1891_车厢自动调平机构的研究和设计
1891_车厢自动调平机构的研究和设计,车厢,车箱,自动,机构,研究,钻研,以及,设计
黄河科技学院本 科 毕 业 设 计 (论文) 任 务 书工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 08 级 1 班学 号 080105053 学 生 郭霄龙 指 导 教 师 王 飞毕业设计(论文)题目_车厢自动调平机构的研究和设计_毕业设计(论文)工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据) 、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等) (纸张不够可加页)1、目标、任务及设计要求某炮瞄雷达工作车重 5 吨,雷达机件行军时装在车厢内,进入战斗状态时需要把车厢调水平以提高测量目标的精度,请设计该机构能在 3 分钟内把重量 5 吨的雷达工作车厢升起,轮胎离地,车厢调平。要求:应用所学的机械和电气方面的知识,完成该装置的设计,选型结合现行主流配置进行整体设计,车厢调平操作简单、安全;设计出主要零部件。通过完成方案设计、参数计算、元器件的选择等环节,使学生综合运用四年来所学到的知识提高解决实际问题的能力,学会科学研究的方法、程序,培养严谨的科学态度,为其即将走向工作岗位奠定良好基础。二、主要设计内容1.查阅文献资料 12 种以上,外文资料不少于两种。写出 3000 字以上文献综述,单独装订成册。2.翻译外文科技资料,不少于 3000 汉字,单独装订成册。3.完成开题报告,填写开题报告表。4.完成设计方案选择与论证,完成该产品的主要零件图。 。5.绘制装配图。6.编写摘要,英中文完全对照,中文不少于 300 字。7、包含本次设计的所有内容的光盘一张。8.编写设计说明书,不少于 8000 字符。三、主要参考资料模拟电子线路,电子线路设计,脉冲电路,机械制图,机械工程手册,自动控制原理,CAD 绘图及相关资料等。四、时间安排1、第 1-3 周:对课题进行调研, 完成文献综述、开题报告及英文资料翻译,掌握CAD 软件应用功能。完成开题报告。2、第 4-5 周:阅读资料,搞清基本原理,画出原理图,完成该产品的主要零件图。3、第 6-8 周:通过元器件的选型设计和计算完成电路设计,画出电路图和装配图。4、第 9-11 周:完成文献综述、设计说明书。5、第 12-13 周:修改论文与图纸,准备答辩。毕业设计(论文)时间: 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日计 划 答 辩 时 间: 2012 年 05 月 19 日专业(教研室)审批意见: 审批人签名:单位代码 02 学号 080105053 分 类 号 TH 密 级 毕 业 设 计文献翻译院 ( 系 ) 名 称 工 学 院专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 郭 霄 龙指 导 教 师 王 飞2012 年 3 月 20 日黄河科技学院毕业设计(论文)开题报告表课题名称 车厢自动调平机构的研究与设计课题来源 教师拟订 课题类型 AX 指导教师 王 飞学生姓名 郭霄龙 专 业 机械设计制造及其自动化 学 号 080105053一、调研资料的准备根据任务书的要求,在做本课题前,查阅了与课题相关的资料有:机械设计、机械制图、机械制造工艺学、机械原理、电子技术、机械制造工艺课程设计指导书、冶金机械设计、液压与气压传动、AUTODESK INVENTOR 二维设计软件和 CAD 绘图相关资料等以及与设计相关的手册。二、设计的目的与要求 毕业设计是大学中最后一个实践性环节,通过该设计过程,可以检验所学的知识,同时培养处理工程中实际问题的能力,以及学会科学研究的方法、程序,培养严谨的科学态度,因此意义特别重大。应用所学的机械和电气方面的知识,完成该装置的设计,选型结合现行主流配置进行整体设计,车厢调平操作简单、安全;设计出主要零部件。三、设计的思路与预期成果 1、设计思路本设计零件在车床、铣床、钻床上制造加工完成,因零件形状所致,制造过程需各种专用夹具。先设计零件形状尺寸,选择零件所需材料,完成各种专用夹具,然后相应的分别在车床、铣床、钻床上粗加工和精加工,制造出符合要求的零件。最终组装成机器,完成整个机械设计。2、预期的成果(1)完成文献综述一篇,不少与 3000 字,与专业相关的英文翻译一篇,不少于 3000 字。(2)完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份,不少于 8000 字符。(3)完成开题报告,编写再要需中英文对照,不少于 300 字。(4)绘制装配图,部分零件图.(5)刻录包含本次设计的所有内容的光盘一张。四、任务完成的阶段内容及时间安排第 13 周 收集设计资料并完成开题报告、文献综述及英文翻译资料,掌握 CAD 软件应用功能。第 45 周 阅读资料,搞清基本原理,完成该产品的主要零件图。第 68 周 通过元器件的选型设计和计算完成装配图。第 911 周 完成文献综述、设计说明书。第 1213 周 修改论文于图纸,准备答辩。五、完成设计(论文)所具备的条件因素本人已修完机械设计、机械制图、液压与气压传动、机械制造技术基础、电子技术、AutoCAD,理论力学、材料力学 、互换性与测量技术基础、机械原理、机械制造工艺学、数控机床、与毕业设计指导等课程,借助图书馆的相关文献资料,以及相关的网络等资源。指导教师签名: 日期: 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计) ;B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告(2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1) 、 (2)均要填,如 AY、BX 等。 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 1页车厢自动调平机构的研究与设计摘 要:本文介绍了一种针对一机动雷达天线车自动调平系统的设计,该系统采用伺服电机作驱动源,通过减速器带动丝杆伸缩推动千斤顶动作,以水平传感器测取天线车倾斜信息,自动调平处理器以一单片机为核心,接收传感器信息判断并发出信号,控制相应调平腿动作直到天线车水平。该系统实验证明,其调平精度及时间均能满足雷达整机的要求。关键词:机电式 PWM 自动调平1 引言随着现代战争中飞机、导弹等空中进攻性武器性能的快速发展,使军用地面雷达面临严峻挑战,在不断追求功能完善、性能先进、工作可靠的同时,对雷达的机动性提出了更高的要求。近几年来,为使雷达做到快速架设投入战斗、迅速拆收转移阵地,在设计时对以前许多由人工完成的动作都采用了自动控制完成,如雷达的架设、拆收、方位标定、调平等,本文介绍了一种雷达天线车的自动调平系统的设计。