车辆监测用微波测速雷达方案.docx

车辆监测用微波测速雷达的可靠性设计

一、可靠性设计的主要基本参照文件 2

二、测速雷达可靠性设计的目的和意义 2

三、可靠性设计的基本思路 3

四、系统级可靠性设计 4

五、电路级可靠性设计 6

六、结构级可靠性设计 11

七、综合级可靠性设计 13

八、可靠性预检验 14

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一、可靠性设计的主要基本参照文件

GB/T11463—1989电子测量仪器 可靠性试验；

GB6587.1－86 电子测量仪器环境试验总纲

及GB6587系列文件；

GB5080.1－86设备可靠性试验 总要求

及GB5080系列文件。

JJG527－2007机动车超速自动监测系统检定规程JJG528－2004机动车雷达测速仪检定规程

二、测速雷达可靠性设计的目的和意义

保证测速雷达产品符合国家和行业提出的相关可靠性标准；

保证产品在使用民用级元器件和批量生产条件下，达到合理的合格率；

保证产品在民用无维护、户外恶劣的应用环境下，具有合理的故障率；

保证上述要求的低成本实现。

以上四项要求事实上是产品能否生存的基本条件。公路车辆测速雷达作为民用产品，不可能用苛刻的元器件筛选来满足产品合格率的要求，因为那样会大幅度提高产品造价；不可能要求用户具有专业的

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维护技能、遵从耐心的安装规则、和有清洁的安装使用环境；必须能适应长期户外的恶劣环境，包括－200C～＋700C的工作环境温度，以及雨、盐雾的侵蚀、雷电环境和电磁干扰；产品必须具有很低的故障率，稍高的故障率就会使产品被市场淘汰。低成本又是紧要的限制。为了达到这些目标，大量生产的电子产品，包括民用电子产品，其设计思想与军用或专用电子产品的设计思想就会有重大的不同。军用电子产品通常采用性能最优化设计：用当前可得到的技术资源，达到最好的设计指标。成本，包括成量生产下的成本，对军用产品而言是次要的考虑因素。因此，设计方案尽量完善，产品构成可以很复杂，可以使用各种支持技术附加到产品上。大量生产的产品包括民用产品则完全不可能这样设计。大量生产条件下，节约成本极为紧要。对应用电子产品而言，只要产品能够满足应用需求，设计应力求精简。精简设计带来的好处不仅仅是降低成本，而且更容易保证产品的可靠性。精简设计要从总体方案的制定开始。必须重新审视每一个可能的技术方案，寻求最精简可靠的方案。在精简的总体设计中必须通过仔细的分析论证，提出保证技术指标的关键技术，并将解决关键技术作为产品发展的第一步。在此基础上才能落实总体方案。然后小心地进行电路和结构设计，保证产品满足应用需求和高的可靠性。由于民用产品成本上的苛刻限制，对它的可靠性设计是一个挑战。本文件具体说明我们在测速雷达设计中对可靠性的考虑。

三、可靠性设计的基本思路

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系统级设计：采用精简设计方案。在满足技术要求的前提下，尽量避免使用繁杂的电路和结构设计方案。

电路级设计：采用降额设计原则；预保护技术；电路参数中心设计技术；低敏感度设计技术；抑制干扰的接地和布线技术；抑制干扰的屏蔽技术；电路的保护性设计；接口的保护性设计；以及电磁兼容性设计。

结构级设计：采用电路－结构一体化的设计方法，在保证电气特性的同时，还要保证结构满足环境应用需求。需要考虑的技术问题包括：壳体的刚性、密封性、易安装性、和环境适应性（温度、湿度、抗风、抗盐雾、抗振动能力）；结构的力学合理性；结构与电磁兼容技术的适应性；结构力学、声学振动对雷达性能的影响考虑。

综合级设计：指热设计、抗辐射设计、抗主动干扰设计；环保型设计考虑；包装、运输设计考虑等等。本测速雷达不考虑抗辐射和抗主动干扰设计问题。

四、系统级可靠性设计

精简设计是经济型电子系统可靠性设计的基本思路。本测速雷达的总体方案完全遵从精简设计的原则。具体地说，在总体设计中考虑了

使用最可靠又简单、有效的设计方案；

对关键性的技术问题进行仔细论证和预先研究，保证达到技术要求，避免过度设计；

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避免使用繁杂的电路设计方案；

避免在设计方案中使用对应用环境敏感的部件或组件。在系统级设计方案中使用了下列设计考虑：

微波发射源使用混合微波集成电路振荡器，而不用国外产品常用的GUNN振荡器。这避免了GUNN振荡器可能出现的振荡频率跳模现象。这种频率跳变现象特别敏感于起振时的环境温度和电源变化。GUNN的振荡模式跳变常常具有不规则性，并会造成雷达测量的速度数据完全不可用。使用混合微波集成电路振荡器可以消除跳模现象，保证了雷达测量数据的可靠性。

从测速雷达的应用要求来看，雷达天线波束方向性图的质量是决定性能的关键。这包括波束宽度，波束形状因子（－10dB宽度与－3dB宽度的比值），旁瓣电平，以及天线的辐射效率。把这些指标做高，会大大减缓对雷达电路设计和数据处理算法的压力。直接受