雷达模块结构高效设计方法探索

叶诚，刘鲁军

（安徽四创电子股份有限公司，安徽合肥230088）

雷达模块结构高效设计方法探索

叶诚，刘鲁军

（安徽四创电子股份有限公司，安徽合肥230088）

雷达结构组成中模块数量众多，因此模块高效的设计方法值得研究。通过某款雷达模块结构具体设计过程，借助Pro/E和Auto CAD软件之间的兼容导入，并在Pro/E软件中采用分层结构设计、点阵列建模和虚拟装配等组合设计技巧，大大提高了雷达模块结构设计效率和准确率。同时利用Pro/E软件快速修改模型中的设计参数，达到优化设计的目的。Pro/E软件在雷达模块结构设计中的应用，为雷达模块结构设计提供了一种高效的设计方法和思路。

雷达模块；Pro/E软件；结构设计；高效方法

0 引言

在雷达模块结构设计中，为了满足模块的电磁兼容性设计[1]要求，必须设计出符合指标的模块。结构设计师根据印制电路板，设计出对应的模块。而印制电路板上存在大量的屏蔽筋、固定孔、过线孔和其他结构[2]，因此对应模块结构必须同印制电路板上的结构保持高度吻合。如今印制电路板集成度越来越高[3]，导致模块结构越来越复杂，因此探索一种高效率、高准确率的模块设计方法尤为重要。

Pro/E三维设计软件具有直观、所见即所得、参数化等优点，在结构设计方面得到广泛应用[4⁃6]。本文借助Pro/E软件，寻求模块结构设计的高效方法。

1 模块结构传统设计方法

模块结构一般由盒体和盖板组成，而盒体是模块结构设计的核心。盒体的结构由结构设计师根据印制电路板图设计而来，结构设计师从印制电路板图上逐一测量出所有相关结构尺寸，包括外形、屏蔽筋、固定孔、过线孔和其他结构尺寸，根据测量的具体尺寸再在三维软件中建模并设计出符合要求的模块。该种传统设计方法要耗费大量的测量时间和精力，且在测量过程中存在偏差和出错的可能，因此，必须探索出一种该类型模块结构设计的新方法。

2 模块高效结构设计方法

通过三维软件Pro/E和二维软件Auto CAD之间的兼容导入，同时采用分层结构设计、点阵列建模和虚拟装配等组合设计方法，大大提高了雷达模块结构设计的效率和准确率。下面结合某雷达产品中的模块结构设计实例，具体介绍如何采用Pro/E软件高效率和高准确率地设计模块。

2.1 Pro/E与Auto CAD的兼容导入

所举模块中有射频印制电路板和电源印制电路板两块印制电路板，其中盒体正面装射频印制电路板，背面装电源印制电路板。图1（a）为射频印制电路板中结构设计需要的1∶1比例的Auto CAD二维图，其中包含印制电路板的外形、屏蔽筋（阴影部分）、67个固定孔（较大的点如A点）、23个过线孔（较小的点如B点）等结构尺寸信息。图1（b）为Auto CAD文件导入Pro/E软件后的二维图，从图中可以看出，与图1（a）结构尺寸完全相同。再在Pro/E软件中利用导入文件进行模块结构设计。

图1 射频板导入前后示意图

2.2 分层结构设计方法

盒体采用分层结构设计方法，即先设计盒体的正面和背面之间的隔板，其次设计正面的腔体，再次设计背面的腔体，最后完善盒体其他结构设计。分层结构设计的好处在于每一层设计均以前一层为基准，因此只需修改某一层的设计参数，就可以达到整体联动更改和优化的目的，实现简单参数化设计[7]。

图2（a）为正面和背面之间的隔板三维模型，它由图1（b）中导入的结构外形获得。在Pro/E的草绘界面中选择导入图形的外形，采用投影和拉伸方法即可获得隔板的外形图。