雷达天线车自动调平系统是机、电设计紧密结合的一体化自动控制系统,一般包括执行、控制、传感等部分。由于执行机构采用的驱动方式不同又可分成两大类,一种采用液压作为驱动源,称为机电液一体化系统,另一种采用电机产生原动力,通过减速器驱动丝杆动作,称为机电一体化系统。本文介绍的自动调平系统是一种机电一体化系统。2 系统简介本系统是针对一新型雷达进行设计的,该雷达进行高度的集成化设计,雷达天线、发射机、接收机、信号处理等均安装于一机动车的平台上,雷达天线采用轻型的双弯曲抛物面天线,工作时必须将天线车调平才能保证雷达的测量精度。天线车的总重约 18000 公斤,有四只机电调平腿,调平腿工作时的跨距约为 52.3 米,调平过程中每只千斤顶载荷约 8000 公斤,静态载荷约 12000公斤,千斤顶行程为 500mm,具有自锁功能。雷达系统对天线车自动调平的主 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 2页要技术指标为:1、 调平时间不大于 3 分钟2、 调平精度,任意方向小于 6本系统是机电一体化系统,调平执行机构采用交流伺服电机通过摆线减速器驱动梯形丝杆千斤顶来完成天线车四个支撑腿的升降,采用倾斜传感器来测取天线车纵轴与横轴的倾斜角,倾斜信号输入控制箱内微处理电路,对数据分析判断后分别输出脉冲串去驱动四路交流电机运转,从而控制调平执行机构对天线车调平。系统总体设计布局如图一。 1、调平腿 2、座 车图一、天线车自动调平总体设计布局本套调平系统由调平执行机构、控制机构、传感器几部分组成,以下分别介绍各部分设计方法。3 调平执行机构设计3.1 组成及功能调平执行机构包括伺服电机和传动系统,伺服电机受计算机控制产生驱动原动力,传动系统是由一组齿轮构成的减速器,将电机原动力转换成驱动调平千斤顶丝杆升降的动力。调平执行机构由交流伺服电机、渐开线锥齿轮、摆线减速器、丝杆、滑行螺母(输出)等组成。 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 3页执行机构组成框图如图 2。1、交流伺服 电机 2、渐开线锥齿轮 3、摆线减速器4、丝杆 5、滑行螺母(输出) 6、手动轴图二、 调平执行机构组成框图如图 2 所示,当伺服电机受指令控制正向或反向转动时,执行机构滑行螺母(输出)通过丝杆上下移动,从而实现对天线车的水平调整。3.2 伺服电机设计考虑伺服电机可以分为交流型与直流型两大类。交流伺服电机又可分为异步三相交流电机与同步三相交流电机。异步三相交流电机多用于数千瓦以上的大功率或超大功率调速系统,即所谓的矢量控制或变频调速系统,同步三相交流电机一般用于位置控制伺服系统中。无论是同步或异步三相交流电机,随着电力半导体技术的进步,微型计算机和数据处理芯片的飞速发展,对交流电机控制理论日益成熟,使得三相交流电机的调速性能达到甚至超过了直流电机的性能水平,目前采用交流伺服电机驱动已经是现代伺服系统的发展方向。由于交流伺服电机没有碳刷,免去了对电机的大量维护工作,使用起来很方便,而直流电机的最大弱点就是其碳刷易磨损,需要定期的、经常的维护。因此本调平系统采用三相永磁式同步交流伺服电机作为驱动。采用交流伺服电机的另一优点是同等功率的电机,其转矩惯量比大(比通常的直流电机的 M/J 大 50-100 倍) ,因此交流伺服电机的体积相对较小,这对系统的结构布局和安装设计都有好处。 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 4页本套调平系统采用的交流伺服电机是松下系列产品,电机功率 1.5KW,转速为2000 转/分。该电机采用的控制技术是正弦波驱动的脉宽调制驱动技术,即PWM(PULSE WIDTH MODULATION)控制技术,其驱动元件为 IGBT,这种技术是电机无刷化的一种趋势,也是减少能源消耗的一种发展方向。该电机编码器采用的是增量式旋转编码器,无论是采用位置控制方式,还是采用速度控制方式,其控制精度都相当高。PWM 用于雷达伺服系统中,作功率放大器用,以驱动电机运转。3.3 传动设计传动部分需要设计圆锥齿轮、摆线减速器、千斤顶,其设计指标分别为:减速比为 118,丝杆螺距为 12mm。3.4 系统主要参数分析a. 千斤顶升降全程时间电机转速为 2000 转/分,减速比为 118,那么丝杆的转速为 17 转/分,图 2 中滑行螺母运行完全程的时间为 1.97 分,小于 2 分。b. 电机指标核算按电机功率计算公式 P=(MN)/9.55式中:M-电机转矩 N-电机转速将本系统中伺服电机额定功率和额定转速数据带入,得该电机额定转矩为7.2N.M,系统调平过程中单只千斤顶受力为 8000 公斤,电机实际转矩为5N.M,电机实际功率为 1047W,小于额定功率。c. 千斤顶丝杆自锁性能校核本调平系统中丝杆为梯形螺纹付结构形式,其自锁性能的好坏取决于自身螺旋升角的大小。理论证明当螺旋升角小于 4.5 度时,该螺纹付具有可靠的自锁能力。按螺纹付升角公式 a=Arctg(T/3.14d)经计算,该梯形螺纹付升角为 2.6 度,小于 4.5 度,故该螺纹付具有可靠的自锁能力。4 调平控制机构设计自动调平原理与人工调平相同,控制机构首先由水平传感器检测天线车水平 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 5页状况,然后由自动调平处理器对数据分析判断后,输出控制信号控制相应撑腿升、降,最终实现天线车的调平。控制机构硬件设备有水平传感器、自动调平处理器,同时编制有处理算法软件。4.1 水平传感器本调平系统水平传感器采用重庆 26 所生产的 CW-78 型水平仪,其测量范围为5 度,测量精度小于 2 分,两维输出。水平仪安装于天线车上,且方向符合 X-Y 方向。4.2 调平处理硬件组成硬件主要由调平处理器、脉冲发生器、手控键盘、落地检测电路、驱动电机等几部分组成。a. 调平处理器调平处理器是本设备的核心,它不仅接收水平传感器送来的数据,而且还要接收手控键盘送来的天线车各腿的控制指令、调平指令、以及落地检测信号。同时,它还发出控制指令,调整脉冲发生器发出的脉冲频率,控制执行电机动作。b. 手控键盘手控键盘发出串行控制指令。c. 水平传感器水平传感器输出天线车的倾斜数据到调平处理器,这是本应用的关键,调平处理器根据受到的数据进行计算并作出判断,然后发出控制指令。d. 落地检测电路落地检测电路用来判断天线车 4 条撑腿是否着地,以判断何时开始进行调平动作。e. 脉冲发生器脉冲发生器输出频率可变的脉冲,用来驱动执行电机动作,输出的脉冲频率受控于调平处理器。4. 工作原理自动调平处理器与外部设备连接的框图如图三所示。 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 6页图三、自动调平处理器连接框图当自动调平处理器收到水平传感器送来的数据后,首先判断天线车是否水平。