模塊化設計在雷達系統中的應用
模塊化是現代雷達系統發展的必由之路。任何系統都是由若干功能模塊,通過它們的共享的界面組合而成的。從這個意義上看,模塊化設計過程實際上就是在研究分析系統分解和組合特性的基礎上,使之不斷優化的過程。因而,我們也深刻地認識到,只有不斷地加強對模塊化理論的理解深度,不斷地提高模塊化設計的運用技巧,不斷地解決結構功能模塊對電路功能模塊的制約和解決發展過程中的各種矛盾,逐步建立實用的雷達系統模塊庫,才是真正實現雷達系統模塊化設計根本途徑。
3 雷達系統模塊劃分
雷達是多學科綜合的系統產品,按系統工程理論和方法,根據雷達系統的總目標、雷達電氣原理框圖及特定的環境條件,通過對系統的分解、組合特性的詳細分析,建立滿足系統模塊化設計需要的、可靠的系統宏模型(結構框圖)用以指導分系統模塊的方案設計及技術設計。
不同用途的雷達,雖然特點各不相同,但是總體整機對分系統的要求則是基本相同的,這就是模塊化雷達的基礎。
3.1 雷達系統分解、組合原則
雷達系統模塊層次自下而上可以分為元件級、器件級、部件級、組件級和設備級,模塊層次越高其結構也越復雜,完成的功能也越多,高層模塊可由低層模塊嵌套而成,為適應不同用途的需要,模塊可分為通用模塊、專用模塊和特種模塊。對于雷達系統我們采取了如下的分解、組合原則:
(1)以功能為核心進行分解,因為功能是構成模塊的根據,也是系統分解和組合成整機的基礎。
(2)盡可能擴大采用通用要素,經通用化處理后,便于形成獨立的模塊。
(3)充分掌握模塊內聚集度最大而模塊間結合度最小原則進行系統分解。因為聚集度高,專業功能單一才可能形成一個模塊,便于設計、生產、調試、試驗和維護,而結合度弱,則可簡化電氣、結構接口,便于系統的分解與組合。
(4)科學合理地處理模塊的層次、規模和數量的矛盾。模塊規模小,便于設計、生產、調試和修改,但必然帶來模塊數量多而不便于組合成整機的困難。反之,模塊規模過大,雖然便于系統的組合,但極易造成專業功能交叉而不便于獨立設計、調試、試驗和維護的矛盾。為此,我們可以采取單一結構模塊與復合模塊并用的技術措施。復合模塊就是數量和規模適中的模塊集合而成的大模塊,直接參與雷達系統的組合。
3.2 模塊設計基本思路
(1)模塊具有相對獨立的特定功能,可以對模塊單獨進行設計、加工和儲備。
(2)模塊具有若干配合面,具有標準的結構和電氣接口,單獨可以進行檢測。
(3)模塊具有互換性。模塊配合部位的結構特征和尺寸公差嚴格執行標準化。
(4)強電與強電放在一起,弱電與弱電放在一起。
3.3 雷達系統模塊的創建
根據雷達特點,我們將模塊化設計定在部件或組件級。模塊創建是雷達系統模塊化設計中的核心環節,其主要任務是設計出標準化、通用化、系列化的模塊,滿足產品的基型設計,在此基礎上進行變形設計及組合設計。
以模塊作為設計對象,按模塊化的思想,我們對產品構成的認識將發生變化。按傳統的觀點,產品由部件組成,部件由零件組成。而按模塊化的觀點,產品由模塊組成,模塊是構成產品的單元。
Pahl和Beitz將設計分為:原創性設計(Originaldesign)、適應性設計(Adaptive design)和變型設計(Variant design)三類。據此,本文將模塊化設計中的模塊創建也分為三類: (1)原創性模塊創建,(2)適應性模塊創建,(3)配置式模塊創建。模塊創建方案如圖3所示:本文引用地址:http://www.104case.com/article/160099.htm
4 結束語
模塊化設計是一種全新的設計思想,其與現代生產敏捷化、集成化、柔性化及智能化相適應的,并且還有利于并行工程、系統工程等思想在設計、生產和管理中的應用。追求產品的模塊化設計是我們實現現代雷達設計努力的方向,目前我們全體設計人員正朝著實現這一宏偉目標一步一步前進,相信在不久的將來,我們的頻率綜合器,T/R組件,固態發射機,接收機,等分系統的設計不再是一部雷達一個要求,而是將已有的模塊拿來集成,屆時產品的設計效率、互換性、一致性、可靠性都將得到極大的提高。
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