某型号相控阵天线低气压试验工装设计

某型号相控阵天线低气压试验工装设计

宋千远  刘海南

南京熊猫汉达科技有限公司210001

摘要：针对某型号相控阵天线的现有夹具无法满足低气压试验要求的问题，文章从工装夹具的结构设计、工艺设计、连接器选型进行设计与改进。试验结果表明，结构工艺设计效果显著，相控阵天线能通过低气压试验。

关键词：相控阵天线；结构设计；工艺设计

引言

工装夹具是产品研制生产阶段中十分重要的工艺装备之一，研制生产中所使用夹具的可靠性及工作效率都起到至关重要的影响。为确保工装夹具设计水平，保证产品的试验通过率，做好工装夹具的设计分析十分重要。针对此，本文对某型号相控阵天线设备低气压试验的工装夹具的设计进行了分析。

1. 低气压试验工装设计

1.1.相控阵天线

相控阵天线为凸型结构件，长140mm宽125mm高69mm，如下图1所示。在试验过程中，根据试验环境及试验中的测试要求需将相控阵天线的三个接口引出，接口分别为电源接口、高速数据接口、射频接口，电源接口为28V直流供电、高速数据接口传输1.25G高速信号、射频接口传输100Mhz信号。同时需要在试验中实现两组相控阵天线对通互联组网功能，因此需设计一款满足两组相控阵天线在热真空试验箱中进行低气压试验的工装。

图1相控阵天线尺寸图

1.2.低气压试验

低气压试验是一种常见的工程实验方法，用于测试物体在低气压环境下的性能和耐受能力。低气压试验主要通过模拟高海拔或太空的低气压环境，测试产品在低气压环境的性能。

相控阵天线的试验要求为将试验产品放入试验箱，然后热真空试验箱开始抽气降压，将低气压试验箱内压力降到1Pa以下，稳定后保持15min。低气压试验中（包括降压、低压保持和复压过程）产品应通电，在低压保持结束前产品进行功能测试。低气压试验前、后进行功能测试，低气压试验结束后恢复至常态气压时进行外观检查。

1.3.试验工装整体设计及要求

低气压试验工装是针对相控阵天线产品在热真空试验箱进行低气压试验设计的工装，即满足热真空试验箱的环境试验条件，法兰固定圆盘满足与热真空试验箱安装尺寸要求，满足低气压试验气密性要求；又能保证相控阵天线产品功能测试要求，选取的法兰安装转接插座和连接器线缆满足两套相控阵天线产品电源供电和传输高速数据信号、射频信号功能要求。

1.2.1.法兰固定圆盘

法兰固定圆盘是低气压试验工装的主要安装及密封部件，法兰固定圆盘是一个直径225mm，厚度16mm的圆盘，如下图2，通过8个M11×25内六角螺钉安装螺钉与热真空试验箱圆盘安装孔进行安装。法兰固定圆盘中间开连接通孔及连接器安装孔，用于转接插座连接器安装，并通过热真空试验箱圆盘安装孔上的密封胶圈及转接插座连接器密封胶圈实现对热真空试验箱的密封。热真空试验箱在开始试验后会进行抽压工作，抽压过程中固定圆盘法兰的受力逐渐增大，待箱内气压稳定在不大于1Pa后，受力达到最大，所以固定圆盘法兰要有足够的强度和刚度，来保证可靠性要求，所以经过设计决定法兰固定圆盘结构件采用材料为5A06铝合金，并进行彩色导电氧化。

图2相控阵天线尺寸图

1.2.2.法兰安装转接插座

法兰安装转接插座是安装在法兰固定圆盘上用于线缆转接的插座，如下图3，是低气压试验工装的主要转接及密封部件之一，用于转接相控阵天线电源供电、高速数据信号和射频信号；通过法兰安装转接插座的密封胶圈实现此部位对热真空试验箱的密封效果；最后在法兰安装转接插座安装螺钉及与法兰固定圆盘接触面，通过涂3140硅橡胶的工艺方法进行进一步密封。根据相控阵天线低气压试验要求，选择法兰安装转接插座时，要求内部插针必须满足密封要求，并在安装使用中带有密封圈，通过螺钉安装在法兰固定圆盘对应位置。

1.2.3.连接线缆

连接线缆是由电源供电线缆、高速数据信号传输线缆和射频信号传输线缆组成，分为是两部分，如下图3，第一部分安装在热真空试验箱外部，为法兰安装转接插座到外部陪测设备的连接线缆；满足外部陪测设备对相控阵天线试验产品供电、控制收发和传输信号的作用。第二部分安装在热真空试验箱内部，相控阵天线产品连接到法兰安装转接插座的连接线缆，满足相控阵天线产品在热真空试验箱内部正常工作及传输信号的作用。

图3法兰安装转接插座及连接线缆图

2. 低气压试验具体实施

将两组相控阵天线电源接口、高速数据接口和射频接口的法兰安装转接插座通过螺钉安装法兰固定圆盘上，并涂3140硅橡胶进行进一步密封，将内外部连接线缆安装，如下图4。

将两套相控阵天线试验产品放入热真空试验箱，按试验要求及测试要求进行放置。使用第二部分连接线缆连接相控阵天线与低气压试验工装，将低气压试验工装安装至热真空试验箱上；使用第一部分连接线缆连接低气压试验工装与陪测设备，检查低气压试验工装安装情况。试验开始前，对两套相控阵天线试验产品进行功能测试和外观检查，确保合格后，开始进行低气压试验。

按照试验大纲要求，将热真空试验箱抽压到指定压力值后，对两套相控阵天线试验产品进行加电测试，测试期间保证试验产品一直处于指定压力值下，直至试验时间结束。低气压试验结束后恢复至常态气压，对试验产品进行外观检查和功能测试验证，试验产品功能正常，即试验合格。

图4法兰安装转接插座及连接线缆图

3. 结语

该低气压试验工装通过计量单位进行检验和计量，符合尺寸、精度、气密性等要求，在低气压试验测试过程中能够满足技术指标和测试要求。低气压试验工装加工完成后，对此次相控阵天线已经进行了低气压试验，并取得成功。同时，该低气压试验工装满足多个同类型相控阵天线试验要求，多次试验验证，此低气压试验工装设计是可行的。

参考文献：

(1)GJB 150.2A－2009 军用装备实验室环境试验方法：低气压（高度试验）。

(2)杜全麟：工装夹具设计方法的讨论[J].科技风.2013(12)：88-89

作者简介：

宋千远，男，工学学位，助理工程师。

刘海南，女，工学学位，助理工程师。