若不平,就进行计算以决定下面将要进行的操作,然后根据计算结果发出控制指令,此过程反复进行,直到最后达到调平。软件框图见图四。调平控制过程是一种模糊逻辑控制过程,其基本思路是以最高点为基准,其余各点逐步上升向其逼近,最终达到水平。调平软件算法设计采用模拟人工调平的方法,首先采样水平传感器的数据,然后判断需调整哪条撑腿,执行调整后,再次采样水平传感器,然后再次判断需调整哪条撑腿,如此反复进行直到最后调平。图四 天线车自动调平软件流程 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 7页4.4 调平时间分析假设滑行螺母运行到全程的确处开始调平。调平时各腿的运行情况是:根据天线车的倾斜状况,有时三腿同时运行,有时双腿同时运行,有时单腿运行。平均按双腿同时运行计算,假定滑行螺母平均走完全程的 90%时天线车水平,那么调平时间为:T=0.98+(2000.92)/203=2.75 分,小于 3 分。 安全与保护在正常情况下,调平执行机构的上、下极限位置设有行程开关实现断电保护,当出现异常情况时,伺服电机自身具有堵转保护功能。松下交流伺服电机具有转矩检测功能,通过对电机转矩的检测可判断该撑腿是否受力,以此来进行撑腿落地检测和防止天线车三腿支撑。 结束语天线车的四点自动调平是一个非常复杂的运动过程。本调平系统进行了模拟试验,试验证明该机电调平系统能满足雷达整机的要求。参考文献1 姚舜才,张艳兵. 基于 PLC 的自动调平系统J. 华北工学院学报,2003,24(1):14-17.2 程香.光学合像水平仪简介及使用案例说明OL.http:/www.100ye.com/msg/9227348.html3李顺芬.高机动雷达天线座的设计探讨J.电子机械工程,2005(4):35-37。4 王霞云.便携式雷达天线座结构分析J.现代电子技术,2005(14):118-119. 5 杨学惠.某米波情报雷达天线座与自动调平系统设计J.电子机械工程,2008,24(1):34-36,566 牛忠文,程海平.雷达天线座水平误差的一种测量方法J.电子机械工程,2005,21(6):38-41. 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第 8页7 郭晓松, 占金春, 冯永保, 等. 导弹发射台新型通用调平系统设计J. 机床与液压, 2007(2)114-116. 8 褚新峰, 杨曙东. 车载雷达电液自动调平系统J. 液压与气动, 2007(5): 56-58. 9邓飙, 董江曼. 机动发射系统快速自动调平探讨 J. 飞航导弹, 2003(8): 50-5310 姜文刚 , 尚婕, 邓志良, 等. 大型平台自动调平研究 J. 电气传动, 2005(12): 29-31. 11 倪江生, 翟羽健. 六点支承静基座液压平台的调平方法 东南大学学报, 1996(2): 74-79.12 吴根茂 , 邱敏秀, 王庆丰, 等. 新编实用电液比例技术 M.杭州: 浙江大学出版社, 2006(9): 171-177. 13 许益民. 电液比例控制系统分析与设计M. 北京: 机 械工业出版社, 2005(10): 120-121. 14 成 贵 发 . 高炮射击学 M. 郑 州 : 中国人民解放军郑州 高 炮 学 院 训 练 部 , 1986. 397-398. 15 杨兴瑶, 刘行景 . 高精度电子倾角传感器及其在自动调 平 仪 中 的 应 用 J. 江苏机械制造与自动化, 1994, (6): 34-35. 16 顾战松 , 陈铁年. 可编程控制器原理与应用 M. 北 京 : 国 防 工 业 出 版 社 , 2001. 11-15. 17 王 懋 瑶 . 液压传动与控制教程 M. 天 津 : 天 津 大 学 出 版 社 , 1987. 32-67. 18庞志兵 , 等. 火炮操作教程 Z. 郑 州 : 中国人民解放军 郑 州 高 炮 学 院 训 练 部 , 1986: 58-77. 单位代码 02 学号 080105053 分 类 号 TH 密 级 毕 业 设 计文献综述院 ( 系 ) 名 称 工 学 院专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化学 生 姓 名 郭 霄 龙指 导 教 师 王 飞2012 年 3 月 20 日 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 1 页原文:Very Large Scale Integrated Circuit TechnologyThe future of high performance digital and analog signal processing subsystems for radars will be closely intertwined with the tremendous advances in semiconductor integrated circuit technology. VLSI chips are capable of combining over 100000 devices on a single chip of silicon.A 250 megahertz bipolar random access memory (RAM) is designed by Hughes Radar System Group. To demonstrate the density of a VLSI chip, this would have the equivalent density of the VLSI wafer with a minimum feature size of o.5 micrometer. The small size of the features on the VLSI chips allow tens of thousands of computer circuits to be put on one chip.VLSI chips will be used to develop radar signal processors with throughputs of over 1 billion computations per second (1 gigahertz)! These special purpose computers are designed to carry out computations on algorithms which in turn derive information from the radar return or echo. Higher throughput allows the radar to detect objects at longer ranger with ever more accurate tracking