雷達模塊結構高效設計方法探索

摘 要： 雷達結構組成中模塊數量眾多，因此模塊高效的設計方法值得研究。通過某款雷達模塊結構具體設計過程，借助Pro/E和Auto CAD軟件之間的兼容導入，并在Pro/E軟件中采用分層結構設計、點陣列建模和虛擬裝配等組合設計技巧，大大提高了雷達模塊結構設計效率和準確率。同時利用Pro/E軟件快速修改模型中的設計參數，達到優化設計的目的。Pro/E軟件在雷達模塊結構設計中的應用，為雷達模塊結構設計提供了一種高效的設計方法和思路。

關鍵詞： 雷達模塊； Pro/E軟件； 結構設計； 高效方法

中圖分類號： TN957.8?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）13?0134?03

Abstract： There are lots of modules in radar structure， so the efficient structure design method for the modules is worth to research. The efficiency and accuracy of radar module structure design were improved greatly by virtue of the specific design process of a certain type radar structure， compatible import between Pro/E and Auto CAD software， as well as adoption of layered structure design， point?array modeling， virtual assembly and other combinational design skills in Pro/E. Pro/E software is applied to modifying the design parameters in the model rapidly to reach the purpose of optimal design. The application of Pro/E software in radar module structure design provides an efficient design method and idea for radar module structure design.

Keywords： radar module； Pro/E software； structure design； efficient method

0 引 言

在雷達模塊結構設計中，為了滿足模塊的電磁兼容性設計[1]要求，必須設計出符合指標的模塊。結構設計師根據印制電路板，設計出對應的模塊。而印制電路板上存在大量的屏蔽筋、固定孔、過線孔和其他結構[2]，因此對應模塊結構必須同印制電路板上的結構保持高度吻合。如今印制電路板集成度越來越高[3]，導致模塊結構越來越復雜，因此探索一種高效率、高準確率的模塊設計方法尤為重要。

Pro/E三維設計軟件具有直觀、所見即所得、參數化等優點，在結構設計方面得到廣泛應用[4?6]。本文借助Pro/E軟件，尋求模塊結構設計的高效方法。

1 模塊結構傳統設計方法

模塊結構一般由盒體和蓋板組成，而盒體是模塊結構設計的核心。盒體的結構由結構設計師根據印制電路板圖設計而來，結構設計師從印制電路板圖上逐一測量出所有相關結構尺寸，包括外形、屏蔽筋、固定孔、過線孔和其他結構尺寸，根據測量的具體尺寸再在三維軟件中建模并設計出符合要求的模塊。該種傳統設計方法要耗費大量的測量時間和精力，且在測量過程中存在偏差和出錯的可能，因此，必須探索出一種該類型模塊結構設計的新方法。

2 模塊高效結構設計方法

通過三維軟件Pro/E和二維軟件Auto CAD之間的兼容導入，同時采用分層結構設計、點陣列建模和虛擬裝配等組合設計方法，大大提高了雷達模塊結構設計的效率和準確率。下面結合某雷達產品中的模塊結構設計實例，具體介紹如何采用Pro/E軟件高效率和高準確率地設計模塊。

2.1 Pro/E與Auto CAD的兼容導入

所舉模塊中有射頻印制電路板和電源印制電路板兩塊印制電路板，其中盒體正面裝射頻印制電路板，背面裝電源印制電路板。圖1（a）為射頻印制電路板中結構設計需要的1[∶]1比例的Auto CAD二維圖，其中包含印制電路板的外形、屏蔽筋（陰影部分）、67個固定孔（較大的點如A點）、23個過線孔（較小的點如B點）等結構尺寸信息。圖1（b）為Auto CAD文件導入Pro/E軟件后的二維圖，從圖中可以看出，與圖1（a）結構尺寸完全相同。再在Pro/E軟件中利用導入文件進行模塊結構設計。

2.2 分層結構設計方法

盒體采用分層結構設計方法，即先設計盒體的正面和背面之間的隔板，其次設計正面的腔體，再次設計背面的腔體，最后完善盒體其他結構設計。分層結構設計的好處在于每一層設計均以前一層為基準，因此只需修改某一層的設計參數，就可以達到整體聯動更改和優化的目的，實現簡單參數化設計[7]。

圖2（a）為正面和背面之間的隔板三維模型，它由圖1（b）中導入的結構外形獲得。在Pro/E的草繪界面中選擇導入圖形的外形，采用投影和拉伸方法即可獲得隔板的外形圖。

