大口径高精度航管雷达天线结构设计技术研究与应用中国电科38所四创公司，合肥，230088【摘要】针对大口径、高响应和低副瓣类雷达天线结构的设计难点，本文尝试突破传统设计方法瓶颈，建立一种基于TRIZ理论的设计方法，实现创新设计。该设计流程主要包括：1.概念阶段的构型拓扑优化；2.工程设计阶段的试验设计（DOE）；3.验证阶段的仿真优化和试验测试。以某机动式航管雷达为应用对象，首次实现了大口径碳纤维A夹层复合材料反射面的设计与制造，并最终实现天线系统设计减重50%。【关键词】机动式雷达；碳纤维复合材料；TRIZ理论；天线结构设计中图分类号：TN82,TB3,TH12Researchonthedesignandapplicationofthelarge-diameterandhigh-precisionATCradarantennaSunCreateLtd.co.,ofNo.38InstituteCETC,Hefei,230088Abstract：Aimtothedesigndifficultyofradarantennastructurewithlargediameter,highresponseandlowsidelobecharacteristics,anewdesignmethodthatbreakingthroughthetraditionaltechniquewasproposedinthispaper.ThedesignmethodbasedontheTRIZtheorywasestablishedandtheinnovationwasachieved.Thedesignflowmainlyincluded:first,thetopologyoptimizationofconfigurationintheconceptstep;second,theexperimentaldesign(DOE)intheprojectdesignstep;finally,thesimulationoptimizationandexperimentaltestinthevalidationstep.WiththemethodmentionedaboveandusingthemotorizedATCradarasthestudyobject,forthefirsttimethedesignandmanufactureofthelarge-diameterreflectivesurfacewiththecarbonfiberAsandwichcompositeswererealized,andthedesignweightoftheantennasystemreduced50%.Keyword：Mobileradar;Carbonfibercompositematerial;TRIZtheory;Designofantennastructure;0引言航管雷达主要用于航空交通管制系统，通常分为固定式和机动式两类。固定式指航管雷达架设位置（或安装平台）不可搬移，如常见的塔架式、楼架式等；机动式航管多指雷达平台系移动载体，如车载式或艇载式。从结构设计来说，固定式设计难度要小于机动式，但系统建设费用高，基本缺少应急能力，在一些在地形变化大和远离机场的地方，具有快速架设和即需即用等优点的机动式航管雷达需求强烈，因此研制机动式航管雷达是当前航管雷达发展的一种趋势。航管雷达具有高响应、高精度和低副瓣的要求，目前多采用高精度双曲率反射面作为其主要的天线型式。天线作为雷达系统的关键设备，它的结构设计直接关系到接收、发射信号的质量和系统的稳定性。反射面天线口径一般以椭圆型为主，从结构设计上有三大特点：口径大、载荷恶劣、精度高。考虑到机动性设计，需具备可运输性，因此对于大口径反射面天线多采用分块设计，分块数量依据天线尺寸和运输安全性考虑，一般分为三块、五块和七块等；载荷恶劣是指天线结构在运输、工作、储存等不同技术状态时需经受的环境载荷，特别是露天工作时还需考虑防雨、防雷、裹冰等恶劣环境载荷适应性设计；精度高是指航管雷达对天线阵面的严苛精度要求，通过高精度的反射面设计与制造来实现高增益低副瓣的电讯性能，一般航管雷达反射面精度RMS值需在1mm以内。从技术成熟度方面，固定式航管雷达技术成熟，而机动式航管雷达作为新的发展方向，与固定式最大不同在于机动性，需满足自动架设指标要求，因此在天线结构设计时，需对阵面的分块连接、折叠机构、阵面的保型机构等方面需细化论证，这样也增加了机动式航管雷达天线结构设计难度。机动式航管雷达装备系新环境和新市场孕育的新型装备，传统的设计思路很难在多维度上保障其指标要求。针对航管雷达天线系统，重量要求高，面密度一般不超过10kg/m2，通过传统结构优化改进，天线结构面密度将超过50Kg/m2，这显然无法满足高精度指标要求，因此需要尝试采用新的设计理论和方法来改进航管雷达的结构设计。随着计算机技术的发展，新的设计理论和设计方法不断涌现，其中最值得推崇的是TRIZ方法，它是一种系统的方法学，是基于知识的、面向人的发明问题解决系统化方法学。目前基于TRIZ理论的设计方法已经在航空航天产品设计中...