雷达电子产品可靠性工程设计应用

雷达电子产品可靠性工程设计应用

摘要现阶段，雷达性能、指标都得到了很大提升，构成也越来越复杂，怎样能够使结构复杂的雷达兼具高可靠性是设计师们一直在研究的问题。在此对雷达电子产品研发当中进行可靠性设计需要依据的可靠性设计要求、电路可靠性设计、工艺可靠性设计方法展开进一步思考，制定完善的可靠性设计方案，提升雷达电子产品的可靠性。

关键词雷达电子产品；可靠性设计；设计要求；应用

1 总体方案可靠性设计要求

设计人员要大量收集所要设计雷达电子产品的可靠性指标与数据等相关信息，尤其要对该类雷达出现故障的现象、部位、失效原理及相应的措施有足够的了解，这也是产品设计或完善的重要根据，通过这些能够推测出新雷达可以实现的可靠性指标值。除此之外，设计人员要采取市场调查，了解世界上该产品的供需行情以及用户产品需求，其中涉及对产品应用现场方面的要求，以此确定雷达的应用场地分类与最高使用场地需求，依照其进行可靠性设计[1]。

用户发布新产品设计要求首先要对可靠性指标的急迫性与达成的可能性有所认识，据此提出其在可靠性方面的需求，设计人员要将这些需求融入设计当中。

2 电路可靠性设计

2.1 电路简化设计

在各项性能均达标的前提下，需要把线路、逻辑、电路最大限度地进行简化，利用ASIC取代分立元件。系统的供电方式为分布式供电，可以适当避免单板故障导致的连带故障。在条件允许的情况下，运用统一化设计，采用通用零件，使可移动模块保持一样，组件与零件可以更换。尽量运用模块设计的方法，用软件功能将硬件功能取代。

2.2 标准化设计

利用完善的标准电路及标准模块用零件进行集成化设计。在具体实施过程中，尽可能利用固体组件，最大限度地减少分立器件的使用量。若条件允许，可利用数字电路替代模拟电路。应用电路标准组件时，需务必注意精挑细选并进行多次试验，这样做的目的是既简化雷达电子产品的设计，又要保持产品的可靠性。譬如，各种数字单元电路的设计以及通用电源组件的应用，均是这一目的。

2.3 余度和稳定性设计

要想确保产品性能具有足够的稳定性，产品的强度、输出功率、耐压范围等

均需设定适当余量，一般情况下，余量设定为20%～30%。产品电路性能设计过程中，电子元器件、机械零部件可以出现比较大的容差范围，这也是为了预防微弱变量便对产品工作状态造成影响的情况发生。在对产品进行设计的过程中，对于输入信号与输出信号临界点的要求要适当放开。电路设计的初期，务必采取电源拉偏的操作，偏离值约为30%。用来验证电压与电流的分配合适与否以及电流可否平稳。

2.4 暂态设计

电子元器件承载能力不佳，所以对电路的暂态变化（即开机、关机、机内打火等情况）要有充分了解并予以重视。对涉及储能元件（电感、电容）的电路需采取暂态分析。电路要具备瞬态与过应力保护的相应手段，这是为了预防电流、电压瞬变与静电放电导致元器件损伤致使电路失灵，尤其当面对感性和容性负载接口的逻辑器件时，务必采取瞬态电压保护措施。

2.5 漂移设计

有些与产品稳定性有重大关联的单元电路、重点元器件，要将元器件容差、时间、温度等原因产生的影响加以考虑，选择相对来说可靠性好、稳定性佳的单元电路和元器件。针对电路实施参数漂移与容差方面的研究，尽量运用CAD、正交法三次设计等多种先进设计手法展开设计，并在空间等允许的情况下加装温控装置，将低温度漂移失效产生的影响。

2.6 容差设计

产品设计过程中，既要顾及零件、元器件的容差、温度漂移影响，又要对时漂影响有所注意。对系统显示有显著影响的元器件要运用容差与稳定性好的。电路的阻抗匹配参数要确保即使在温度极低的状况下，电路仍然可以正常运转。而针对稳定性要求较高的电路，需要借助容差分析以及容差设计方法对元器件的标称进行确认。将电子元器件的工作点选择好，有利于将温度与应用环境的改变对电路特性产生的影响减至最低。

2.7 印制电路叠层设计

首先，对印制电路采用叠层设计，要求达到信號在特征阻抗方面的需求。若印制电路当中的印制线要依据传输线的要求进行考虑，要将传输线的特征阻抗实行运算与控制。

其次，对印制电路采用叠层设计时要达到信号回路在最小化原则方面的需求。内层比邻信号层的信号线要尽可能形成正交（即呈90°相交）。平行或者斜交（即呈45°相交）均会导致信号互相干扰，要尽可能地避免这两种情况。

最后，对印制电路采用的叠层设计要达到对称原则方面的需求。在叠层设计过程中，需要对铜线采取分布对称，避免不满足印制电路工厂在层压工艺方面的

需求导致印制电路板翘曲的情况发生。

3 工艺可靠性设计

电子装备自身可靠性由制造工艺决定，所以工艺可靠性设计方案务必高效且行得通，应具备预防潮湿、生锈、腐蚀的设计。拆卸频繁的电缆同轴线插头要对其有加固和防潮的设计。变压器、线圈等绕制件，在制作过程中，需严依据相关要求实施除湿与防潮，确保潮气不会进入绕制件里边。元器件、接焊件与导线，焊接之前要对其进行除氧化层与清洁的操作，在焊接当中需保证温度够高，以确保焊接的牢固、可靠，避免虚焊。印制电路板需要运用先进的设计和制造工艺，减少失效情况发生。对印制电路板的焊孔要进行加固，保证其能够经受住多次焊接。

4 结束语

由上可知，对雷达电子产品进行可靠性设计能够从根源上保证其可靠性。对产品电路采取可靠性设计能够避免元器件在应用当中受到不当应力影响。简化、标准化、余度与稳定性、暂态、漂移、容差等方面的设计是确保电子线路可靠性的重要手段[2]。结构可靠性设计与工艺可靠性设计也是有效确保雷达可靠性的关键步骤。上述种种可靠性工程设计都是确保雷达电子产品稳定运行的必要条件。

参考文献

[1] 孙国强，田芳宁.雷达可靠性设计与试验验证[J].国外电子测量技术，2014，33（3）：55-57.

[2] 牟彩霞.雷达电子产品质量问题归零应用实践[C].长风电子科技有限责任公司.甘肃兰州：中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2015：126.