and enhanced mapping functions.The development of advanced signal processing computers requires a highly integrated approach involving many disciplines. The VLSI chips which will form these processors are themselves small systems which would normally require many men-years of engineering to complete. Powerful computer-aided design (CAD) systems are being developed which allow the entire chip operation to be simulated to assure correct operation, then guide the engineer through a series of programs to a complete chip design with the errors. In addition, new ultra high speed test systems are being developed which receive their test programs from the central CAD system. The development of these CAD and test systems is s challenge comparable to the design of the chips themselves. 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 2 页Analog-to-Digital Converter (ADC)An analog-to-digital (ADC) is a device that converts a signal that is a function of a continuous variable into a representative number sequence. Typically, an ADC consists of a sampling unit, a quantization unit, and an encoding unit (as shown in Fig C40).AnlogWavefrmSpi UtQuanzoEcdig UtDalCeF.40-vrFormats. The most frequently used digital format is the power-of-2 binary forms: E=k(bN2N-1+bN-12N-2+bN-22N-3+b120 Where E=analog voltageN=number of binary digits Bi=state of the binary digitThe encoded word usually is applied to a general-purpose computer in serial form, but is applied to special-purpose high-speed computer in parallel form. The Grey code is used in certain of asynchronous converters where encoded data is read out of the converter continuously. This code allows all adjacent transitions to be accomplished by the change of a singly digit only. Use of the Grey code greatly reduces the magnitude of transient errors in such cases.Converters in radar systems normally have a complemented power-of-2 format for negative inputs. This simplifies both the converter and subsequent and subsequent computations. In the complemented format, the converter counts up form the most positive value to zero and then continues to count up form zero to the most positive 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 3 页value. A sign bit indicates which half of the range applies.Applications. Analog-to-digital converters find numerous applications in modern radar systems. The trend toward processing of radar data has resulted in a demand for fast converters that are able to convert date in ream time.Digital MTI is an example of technique requiring such high-speed converters. Here, the synchronous-detector output is sampled at a rate not less than the receive bandwidth, and the digital result is stored in a large digital memory. Data is read form the memory to allow comparison with corresponding returns form subsequent radar “looks”. The flexibility of this method has permitted MTI velocity response characteristics previously unobtainable with analog memory devices.Many tracking