正面腔體的結構設計以隔板的上表面為草繪界面，使用投影功能選取盒體的屏蔽筋外形圖，并使用拉伸功能，一次性完成盒體的屏蔽筋建模，如圖2（b）所示。

盒體正面腔體中還存在大量的固定孔和過線孔，Pro/E軟件中的點陣列功能可方便、快捷、準確地完成大量孔的建模。

2.3 點陣列設計方法

以隔板的上表面為點陣列基準面，首先在基準面上確定基準點，設定圖 1（a）中任意一個固定孔為基準點，如A點，再次進入草繪界面，并使用參照和鉆孔功能，完成以基準A點為圓心的基準孔K的建模，如圖3（a）所示。以基準孔K為固定孔點陣列源，進入點陣列草繪界面，并對導入圖形使用參照功能，找到導入圖形中每一個固定孔的參照圓心并使用幾何點功能，退出點陣列草繪，完成67個固定孔的點陣列建模工作，如圖3（b）所示。與固定孔建模方法相同，完成23個過線孔的點陣列建模，如圖3（c）所示。圖3（d）為盒體正面腔體內部的所有孔三維建模圖。

由圖3可以看出，在盒體正面腔體內部所有孔的三維設計過程中未測量任何一個孔的相對尺寸，利用導入文件和點陣列建模的設計方法大大提高了孔的三維設計效率和準確性。

2.4 盒體結構完善設計

盒體背面腔體的建模，以及背面腔體的固定孔建模不再陳述。盒體正面腔體屏蔽筋上的固定孔也采用陣列的方法進行建模。

盒體周圍設計有射頻輸出接口和電源控制接口，射頻輸出接口采用不銹鋼小間距的SMA射頻連接器[8]進行連接，電源控制接口采用J30J電纜組件[9]進行連接。

模塊盒體四角設計成臺階式結構并開有4個通孔，用于模塊的固定。設計完整的盒體如圖4所示。

模塊盒體上下蓋板均采用嵌入式蓋板，嵌入式蓋板能很好地屏蔽電子元件之間相互干擾。蓋板高效無誤設計需借助虛擬裝配的途徑來實現。進入Pro/E軟件裝配界面，并將一塊一定厚度且外形尺寸不小于盒體的平板裝入盒體上蓋板的位置，再激活裝配圖中的平板，使用剪切功能，切除平板多余的部分，最后使用基準孔和陣列（以屏蔽筋上固定孔的陣列為參照）的方法，快速準確地完成蓋板的三維建模。

2.5 虛擬裝配

對設計好的模塊零件進行虛擬裝配，虛擬裝配與零件設計相輔相成[10]，如蓋板的結構設計，且虛擬裝配可以對干涉、偏差、錯位等錯誤進行檢驗[11]，及時反饋錯誤設計信息，優化結構設計。在虛擬裝配過程中，對同一系列螺釘、平墊和彈墊創建成組，以組進行陣列（以固定孔的陣列為參照），可方便快捷地完成緊固件在盒體上的虛擬裝配。圖5為模塊最終完成虛擬裝配的三維示意圖。

3 結 語

以Pro/E軟件為雷達模塊結構設計平臺，通過Auto CAD二維軟件和Pro/E三維軟件間的兼容導入，結合分層結構設計、點陣列建模、虛擬裝配等組合設計手段，可實現模塊的快速修改和優化，為模塊設計提供了一種高效的設計方法。

參考文獻

[1] 王為新.雷達電子設備的電磁兼容結構設計[J].電子元器件應用，2009，11（7）：52?53.

[2] 何潤宏.新型印制電路板疊通孔設計及其制造方法[J].印制電路信息，2011（4）：200?202.

[3] 馬媛媛.印制電路板及抗干擾技術的設計研究[J].無線互聯科技，2013（4）：79?81.

[4] 梅啟元.Pro/E軟件定制開發實現分析[J].電子機械工程，2013，29（1）：60?64.

[5] 任海林，潘永強.基于Pro/E的雷達電子設備機箱的參數化設計[J].電腦知識與技術，2011，7（4）：906?907.

[6] 林清安.Pro/Engineer 2001零件裝配[M].北京：清華大學出版社，2001.

[7] 王建強.運用Pro/E二次開發技術實現零件的參數化設計[J].中國新技術新產品，2011（19）：1?2.

[8] 蔡曉濤，于德江，王慧峰，等.一種SMA型射頻連接器及電纜組件的設計與實現[J].宇航計測技術，2014，34（5）：15?19.

[9] 李承虎，王鵬.J30J系列微型矩形連接器裝接線纜工藝技術研究[J].企業技術開發，2012，31（10）：15?16.

[10] 榮治明.基于Pro/E的機構虛擬裝配與仿真[J].科技與企業，2013（4）：268?269.

[11] 李小明，王鐵，張瑞亮，等.裝配約束分析在Pro/E二次開發中的應用[J].煤礦機械，2012，33（5）：235?237.