[發(fā)明專利]一種基于時間調(diào)制天線陣的單脈沖雷達系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810044426.1
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN101587188A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 楊仕文;陳益凱;李鋼;聶在平
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/68
• 分類號: G01S13/68;G01S7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明屬于雷達工程技術領域，它特別涉及基于時間調(diào)制天線陣的相控陣單脈沖雷達系統(tǒng)。

背景技術

單脈沖天線的概念源自干涉儀，從理論上講，單脈沖測角方法只需一個回波脈沖即可獲得目標全部角誤差信息，因此獲取角誤差信息所需時間很短。單脈沖法測角精度很高，因此多用于精密跟蹤雷達系統(tǒng)中。目前還沒有能夠超過單脈沖跟蹤精度的其他跟蹤系統(tǒng)。

目前采用的精密跟蹤系統(tǒng)主要是單脈沖跟蹤系統(tǒng)，美國導彈靶場測量雷達的角跟蹤精度高達0.1密位，是目前所知的精度最高的地面跟蹤系統(tǒng)。美國新一代跟蹤與數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星系統(tǒng)ATDRSS(Advanced?Tracking?&?Data?Relay?Satellite?System)中的KSA(Ka-band?Single?Access)鏈路也是采用單脈沖跟蹤系統(tǒng)，跟蹤精度高達1密位，是目前所知的精度最高的空間跟蹤系統(tǒng)。在目前的單脈沖跟蹤系統(tǒng)中，若采用振幅和差單脈沖測角或采用相位和差單脈沖測角，角誤差信號都是由一個和信號與一個差信號比較確定的。從測角誤差分析角度來看，對于一個目標回波信號，只有一個誤差信號，為了提高跟蹤距離和測量精度，或為了提供多普勒分辨，角誤差信號只能通過多個目標回波信號來共同確定，這無疑會增加獲取角誤差信號的時間。

另一方面，在天線研究領域新型天線形式的研究推動了新型雷達系統(tǒng)的研究。時間調(diào)制技術在陣列天線方面的引入帶來了為實現(xiàn)低副瓣乃至超低副瓣帶來了極大的方便。在時間調(diào)制陣列天線的研究中，各種不同策略的時間序列調(diào)制方式為時間調(diào)制天線陣在各種應用背景下的應用(包括在精密角跟蹤雷達系統(tǒng))提供了新的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明鑒于上述技術背景而實現(xiàn)，目的在于提供一種基于時間調(diào)制天線陣的單脈沖雷達系統(tǒng)，其新穎性在于同時和差波束在各自不同頻率上實現(xiàn)，接收一個目標回波時能得到兩個高頻角誤差信號，接收和差波束性能較傳統(tǒng)天線陣易于控制，獲取角誤差信號時間短，在相同時間內(nèi)獲得的角跟蹤精度高的特點。

為了描述方便，我們首先對所用術語作如下定義。

環(huán)流器：指用于將發(fā)射機與接收機進行隔離的裝置。

收發(fā)開關：指用于與環(huán)流器協(xié)同工作時，起到收發(fā)通道轉(zhuǎn)換和隔離的作用。當發(fā)射機送來高頻大功率脈沖時，它能關閉接收機輸入端，讓高頻大功率脈沖送到天線，經(jīng)天線發(fā)射出去；當接收目標回波信號時，它能切斷發(fā)射機端口，接通接收機輸入端，使回波信號直接進入接收機。

CPLD(復雜可編程邏輯器件)電路：指在本發(fā)明中為每個天線單元生成時間序列的數(shù)字邏輯電路。

高速射頻開關：指按照CPLD產(chǎn)生的時間序列工作的單刀單擲射頻吸收性開關。

移相器：指用于調(diào)節(jié)天線單元饋電相位的器件。

可變幅度衰減器：指用于調(diào)節(jié)天線單元饋電幅度的器件。

天線子陣：指作為多天線陣列的一部分相對獨立的天線部件，它構成一個子天線系統(tǒng)。

線性中放：指用于將中頻信號進行線性放大的器件。

相位檢波器：指能夠?qū)⒏哳l角誤差信號轉(zhuǎn)換成直流誤差電壓的器件。

本發(fā)明提供一種基于時間調(diào)制天線陣的單脈沖雷達系統(tǒng)，它包括以下基本方案和改進方案，所述的基本方案如下：

基本方案：

一種基于時間調(diào)制天線陣的單脈沖雷達系統(tǒng)，角跟蹤體制采用幅度和差單脈沖體制。它包括由收發(fā)共用的天線單元1組成的天線陣，其中每個天線單元1都接有環(huán)流器2和收發(fā)開關4。天線單元間距和靜態(tài)激勵幅度作為設計參量確定和差波束的性能。所述的每個天線單元1還接有低噪聲放大器3，移相器5，高速射頻開關7，可變幅度衰減器8。如圖1所示，所述的高速射頻開關7受CPLD(復雜可編程邏輯器件)電路6的控制。圖1所示的接收機9中包含有一分三的功分器10，輸出的三路射頻信號分別由三個本振頻率不同的本振信號經(jīng)混頻器11混頻后送至中心頻率為f_I的中頻濾波器后分別得到中心頻率和正負第一邊帶上的中頻信號，三路中頻信號送至線性中頻放大器12，各線性中頻放大器12的放大增益統(tǒng)一受自動增益控制電路13控制。中頻和支路信號送至包絡檢波器14，兩路中頻差信號送至相位檢波器15。相位檢波器15獲得的角誤差信號送至波束控制器或雷達伺服機構16，如圖2所示。

所述的改進方案包括如下十五種：

第一種改進方案：

它是將所述基本方案中的基于幅度和差單脈沖體制的雷達接收機9替換為基于相位和差單脈沖體制的雷達接收機，以實現(xiàn)目標角信息的提取，如圖3所示。

第二種改進方案：