地海雜波測試控制平臺(tái)的設(shè)計(jì)

　　地海雜波是地表平面，海平面反射的雷達(dá)回波，由于受到風(fēng)力，環(huán)境濕度等多種自然因素的影響，地海雜波信號(hào)變化復(fù)雜，信號(hào)強(qiáng)。它的存在嚴(yán)重干擾了雷達(dá)對(duì)地面，海面目標(biāo)的檢測性能。為了提高雷達(dá)的檢測性能，要采用地海雜波測試控制平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)對(duì)地海雜波的檢測。這樣可以有效檢測地海雜波信號(hào)，從而掌握各種條件下地海雜波的分部，以便消除或者減小雜波的影響。該測試平臺(tái)由天線，天線座以及伺服控制系統(tǒng)3部分組成。

　　1 橢圓波束偏置拋物面天線設(shè)計(jì)

　　1.1 天線參數(shù)設(shè)計(jì)

　　在該系統(tǒng)中的天線部分使用偏置拋物面天線。偏置拋物面天線是指利用常規(guī)拋物面天線在其焦軸上(或下)半空間的一部分為天線主反射面的天線，如圖1所示。圖1中：V是拋物面的頂點(diǎn)，F(xiàn)是拋物面的焦點(diǎn)，V到F是拋物面的焦距，用f表示，h是靜距，θh是靜距角，θo=θh+θα是偏置角，θα是饋源對(duì)偏置拋物面的半照射角，XOZ平面是偏置拋物面的對(duì)稱平面，YOZ平面是其非對(duì)稱平面。

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　　根據(jù)實(shí)際地海雜波信號(hào)情況，天線使用頻率帶寬為14.93%，饋源對(duì)偏置拋物面的照射角為79.6°?？梢圆捎玫酿佋从胁y喇叭和多模喇叭，由于L波段頻率低，波長224mm，若采用波紋喇叭則尺寸和重量過大，因此采用多模喇叭。多模喇叭的雙極化饋電長度為200 mm，多模傳輸段長1 1993 mm，總長1 400 mm。天線方位半功率角為6.3°;俯仰半功率角為7.8°;增益G=27.4 dB。

　　1.2 天線干擾因素

　　天線在工作過程中，存在有干擾。收、發(fā)天線并排緊靠一起，輻射耦合不僅存在于兩天線之間，在設(shè)備的機(jī)殼，機(jī)殼的孔洞，傳輸線及元件之間都可能存在，綜合起來主要有3種不同的干擾途徑：1)收、發(fā)天線之間的輻射干擾;2)元件或機(jī)殼間的輻射干擾;3)傳輸線之間的輻射干擾。除此之外，周邊反射體的干擾也會(huì)影響天線的性能。但是天線之間的輻射干擾是主要干擾途徑。 天線之間的近場耦合計(jì)算是一個(gè)比較復(fù)雜的電磁場問題，因此本文只做定性的分析。假設(shè)兩天線彼此位于遠(yuǎn)場區(qū)，即天線間距

，兩個(gè)天線的最大口徑為2.5 m，中心頻率波長為0.224 m;通過計(jì)算得到天線間距為58 m，在實(shí)際工程中，兩個(gè)天線之間的距離是不可能達(dá)到58 m的，由于天線的旋轉(zhuǎn)半徑為3 m，兩天線中心距離6 m，即兩天線處于近場區(qū)，天線的饋源對(duì)另一天線的干擾將起到明顯作用，隔離這項(xiàng)干擾最有效的辦法是在天線周邊加上導(dǎo)電圍邊，當(dāng)圍邊的高度為波長的5.3倍時(shí)，天線遠(yuǎn)旁瓣可降低13 dB，兩天線的隔離可達(dá)到80 dB左右，圍邊的實(shí)際高度為1.2 m。

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　　2 天線座設(shè)計(jì)

　　2.1 天線座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　天線座設(shè)計(jì)采用方位，俯仰型轉(zhuǎn)臺(tái)式結(jié)構(gòu)。由方位座、俯仰箱驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸角裝置、限位保護(hù)裝置、調(diào)平裝置、配重等部分組成，如圖3所示。方位部分由底座、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)盤軸承等組成，轉(zhuǎn)盤式具有較好的剛性和穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)盤軸承直接帶有蝸輪，保證了方位驅(qū)動(dòng)剛性。底座、轉(zhuǎn)盤均為鋼板焊接件，為保證-13.5°仰角工作，方位上增加一個(gè)支座以提高俯仰軸高度。俯仰由俯仰箱左右軸承、俯仰軸和左右支臂組成，俯仰箱為鑄件，左右支臂與俯仰軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，其上端與天線聯(lián)接，后端放置配重，用于平衡天線重量，在左右支臂上端增加過渡件，即可與其他天線聯(lián)接。對(duì)于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)目前在工程中廣泛采用絲桿驅(qū)動(dòng)方式，但本系統(tǒng)的天線座設(shè)計(jì)并未考慮采用，主要原因有2個(gè)：1)由于工作環(huán)境比較惡劣，對(duì)于天線的速度均勻性要求比較高，而絲桿驅(qū)動(dòng)在工作范圍內(nèi)速度是不均勻的，測試平臺(tái)要求天線轉(zhuǎn)動(dòng)速度約為6(°)/s，該速度用絲桿方式實(shí)現(xiàn)比較困難;2)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)效率低，在要求較大風(fēng)速條件下工作，電機(jī)功率比較大。針對(duì)實(shí)際情況，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)選擇采用蝸輪付加行星減速器方式，為了減少體積和重量蝸輪采用包絡(luò)面型式，這種型式具有較大的負(fù)載能力，行星減速器具有體積少、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)。采用渦輪驅(qū)動(dòng)的方式，電機(jī)功率約550 W。

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　　軸角傳感器采用旋變、俯仰旋變1：1與俯仰軸聯(lián)接，方位通過齒輪聯(lián)接，為消除齒隙傳動(dòng)齒輪采用雙片消隙。天線座中安裝有限位開關(guān)和機(jī)械限位塊，以保證設(shè)備安全，限位開關(guān)采用無接觸接近開關(guān)，以適應(yīng)惡劣海邊環(huán)境，系統(tǒng)采用蝸輪驅(qū)動(dòng)具有自鎖性，所以朝天鎖定可利用其本身自鎖性能。