radars use a converter to encode the echo in the tracking gate. In this case, a general-purpose computer provides all computer all computations required to track a target and to provide range and velocity outputs. Precise data-smoothing and stabilizing characteristics are provided by the computer.High-speed converters have been used to encode the height information form a stackedbeam radar.Another application of converters is in the field of digital recording. This is used where cast quantities of data are to be analyzed or where an isolated event is to be analyzed. In this case, the encoded data is stored on magnetic tape. The results are then analyzed in non-real time with arithmetic accuracy. 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 4 页Radar AntennasThe basic role of the radar antenna is to provide a transducer between the free-space propagation and the guided-wave propagation of electromagnetic waves. The specific function of the antenna during transmission is to concentrate the radiated energy into a shaped directive beam which illuminates the targets in a desired direction. During reception the antenna collects the energy contained in the reflected target echo signals and delivers it to the receiver. Thus the radar antenna is used to fulfill reciprocal but related roles during is transmit and receive modes. In both of these modes or roles, its primary purpose is to accurately determine the angular direction of the target. For this purpose, a highly directive(narrow)beamwidth is needed, not only to achieve angular accuracy but also to resolve targets close to one another. This important feature of a radar antenna is expressed quantitatively in terms not only of the beamwidth but also of transmit gain and effective receiving aperture. These batter two parameters are proportional to one another and are directly related to the detection range and angular accuracy.The above functional description of radar antennas implies that a single antenna is used for both transmitting and receiving. Although this holds true for most radar systems, these are exceptions: some monostatic radars use separate antennas for the two functions; and, of course, bistatic radars must, by definition, have separate transmit and receive antennas.Radar antennas can be classified into two broad categories, optical antennas and array antennas. The optical category, comprises antennas based on optical principles and includes two subgroups, namely, reflector antennas and lens antennas. Reflector 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 5 页antennas are still widely used for radar, whereas lens antennas, although still used in some communication and electronic warfare (EW) applications, are no longer used in modern radar systems.RadomesRadomes are used when it is necessary to protect antennas from adverse environmental effects. Ldeally, a radomes should be perfectly transparent to the RF radiation form (or to) the antenna and yet be able