高低角俯仰限制电路的设计

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1、1绪论1.1课题的背景及目的雷达发展至今，已经在军事领域占有举足轻重的地位，雷达系统是利用调制信号和定向天线将电磁能量发射到指定空域搜索目标，目标再将接收到的部分能量（雷达回波）反射回来，由雷达接收机进行处理后，抽取出目标的距离、速度、角位置以及具有其他识别特征的目标信息。雷达俯仰控制是指雷达根据工作模式、量程、载机高度和目标距离，自动设置俯仰角度或由操作员设置俯仰角度。机载雷达天线俯仰控制通常只采用手动方式，而机载雷达的天线俯仰控制有自动、手动和高度带设置三种方式，自动控制是指雷达系统根据操作员选定的工作模式、量程，自动设置天线俯仰角；手动控制是指雷达操作员可以根据实际探测需求

2、，人工设置天线的俯仰角；高度带设置是指根据载机高度和目标距离，系统自动设置天线俯仰角。本课题是研究炮瞄雷达天线高低角工作范围为-15—95度，当转到接近最高和最低极限位置时，该电路自动去掉天线驱动电机上的控制电压，并使天线很快被制动，防止机械和电机过荷损坏，起到保护作用。1.2国内外发展状况雷达发展至今已有一百多年的历史。1864年英国物理学家麦克斯韦（J.C.axwell）提出“电磁场理论”，并预见了电磁波的存在。1903年德国人克里斯琴.威尔斯姆耶（ChristianHulsmeyer）研制出原始的船用防撞雷达并获得专利权，这拉开了世人研制雷达的序幕。1922年美国海军研究实

3、验室（NavalResearchLab.）的A.H泰勒和L.C扬用一部波长为5米的连续波实验装置探测到了一只木船。由于当时无有效的隔离方法，只能把收发机分置，这实际上是一种双基地雷达。1937年由罗伯特.沃森.瓦特设计的第一部可使用雷达“ChainHome”在英国建成，英国正式部署了作战雷达网“链条”。雷达分为地基、机载、空载、舰载雷达，也可以根据雷达的工作频段、天线类型、所用波形等不同特征分类。雷达还可以根据其任务或功能分为：气象雷达、截获搜索雷达、跟踪雷达、边跟边扫雷达、火控雷达、预警雷达、超视距雷达、地形跟随雷达、地形回避雷达等。相控阵雷达使用相控阵天线，因此常被称为多功能

4、雷达。雷达最常见的分类方法是根据其所用波形或工作频率，按波形可分为连续波（CW）或脉冲(PR)雷达。连续波雷达能连续发射电磁能量，有独立的发射天线和接收天线。非调制连续波雷达可以精确地测量目标的径向速度（多谱勒频移）和角位置，但不能得到目标的距离数据，因此这种雷达的主要用途是对目标速度的搜索和跟踪以及导弹制导。脉冲雷达的波形为调制脉冲串。根据脉冲重复频率的高低又可将脉冲雷达分为低、中、高PRF雷达。低PRF雷达主要用于测距，它对目标的速度（多谱勒频移）不敏感。高PRF雷达主要用于测量目标的速度。如果使用不同的调制方式，连续波雷达和脉冲雷达都可以测量目标的距离和径向速度。我国现役的

5、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。在当今随着科技的迅猛发展，人们对雷达设备精准度要求的不断提高，雷达俯仰机构的设计问题必将引起人们的广泛关注，也必将得以进一步的发展。当前人们对雷达天线高低角俯仰机构的设计也有很多种，像有电机来作为动力源来带动雷达天线的俯仰机构的运动，也有用液压系统来控制雷达天线的俯仰机构的运动，当然还有其他的一些方法。对高低角俯仰限制电路的研究分析，发现前人的设计思路主要有脉冲电路，也有用单片机来控制的。1.3课题研究内容及要求本文综合国内外雷达俯仰机构的设计，通过调研搜集资料

6、，并运用所学知识，设计一种机械控制电路。要求雷达天线高低角工作范围为-15—95度，当转到接近最高和最低极限位置时，该电路自动去掉天线驱动电机上的控制电压，并使天线很快被制动，防止机械和电机过荷损坏，起到保护作用。2雷达俯仰机构的设计参考本设计对雷达天线俯仰机构不做重点设计，但是也应该有一个设计思路，本文研究了前人的设计思路，对其进行了简单的分析。现代车载式高机动雷达天线车具有工作及运输2种状态，即在工作时将天线举升至一定高度，并将天线阵面翻转至一定的俯仰角度，可以减小地面及车上设备对天线波束的影响；工作结束后将天线恢复到水平状态或其它特定角度，整车外形尺寸满足公路、铁路运输时不

7、超高、不超宽的要求。为满足高机动雷达的机动性高、架设撤收迅捷的特性要求，需要一种能够将天线在2种状态间迅速转换的状态转换机构技术。目前常用的状态转换机构技术主要有以下2种1）“举升转台+俯仰机构”式设计。如图1（a）所示，通常采用机电液混合伺服传动技术，转台与天线被同时举高；2）“俯仰机构+推举天线”式设计。如图1（b）所示，通常采用全机电伺服传动技术，天线单独运动，举升机构为滑轨结构。前者举升高度较高，但机构复杂，维护要求高；后者机构设计相对简单，但举升高度有限，因滑轨结构的密