机载气象雷达是雷达的一种,其基本功能是探测飞机航线上的雷暴雨、湍流、冰雹等气象区域和飞机前下方的地形、障碍物,然后将目标、地形和障碍物的相关参数(方位、距离等)显示在扇形扫描器屏幕上。气象雷达天线的方位扫描伺服系统用以驱动雷达天线进行方位扇形扫描,检测扫描区域里的目标,并获得相关气象信息,方位扫描伺服系统的工作性能直接影响到雷达系统的工作性能。另外,雷达天线及其伺服系统必需适应工作环境条件的要求,机载气象雷达相关系统既不能影响载机工作性能的发挥,又不能受载机飞行状态、飞行环境和种类的影响。本文设计一套用于驱动某型机载气象雷达天线进行方位扫描的伺服系统。系统控制部分由PC机和步进电机运动控制卡PCI-1240组成,通过基于Visual C++6.0和PCI-1240函数库编写的控制软件能对方位扫描参数进行设置并实时反馈,此部分仅用于后续环境验证试验和调试,并不装接在载机上;执行部分由步进电机及其减速器组成,提供方位扫描所需的力矩输出,选择合适的步进电机和稳定的减速器是伺服系统的核心和关键所在,决定整个系统的工作性能,本文设计了两个不同的电机及减速器方案,并对比分析其工作性能和结构特点;驱动部分是基于集成驱动芯片DRV8811设计的专用驱动电路,该驱动电路采用PWM斩波恒流双极性驱动,能使电机相电流稳定在由采样电阻决定的基准值,使电机具有良好的输出力矩特性。此外,由于伺服系统必需适应工作环境条件的要求,故需要对伺服系统进行振动、冲击、加速度、高低温、湿热、霉菌、盐雾等环境验证试验。通过环境验证试验的验证、硬件结构的良好设计和软件程序的合理编写,基于方案二的电机及其减速器的方位扫描伺服系统能有效的驱动雷达天线完成扇区扫描工作并具有良好的工作稳定性。