to withstand such environmental effects as wind, rain, hail, snow, ice, sand, salt spray, lightning, and (in the case of high-speed airborne applications) thermal, erosion, and other aerodynamic effects. In practice, these environmental factors determine the mechanical design of the radome, and the desire for ideal RF transparency must be compromised because mechanical and electrical requirements are often in conflict.Radomes cause four major electrical on antenna performance. Beam deflection is the shift of the electrical axis which is critical for tracking radar. Transmission loss is the measure of energy lost by reflection and absorption. The reflected power causes antenna mismatch in small radomes and sidelobes in larger radomes. Secondary sffects include depolarization and antenna in small rsdomes and sidelobes in larger radomes. Swcondary effects include depolarization and antenna noise additions.Radome design is a specialized art, and many books are devoted to its intricate details. This section makes to attempt to provide radome design information as but instead is aimed at making the radar system designer aware of the basic concepts behind the types of radomes available for various applications.These are two main categories of radomes for radar antennas: radomes for ground-based or shipboard systems and radomes for airborne or missile. Although these two differ significantly in size and form, they have some general characteristics in common.Types of Radomoes and General Considerations. These general classes of radome are of interest: feed covers, which often have to endure pressure, high voltage, 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 6 页and heating; covers attached to the reflector, which alter the pattern in a fixed manner; and external radomes, within which the entenna moves. Within each class, a variety of skin and shin-supporting designs is available to minimize the electrical effects under the constraints of the environment. The radome skin may be sigid supported by a framework, or air-supported.The most common rigid radome-wall structures are known as homogeneous single layer, A-sandwich, B-sandwich, C-sandwich, multiple-layer sandwich and dielectrics with metal inclusions.Single Layer . The homogeneous single-layer radome has been used in many radome applications. Materials for this type have included fiberglass-reinforced plastics, ceramics, elastomers, and monolithic foam. The optimum thickness for a single layer is a multiple of a half wavelength in the dielectric material at the appropriate incidence angle, but many single-layer radomes are simply thin-wall approximations to the zero-thickness case.A-Sandwich. A commonly used radome-wall cross section is the A-sandwich, which consists of two relatively dense thin skins and a thicker low-density core. This configuration exhibits high strength-to-weight ratios. The skins are generally fiberglass reinforced plastics, and the core is a foam or