[發(fā)明專利]具有安裝在基座上的接收機(jī)的同時(shí)雙極化雷達(dá)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680017909.1
• 申請(qǐng)日: 2006-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN101198885A
• 公開（公告）日: 2008-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H·安德森;P·哈帕嫩;P·卡胡嫩;R·克拉嫩;J·科特;T·利利;O·－P·馬斯蒂奧;P·尼斯卡－普達(dá)斯;J·薩爾米瓦拉;E·薩爾蒂科夫;R·桑馬克;P·托皮拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 威易拉有限公司
• 主分類號(hào): G01S13/95
• 分類號(hào): G01S13/95;G01S7/02;G01S7/40
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧江;張志醒

本發(fā)明涉及一種依照權(quán)利要求1的前序部分的、用于在同時(shí)進(jìn)行發(fā)射的雙極化雷達(dá)中布置接收機(jī)、雙工器以及極化器設(shè)備的方法。

本發(fā)明還涉及一種用于在同時(shí)進(jìn)行發(fā)射的雙極化氣象雷達(dá)中校準(zhǔn)俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和相關(guān)的信號(hào)路徑的方法和設(shè)備。

在現(xiàn)有技術(shù)解決方案中，在方位和俯仰方面使用了雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。在其它現(xiàn)有技術(shù)解決方案的接收機(jī)中，雙工器和極化器被置于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上。

本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的缺陷并且提供一種全新類型的用于在雙極化氣象雷達(dá)中同時(shí)傳輸和校準(zhǔn)H和V信道的方法和設(shè)備。

本發(fā)明的目標(biāo)是通過將接收機(jī)和極化器設(shè)備置于方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上、但置于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之下來實(shí)現(xiàn)的。該俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和其它相關(guān)信號(hào)路徑是通過使用在雷達(dá)工作頻率上的被饋送到俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上的耦合器中的低功率信號(hào)來校準(zhǔn)的。

更具體地，依照本發(fā)明的方法是通過權(quán)利要求1的特征部分中所陳述的內(nèi)容來表征的。

在下文中借助附圖中所示出的例示實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中：

圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的雙極化氣象雷達(dá)的基本原理(參見參考文獻(xiàn)1)。

發(fā)射機(jī)1的輸出通過極化器2被引導(dǎo)到雙工器3中的一個(gè)或兩個(gè)，其中該極化器將信號(hào)分成水平(H)和垂直(V)分量。根據(jù)雷達(dá)的工作模式，H和V分量交替地或同時(shí)被發(fā)送。

信號(hào)的H和V分量從雙工器通過拋物面反射器被引導(dǎo)到正交模饋送器7并且被引導(dǎo)到大氣中。

在接收時(shí)，H和V分量通過正交模饋送器7被分離，并且通過雙工器3被引導(dǎo)到雷達(dá)接收機(jī)的H信道和V信道4并通過信號(hào)處理器DSP5被進(jìn)一步處理。

圖2顯示一種基于上述原理的雷達(dá)設(shè)計(jì)的原理，其中接收機(jī)、雙工器和極化器被置于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上(參見參考文獻(xiàn)2和3)。

發(fā)射機(jī)1的輸出在波導(dǎo)中經(jīng)由方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)被極化器2引導(dǎo)到雙工器3中的一個(gè)或兩個(gè)，其中所述極化器將信號(hào)分成水平(H)和垂直(V)分量。

信號(hào)的H和V分量從雙工器通過拋物面反射器6被引導(dǎo)到正交模饋送器7并且被引導(dǎo)到大氣中。

在接收時(shí)，H和V分量通過正交模饋送器7被分離，并且通過雙工器3被引導(dǎo)到雷達(dá)接收機(jī)的H信道和V信道4并通過信號(hào)處理器DSP5被進(jìn)一步處理。

在這種設(shè)計(jì)中，雙工器3、極化器2、接收機(jī)4以及DSP5都位于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上，以便避免用于H和V極化的雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。然而，這種設(shè)計(jì)使接收機(jī)和DSP部分易遭受機(jī)械振動(dòng)并且使各種組件的放置不必要地復(fù)雜。

圖3顯示用于避免參考文獻(xiàn)2和3的機(jī)械問題并且也避免與雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相關(guān)聯(lián)的問題的雷達(dá)設(shè)計(jì)的原理。

發(fā)射機(jī)1的輸出在波導(dǎo)中經(jīng)由方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9被極化器2引導(dǎo)到雙工器3中的一個(gè)或兩個(gè)，其中該極化器將信號(hào)分成水平(H)和垂直(V)分量。

信號(hào)的H和V分量從雙工器經(jīng)由兩個(gè)分離的單俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8被拋物面反射器6引導(dǎo)到正交模饋送器7并且被引導(dǎo)到大氣中。雙關(guān)節(jié)也可以被用于具有其相關(guān)問題的俯仰方面。

在接收時(shí)，H和V分量通過正交模饋送器7被分離，并且經(jīng)由俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8通過雙工器3被引導(dǎo)到雷達(dá)接收機(jī)的H信道和V信道并通過信號(hào)處理器DSP5被進(jìn)一步處理。

在這種設(shè)計(jì)中，雙工器3、極化器2、接收機(jī)4以及DSP5都位于方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9之上，但位于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8之下。這種設(shè)計(jì)避免大多數(shù)與機(jī)械振動(dòng)相關(guān)聯(lián)的問題并且也避免雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的使用。

使用兩個(gè)分離的俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或雙俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可能導(dǎo)致H和V信號(hào)的相位和幅度方面的一些差異。這可以實(shí)時(shí)地或作為維護(hù)操作通過校準(zhǔn)關(guān)節(jié)來補(bǔ)償。

圖3顯示使用被置于基座中的信號(hào)源的校準(zhǔn)裝置的框圖。該裝置是使用單獨(dú)的校準(zhǔn)天線的校準(zhǔn)方法的變型方案(參見參考文獻(xiàn)4)。

從信號(hào)源10獲取在鎖定于雷達(dá)系統(tǒng)的主振蕩器的雷達(dá)工作頻率上的低功率校準(zhǔn)信號(hào)，并且將該低功率校準(zhǔn)信號(hào)拆分到俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8之上的耦合器11中并饋送到接收機(jī)4中。

該低功率校準(zhǔn)信號(hào)可以是脈沖調(diào)制的，并且其脈沖重復(fù)頻率可被選擇成與雷達(dá)的高功率傳輸?shù)拿}沖重復(fù)頻率相同，但是如果在校準(zhǔn)期間高功率傳輸被阻斷，那么也可以使用連續(xù)波信號(hào)。

當(dāng)使用脈沖調(diào)制的校準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，校準(zhǔn)和高功率信號(hào)的傳輸是同步的，以便在不存在強(qiáng)大氣回波的所選擇的距離波門上接收到校準(zhǔn)信號(hào)而不是大氣回波。因此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)逐脈沖校準(zhǔn)，該實(shí)時(shí)逐脈沖校準(zhǔn)能夠補(bǔ)償信號(hào)路徑中的非?？焖俚淖兓?/p>

如在雷達(dá)的正常操作中那樣，校準(zhǔn)信號(hào)被雷達(dá)接收機(jī)的H和V信道4、5接收，并且觀察到信道之間的差異。