线罩及防风罩均为半圆弧形结构的复合材料工件，其表面采用疏水润滑表面涂覆材料，以利于减少雨水传输损失和降低雨水噪声温度，保证产品全天候工作。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的端面视图；

图3为图1的结构爆炸图；

图4为上U型板的立体结构示意图；

图5为下U型板的立体结构示意图。

图示各标号与本发明各部件名称对应关系如下：

10-箱体 11-顶板 12-底板 13-天线罩 14-防风罩 15-侧板

20-上骨架组件 30-下骨架组件

a-上U型板 b-下U型板 c-外翻边

40-馈电网络 50-上翼板 60-下翼板 61-台阶口

70-加强板 80-安装板 90-极化罩

具体实施方式

为便于理解，此处结合图1-5对本发明的具体实施结构作以下进一步描述：

本发明的主体结构仍然由箱体10及布置于箱体10内的馈电网络40构成。箱体10如图1-3所示，包括周向依次衔接并围合形成筒状结构的顶板11、天线罩13、底板12以及防风罩14，在该筒状结构的两侧筒口布置用于密封该筒口的侧板15。底板12下方再层叠设置加强板70及安装板80，以便组装于转台的相应配合部处。在上述结构基础上，如图2-3所示，箱体10内布置上下两个封闭的梯形或者说是尖顶为平面状的三角形的骨架组件。上述两个骨架组件通过夹设在两者之间的馈电网络40而彼此连接形成稳定的X型支撑构造，该X型支撑构造再固接顶板11及底板12，从而实现整机结构的一体化。实际制作时，考虑到各骨架组件的长度，可适当将其分解为若干段的子组件，需要时再组合装配即可。其中：

如图2-5所示的，上骨架组件20由位于上方的上U型板a及位于下方的下U型板b彼此配合构成。上U型板a为槽口宽度小于槽底宽度的长条槽板状，而下U型板b则是槽口宽度大于槽底宽度的类似V字板状。组装时，首先将组成各U型板的子组件彼此通过定位销及铆钉装配，从而形成上U型板a及下U型板b，之后较平处理。再后将上U型板a的外侧槽壁与下U型板b的内侧槽壁间彼此贴合，再将上U型板a的槽底与顶板11贴合，三者通过铆钉固接为一体结构后，从而实现上骨架组件20的装配及相对箱体10之间的固接操作。下骨架组件30则由位于上方的下U型板b和位于下方的上U型板a组合构成，组装过程与上骨架组件20同理。下骨架组件30的顶面处台阶状结构依次配合于馈电网络40及下翼板60下板面处，而下骨架组件30的底面则铆接于底板12上。

在馈电网络40的信号发射端还布置由上翼板50及下翼板60形成的喇叭口。下翼板60的下倾角度实际上是大于上翼板50的上倾角度的；换言之，也即如图2所示的，在沿垂直箱体10长度方向而作馈电网络40的横截面时，馈电网络40的对称线与下翼板60板面之间形成的夹角角度β大于馈电网络40的对称线与上翼板50板面之间形成的夹角角度α。上翼板50的靠近天线罩13的一端向上翘曲并连接上骨架组件20处的下U型板b的相应侧外翻边c，而下翼板60的靠近天线罩13的一端向下翘曲并连接下骨架组件30处的下U型板b的相应侧外翻边c。上翼板50及下翼板60的上述与相应外翻边c的配合侧固定极化罩90。表现在图3所示结构中时，馈电网络40为八个小馈电网络40子组件通过定位插销依次顺序连接，然后将馈电网络40通过定位销钉固定在下骨架组件30上。从减轻重量的角度考虑，在馈电网络40定位完成后，馈电网络40的各个安装面与相应骨架组件间采用销钉固接方式，从而实现馈电网络40与上骨架组件20及下骨架组件30的稳固配合。安装完成后，八个馈电网络40子组件的安装面应当通过机床再加工，从而通过机床的加工精度来满足整个阵面的安装面精度要求。

对于天线罩13及防风罩14而言，如图3所示，天线罩13为满足一定电性能要求的半圆弧形结构的复合材料工件，其外表面涂覆疏水性润滑材料，以利于减少风阻和雨水传输损失及降低雨水噪声温度，保证产品全天候工作。同样，防风罩14为半圆弧形结构的复合材料工件，其外表面涂覆疏水性润滑材料，以利于减少风阻和雨水传输损失及降低雨水噪声温度，保证产品全天候工作。同时，如图2-3所示的，在天线罩13和防风罩14的侧面设置预埋件，以便作为天线罩13和防风罩14与相应骨架组件之间的接口。天线罩13和防风罩14的端部则涂有密封胶，防止罩内部有水气进入，从而保证天线的密封性。