honeycomb. Inorganic skin and core sand-wiches also have been developed for high-temperature applications. As a rule, the skins of the sandwich are made symmetrical or of equal thickness to allow midband cancel-lation of reflections.B-Sandwich. In contrast to the A-sandwich, the B-sandwich is a three-layer configuration whose skins have a dielectric constant lower than that of the core material. This wall cross section is heavier than that of the A-sandwich because of the relatively dense core. The B-sandwich is not commonly used because the core dielectric constant is quite high for a proper match.C-Sandwich. The C-sandwich is a five-layer design consisting of outer skins, a center skin, and two intermediate cores. The symmetrical C-sandwich can be thought of as two back-to-back A-sandwiches. This configuration is used when the ordinary A-sandwich will not provide sufficient strength, or for certain electrical performance 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 7 页characteristics, or when one layer is to serve as a warm-air duct for deicing.Multiple-Layer Sandwich. Multiple-layer sandwiches of 7, 9, 11, or more layers are sometimes considered when great strength, good electrical performance, and lightweight are required. Some of these designs have used thin layers of fiberglass laminates and low-density cores to attain high transmission performance over large frequency bands. Dielectric Layers with Metal Inclusions.Metal inclusions have been considered for use with dielectric layers to achieve frequency filtering, broad-frequency-band performance, or reduced-thickness radomes. Thin layers of metal inclusions exhibit the characteristics of lumped circuit elements shunted across a transmission line. For example, a grid of parallel metal wires exhibits the properties of a shunt-inductive susceptance. 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 8 页翻译为中文超大规模集成电路技术未来的高性能数字和模拟信号处理子系统雷达将密切交织在一起的巨大进步。超大规模集成电路芯片,可结合超过 100000的设备在一个硅芯片。 一个 250兆赫的双极型随机存储器(内存)是由休斯雷达系统设计组设计的。为了证明超大规模集成电路芯片的密度,这将需要有同等密度与最小特征尺寸的 o.5千分尺的超大规模集成电路晶片。小规模的功能上的超大规模集成电路芯片,允许成千上万的计算机电路放在一个芯片中。超大规模集成电路芯片将被用于开发吞吐量超过 1000000000每秒运算(1兆赫)的雷达信号处理器中!这些特殊用途的计算机通过设计好的算法经行计算,从而获取雷达回波或呼叫的信号。更高的吞吐量,使雷达探测在较长的游侠与以往任何时候都更准确的跟踪和映射函数。发展先进的信号处理电脑需要一个高度集成的方法,这将涉及许多学科。超大规模集成电路芯片,将形成这些处理器自己小的系统,通常需要很多 men-years工程完成。功能强大的计算机辅助设计(计算机辅助设计)系统正在开发,使整个芯片操作模拟保证正确的操作,然后指导工程师通过一系列的程序,一个在误差范围内的完整的芯片设计完成了。此外,新的超高速度测试系统正在开发,中央计算机辅助设计系统将接受他们的测试程序。发展这些计算机辅助设计和测试系统的挑战相比设计的芯片本身将要高出许多倍。 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 9 页模拟数字转换器(模数转换器)一个模拟数字(模数转换器)是一个转换装置的信号,是一个以功能可以连续变化为代表的数字序列。通常,一个模数转换器由采样单元,量化单元,和一个编码单元组成(如图所示变化) 。模 拟波 形 抽 样单 元 量 子 化单 元 编 码单 元 数 字t模 拟 数 字 转 换 器代 码格式,最常使用模拟数字的数字格式是 power-of-2二进制形式E=k(bN2N-1+bN-12N-2+bN-22N-3+b120 其中: E=模拟电压N=二进制数字的数目 Bi=二进制数字的状态编码字通常是用于通用计算机的串行形式,但也应用于专用电脑高速并行的形式。灰色的代码是用在某些异步转换器在不断读取数据的编码的转换中。这个代码只有允许通过改变一个单独的数字所有相邻数据的过渡。用灰色代码大大降低了在这种情况下的幅度瞬态错误。变频器在雷达系统通常有一个补充 power-of-2负输入的格式,这简化了转换器和后续的计算。