机动性三坐标雷达的结构精度研究

马亮  高漫  刘艳生

摘要：为了减小机械结构误差对雷达系统精度的影响，可以从误差分析理论开始进行研究，同时结合装配误差和机构精度分析，提出了机动性三坐标雷达和结构精度分析方法，这种方法包括了方位角和俯仰角误差计算，以及相关的影响因素分析，同时还给出了具体计算方法和结果，因此被广泛地应用于结构精度分析。

关键词：机动性；三坐标雷达；结构精度

精度对于雷达来讲是一项重要的指标，不仅会影响雷达系统精度，也会影响电讯误差和机械结构误差，这与固定式机械结构系统相比有较大差别，需要对影响因素进行分析，才能合理地分配精度，从而最大限度地降低对精度方面的影响。因此需要对机动性三坐标雷达结构特点分析，从而明确了各种影响因素，进而提出了相关计算方法，这对于提升结构精度起到了重要作用。

1结构精度情况分析

1.1结构和误差特性分析

由于机械结构会受到误差的影响，所以雷达天线的波束指向会出现偏移，也就是电轴方位角和俯仰角出现了偏移，这种情况会导致雷达的测角和测高误差。因为方位角和俯仰角可以对误差还有雷达系统精度产生影响，所以天线阵面结构一旦发生变形就会影响天线性能。雷达结构的精度和误差测量特性，可以分为系统性误差和随机性误差。系统性误差是按照一定规律变化的，在具体操作过程中能够对误差进行修正，修正后的剩余残差可以按照随机性误差处理。系统性误差主要包括了天线、天线座、动态滞后误差、调平误差、加工尺寸误差、装配误差、温度变形误差等。而随机性误差主要有阵风和风载变形误差以及轴承跳动误差。

1.2加工和装配精度分析

加工和装配精度分析主要包括了尺寸精度和几何精度这两个方面，其中尺寸精度指的是配合尺寸公差和装配公差，而几何精度指的是零部件形状和位置尺寸公差的选用和装配。在误差分配过程中使用了精度和分组装配，这样才能在经济性和精度间做出最好的选择。

1.3运动和机构精度分析

机动性雷达使用的是连杆机构，可以对天线阵面进行折叠和倒竖，在这种情况下机构的位置误差状况，会影响到天线拼装后的平面度，当天线升起以后位置精度就会影响到天线俯仰角。能够对机构精度产生影响的因素有许多，通过对几何尺寸变化情况分析，可以找出相关的影响因素，从而制定针对性措施，进而全面地提高了机构精度。

2机动性三坐标雷达的结构和精度分析

2.1结构组成和功能分析

机动性三坐标雷达属于Ｓ波段相控阵雷达，天线车是由天线阵面和天线拼装机构，还有天线座和天线倒竖机构等部分组成。天线阵面通常是５ｍ×７ｍ，高度是折叠机构拼装而成的，天线结构可以为设备安装提供支撑，将天线座安装于承载平台之上，能够与天线阵面和轴销进行连接，从而驱动天线进行方位旋转，这样就会得到传输的具体方位和相应的角度信息。

2.2方位角的误差情况分析

首先，机械转动误差和寻北误差情况分析。机械转动误差主要有天线座传动误差和回程误差两种。其次，是轴系误差分析。通过对俯仰轴和方位轴的不垂直误差情况分析，可以知道具体的轴系误差情况。这种误差主要包括了天线阵面和天线座俯仰轴间隙，以及孔轴线和安装面平行度误差。最后，是结构变形误差分析。这种误差主要是由于雷达受到自重、风载、温度这几个方面影响，使得天线阵面出现变形和方位轴弯曲情况。

2.3俯仰角的误差分析

第一，是天线定位误差分析。这种误差主要包含了天线倒竖机构到位误差还有天线拼装到位误差。第二，是轴系误差分析。主要是方位轴不铅垂误差，其他的轴系误差可以忽略。第三，是结构变形误差分析。主要是雷达受到风载、自重、温度等因素的影响，导致天线阵面出现了变形误差。

3提高结构精度的具体措施

3.1提高系统结构和刚度的相关措施

机动性三坐标雷达是全天候工作的，在全地域环境下会对雷达系统结构精度产生巨大影响，这里影响最大的就是风载荷，通过对天线阵面和支撑装置，以及天线座和承载平台可以将支撑调平腿传到地面。这样才能从结构整体上进行优化，从而在一定程度上加强了系统刚度，进而减小了转动惯量，全面地优化了天线系统布局，使转动体质心和中心两者重合。在对天线阵面结构进行布局和优化时，需要合理地布置阵面设备，才能更好地传递阵面骨架载荷，进而避免了应力集中现象和载荷分布不均匀状况。天线座支撑和驱动机构需要进行合理的布局，这样才能避免驱动载荷过大，使用封闭箱体结构不仅能提高机构刚度，也能提高抗弯和抗扭能力，减小了天线座和承载平台间的轴向传递，增强了机构的强抗弯能力。承载平台上需要进行合理的布置才可以调平腿位置，同时还要考虑不同风向的承载能力，才可以避免局部变形和应力集中发生。

3.2提高安装精度的方法

运用当前最先进的制造技术，不仅能够提高安装精度，也可以提高天线阵面和天线座装配精度，通过相应调整可以全面提高设备的经济性。

3.3控制温度和变形的有效方法

太阳辐射会造成阴阳面，因此会产生温度变形，不同的材料差异也会导致零部件变形，所以要尽量选择同种组件、同种材料、同样尺寸的零件，这样可以增加隔热，也有效地降低了太阳辐射，同时还可以很好地控制变形情况。天线阵面会因为安装设备发热量分布不均匀而产生温度变形，通过优化冷却设计能够有效地保证温度一致性，从而合理地分配风量和风速。

3.4系统误差和修正方法

通过分析精度影响因素和误差变化规律，可以采取相应的补偿和修正方法，天线和天线座的自重变形经过测试以后能够修正变形情况，从而制定出相应的调整和修正措施，进而全面地提升了拼装和倒竖精度。当方位轴和俯仰轴出现静载变形时，通过相应的装配和调整能够修正变形情况，这样就会在一定程度上减小齿隙，如果使用动态水平仪进行测量，就会向系统传送相关的修正数据，从而降低了水平度误差对精度产生的影响。

结束语：

结合全文，对机动性三坐标雷达系统精度进行了分析，由于雷达结构系统的电性能指标和物理载体，不仅会影响机械结构误差，也会给雷达系统精度产生一定影响。通过对机动性三坐标雷达功能组成和结构精度分析，制定了结构精度提升策略，并给出了具体改进措施，这对于机动性三坐标雷达结构精度计算、分配、控制具有非常重要的作用和意义。

参考文献：

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