正面腔体的结构设计以隔板的上表面为草绘界面，使用投影功能选取盒体的屏蔽筋外形图，并使用拉伸功能，一次性完成盒体的屏蔽筋建模，如图2（b）所示。

盒体正面腔体中还存在大量的固定孔和过线孔，Pro/E软件中的点阵列功能可方便、快捷、准确地完成大量孔的建模。

图2 隔板和屏蔽筋三维图

2.3 点阵列设计方法

以隔板的上表面为点阵列基准面，首先在基准面上确定基准点，设定图1（a）中任意一个固定孔为基准点，如A点，再次进入草绘界面，并使用参照和钻孔功能，完成以基准A点为圆心的基准孔K的建模，如图3（a）所示。以基准孔K为固定孔点阵列源，进入点阵列草绘界面，并对导入图形使用参照功能，找到导入图形中每一个固定孔的参照圆心并使用几何点功能，退出点阵列草绘，完成67个固定孔的点阵列建模工作，如图3（b）所示。与固定孔建模方法相同，完成23个过线孔的点阵列建模，如图3（c）所示。图3（d）为盒体正面腔体内部的所有孔三维建模图。

由图3可以看出，在盒体正面腔体内部所有孔的三维设计过程中未测量任何一个孔的相对尺寸，利用导入文件和点阵列建模的设计方法大大提高了孔的三维设计效率和准确性。

图3 腔体内部孔建模过程示意图

2.4 盒体结构完善设计

盒体背面腔体的建模，以及背面腔体的固定孔建模不再陈述。盒体正面腔体屏蔽筋上的固定孔也采用阵列的方法进行建模。

盒体周围设计有射频输出接口和电源控制接口，射频输出接口采用不锈钢小间距的SMA射频连接器[8]进行连接，电源控制接口采用J30J电缆组件[9]进行连接。

模块盒体四角设计成台阶式结构并开有4个通孔，用于模块的固定。设计完整的盒体如图4所示。

图4 完整的盒体

模块盒体上下盖板均采用嵌入式盖板，嵌入式盖板能很好地屏蔽电子元件之间相互干扰。盖板高效无误设计需借助虚拟装配的途径来实现。进入Pro/E软件装配界面，并将一块一定厚度且外形尺寸不小于盒体的平板装入盒体上盖板的位置，再激活装配图中的平板，使用剪切功能，切除平板多余的部分，最后使用基准孔和阵列（以屏蔽筋上固定孔的阵列为参照）的方法，快速准确地完成盖板的三维建模。

2.5 虚拟装配

对设计好的模块零件进行虚拟装配，虚拟装配与零件设计相辅相成[10]，如盖板的结构设计，且虚拟装配可以对干涉、偏差、错位等错误进行检验[11]，及时反馈错误设计信息，优化结构设计。在虚拟装配过程中，对同一系列螺钉、平垫和弹垫创建成组，以组进行阵列（以固定孔的阵列为参照），可方便快捷地完成紧固件在盒体上的虚拟装配。图5为模块最终完成虚拟装配的三维示意图。

图5 虚拟装配图

3 结语

以Pro/E软件为雷达模块结构设计平台，通过Auto CAD二维软件和Pro/E三维软件间的兼容导入，结合分层结构设计、点阵列建模、虚拟装配等组合设计手段，可实现模块的快速修改和优化，为模块设计提供了一种高效的设计方法。

[1]王为新.雷达电子设备的电磁兼容结构设计[J].电子元器件应用，2009，11（7）：52⁃53.

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[3]马媛媛.印制电路板及抗干扰技术的设计研究[J].无线互联科技，2013（4）：79⁃81.

[4]梅启元.Pro/E软件定制开发实现分析[J].电子机械工程，2013，29（1）：60⁃64.

[5]任海林，潘永强.基于Pro/E的雷达电子设备机箱的参数化设计[J].电脑知识与技术，2011，7（4）：906⁃907.

[6]林清安.Pro/Engineer 2001零件装配[M].北京：清华大学出版社，2001.

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Exploring of efficient structure design method for radar modules

YE Cheng，LIU Lujun
（Anhui Sun Create Electronics Limited Company，Hefei 230088，China）

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 pro⁃cess 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 ap⁃plied 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.

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

TN957.8⁃34

A

1004⁃373X（2015）13⁃0134⁃03

叶诚（1986—），男，安徽桐城人，助理工程师，硕士。主要研究方向为雷达结构技术、电子设备模块化技术、电磁兼容性等。

刘鲁军（1970—），男，山东威海人，高级工程师。主要研究方向为雷达结构技术、电子设备模块化技术、电磁兼容性等。

2015⁃01⁃11