在补充格式上,转换计数形式最积极的价值为零,然后继续从零开始计数到最积极的表明价值的一个标志位,这种情况可适用在一半以上的范围中应用程序,发现在现代雷达系统中有许多模数转换器的应用。雷达数据处理的趋势已导致需求可以在实时转换日期得快速转换器。 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 10 页数字动目标显示就是一个要求高速转换器技术的例子。在这里,synchronous-detector输出的采样速度不小于接收带宽,和数字结果存储在一个大的数字存储器中。数据读取的内存允许“看起来”与形成后的雷达相应的回报。他这种设计方法的灵活性允许线速度响应特性与以前无法得到的模拟存储器件。多雷达跟踪使用一个转换器编码中的回声跟踪门。在这种情况下,通用计算机提供所有计算机计算需要跟踪目标并提供范围和速度输出。精确的数字平稳性和稳定特性是由计算机提供的。高速转换器还被用于编码聚积束高度雷达的信息。另一个应用程序变换是在国外的数字记录。这是用在对铸造数量的数据进行分析中,或在对一个孤立的事件进行分析中。在这种情况下,编码的数据存储在磁带上。对结果进行分析,保持实时运算精度。 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 11 页雷达天线雷达是一种有源装置,它有自己的发射机而不像大多数光学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。在任何气象条件下,雷达都能探测或远或近的小目标,并精确测量他们的距离,这是雷达和其他传感器相比具有的主要优势。而雷达传播和接收信号的一种方式则是通过雷达天线。雷达天线的基本作用是实现电磁波的自由空间传播的导波传播之间的转换。发射期间天线的特定功能是在将传输过程中的辐射能量集中到具有某种形状的定向波束中,指导光束照亮一个理想方向的目标。在接收期间天线的能量收集包含在反映目标的回波信号并将之传送到接收器。因此,在以发射方式和接收方式工作时,雷达天线是用来实现互易的,但相关的作用是在发送和接收模式中实现的。在这两种模式或角色中,其主要目的是准确地确定的确定目标的方向角。为实现此目的,需要有高度的定向指令(狭义)波束,从而不仅实现所需角精度的同时能够分辨相互考的很近的目标。雷达天线的这一重要功能不仅可以定量的用波束宽度来表示,也可以表示为发射增益和有效接收孔径。后两个参数相互之间成正比,并且与检测距离和角精度有直接的关系,许多雷达都设计成工作在微薄频率,这时适当物理尺寸的天线就能获得窄的波束宽度。上述雷达天线的功能描述意味着一个单一的天线,既用于发射又用于接收。虽然大多数雷达系统都是这样工作的,但是也有例外:有一些单基地雷达使用不同的天线实现接收和发射信号的功能;当然,双基地雷达根据定义,必须有单独的发送和接收天线。由于雷达天线一般具有定向波束,大范围的角度覆盖要求窄波束快速的往复在空域内扫描,以保证不论目标在哪个方向上都能探测到。这就是警戒雷丹和搜索雷达的功能。有些雷达系统设计成一旦探测到目标便可进行跟踪,这种跟踪功能要求专门设计与警戒雷达天线不同的天线。在某些雷达系统中,特别是机载雷达中,将天线设计成既有搜索又有跟踪的功能。雷达天线可分为两大类,光学天线与阵列天线。顾名思义,光学天线是基 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 12 页于天线的光学原理的,它包括两个子类,即反射面天线和透镜天线。反射面天线仍广泛用于雷达中,而透镜天线,虽然仍在一些通信和电子战(对抗)的中应用,但是已经不再用于现代雷达系统中。天线罩天线罩是当有必要时用来保护天线在不利的环境条件中不受影响。理想的说,按照要求,天线罩应是完全透过来自(或到达)天线射频辐射以及能够承受环境影响,如风,雨,冰雹,雪,冰,沙,盐雾,闪电,和(在空载高速应用场合时的)热,侵蚀,和其他空气动力学的影响。在实践中,这些环境因素决定了机械设计的天线罩的性能,理想射频透明度必须不受到损害,对 RF透明的要求必须折中考虑,因为机械和电气要求往往是冲突的。天线罩对天线的电性能主要有四方面的影响。光束偏转是电轴的漂移,这对跟踪雷达是关键的。传输损耗是衡量能量被反射和吸收得量度。反射功率在小天线罩中引起天线失配,在打天线罩中引起副瓣。二次效应作用包括去极化和天线噪声增加。天线罩的设计是一项专业技术,和许多书籍都致力于其复杂的细节研究。这部分不是试图提供天线罩设计信息,但相反的目的是使雷达系统设计师弄懂通常隐藏在为各种应用场合提供的各种天线罩后面的天线罩的基本概念。这些是主要类别的雷达天线罩:陆基或舰载系统的天线罩以及机载或弹载的天线罩。虽然两者有显著不同的尺寸和形状,但他们有一些共同的一般特征。天线罩的种类和一般考虑。这些比较感兴趣的雷达天线罩一般有三类:馈源罩,这往往要耐压力,耐高电压,耐加热;附属于反射面的天线罩,能以一个固定的方式改变方向图;和外部天线罩,天线在其中移动。外部天线罩是最常见的并且将做重点介绍。在每一类中,各种蒙皮和蒙皮支撑功能设计可使电气性能受各种环境的影响最小。天线罩的蒙皮可能是刚性的,由框架支撑,也可以是充气支撑的。最常见的刚性罩壁结构被称为均匀的单层,A-夹层,B-夹层,C-夹层,多层夹层和内含金属的介质层。单层。很多天线罩应用中都使用均匀单层天线罩。此类天线罩的材料是玻 黄河科技学院毕业设计(文献翻译) 第 13 页璃纤维增叩陶瓷人造橡胶和整体式泡沫塑料。对于适当的入射角,单层的最佳厚度是介质材料中半波长的整数倍,但许多单层罩只是一个薄壁,接近零厚度。A-夹层。 A-夹层常用的罩壁截面由两层密度较高的薄蒙皮和一层较厚但密度较低的夹心构成。这种结构强度一质量比高。蒙皮通常是玻璃纤维增强型塑料,夹心是泡沫或蜂窝状。为了适合高温应用,已经研制出无机的蒙皮和夹心层。通常,夹层的蒙皮对称或具有等厚度,以使频带中心频率的反射对消。B-夹层。与 A-夹层不同, B-夹层是蒙皮的介电常数低于夹心材料的三层结构。它的壁截面比 A-夹层的重,因为夹心的密度较大。 B-夹层不常用,因为对于好的匹配,夹心层的介电常数太高。c-夹层。 c-夹层是一种五层设计,由两个外蒙皮、中心蒙皮和两个中间夹心层构成。对称的 c-夹层可看做两个背对背的 A-夹层。当 A-夹层没有足够的强度或者无法满足某些电气性能指标时,采用这种结构。需要一层用做暖气道防冰时,也采用这种结构。多夹层。要求强度高、电气性能好、质量轻时,采用具有 7 , 9 、 11 或更多层的多层夹层。有些这样的设计采用玻璃纤维薄板和低密度夹心薄层,可在很宽的频率范围获得好的传输性能。内含金属的介质层。内含金属的介质层用来实现频率滤波、宽频带特性,或者降低天线罩厚度。内含金属薄层显示出有并联在传输线上的集总电路单元的传输线特性。例如,平行金属线栅格具有并联感性导纳传输线的性质。还有许多关于天线罩设计的其他问题、特殊应用考虑和设计因素,但是这些已经超出了本章的讨论范畴,就不再赘述
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