[實(shí)用新型]一種對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120545637.0
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN202423559U
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁學(xué)東;李佳
• 申請（專利權(quán)）人: 北京敏視達(dá)雷達(dá)有限公司
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q1/36
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所 11303
• 代理人: 遆俊臣

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及雷達(dá)探測領(lǐng)域，特別是涉及一種對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣。

背景技術(shù)

對流層風(fēng)廓線雷達(dá)電掃描天線陣是現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用于晴空大氣探測的成功范例。由于晴空大氣的無線電回波極其微弱，所以需要采用各種方法提高信號的檢測能力，其中對流層風(fēng)廓線雷達(dá)采用的是大口徑天線陣和波束電掃描。對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣的陣元有振子天線、八木天線、微帶天線等，天線有反射拋物面和天線陣，根據(jù)使用場合選用合適的配置。一般對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣口徑都很大，陣元很多，波束電掃描時(shí)天線陣饋電網(wǎng)絡(luò)十分復(fù)雜及昂貴。所以對于業(yè)務(wù)應(yīng)用的對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣大多采用在保證系統(tǒng)性能的前提下簡化設(shè)計(jì)的思路，生成各種類型的實(shí)用天線陣，一方面節(jié)省成本，另一方面提高系統(tǒng)可靠性和減輕維護(hù)經(jīng)費(fèi)。

美國國家海洋和大氣管理局(National?Oceanic?and?Atmospheric?Administration，NOAA)的風(fēng)廓線儀示范網(wǎng)(WPDN：Wind?Profiler?Demonstration?Network)所用天線陣稱為CoCo(同軸共面)天線陣，該天線系統(tǒng)由兩個(gè)完全相同的面陣相互軸向正交，上下重疊構(gòu)成。現(xiàn)有的WPDN風(fēng)廓線儀天線排布中：西北-東南走向的平行CoCo線陣是上面陣，生成東波束和西波束；東北-西南走向的平行CoCo線陣是下面陣，生成北波束、南波束和垂直波束。每個(gè)面陣由20行線陣組成，其中兩端各4行由2個(gè)子線陣組成，其他各行由3個(gè)子線陣組成，每個(gè)面陣共有52個(gè)子線陣，每個(gè)子線陣由12個(gè)半波振子組成。上面陣和下面陣上下重疊，相互成90度正交排列，陣面下四分之一波長處有地平面。由于每個(gè)子線陣只需一個(gè)饋電口，所以大大簡化了饋電網(wǎng)絡(luò)。子線陣由天線罩包裹，內(nèi)部充干燥氮?dú)猓_保子陣防雨，防潮。該方案采用特殊的CoCo天線陣既達(dá)到性能指標(biāo)要求，又大大簡化饋電網(wǎng)絡(luò)和生產(chǎn)、安裝過程。

但是，在實(shí)際使用中卻發(fā)現(xiàn)，上述WPDN風(fēng)廓線儀對低模式高端(5-7公里)探測能力差，經(jīng)常檢測不出有用信號，如何能創(chuàng)設(shè)一種可彌補(bǔ)5-7公里處探測能力不足的新型結(jié)構(gòu)的對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣，已成為當(dāng)前本領(lǐng)域亟需改進(jìn)的目標(biāo)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣，具有更大口面，提高雷達(dá)系統(tǒng)探測威力，同時(shí)克服現(xiàn)有的WPDN風(fēng)廓線儀對低模式高端(5-7公里)探測能力不足的缺點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型一種對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣，由兩個(gè)完全相同的面陣相互軸向正交、上下重疊構(gòu)成，每個(gè)面陣由30行線陣組成，其中兩端各6行線陣分別由2個(gè)子線陣組成，其他各行線陣由3個(gè)子線陣組成；每個(gè)子線陣由12個(gè)半波輻射元組成。

作為本實(shí)用新型的一種改進(jìn)，所述的子線陣長度為3.89m，線陣間距為0.428m，線陣內(nèi)子線陣周期為4m。

所述的天線陣的尺寸為12×12.8m²，天線口面為130m²。

所述的半波輻射元是長度等于二分之一波長的振子天線。

所述的半波輻射元兩兩相接時(shí)，其粗細(xì)外導(dǎo)體對換。

所述的組成兩端各6行線陣的2個(gè)子線陣通過行分配電纜連接于同一耦合器；組成其它各行線陣的3個(gè)子線陣通過行分配電聯(lián)連接于同一功分器。

采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、本實(shí)用新型仍采用WPDN的CoCo天線陣類型，在滿足性能指標(biāo)的要求下，還具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好、生產(chǎn)方便、成本低、維護(hù)工作量小等優(yōu)點(diǎn)；

2、本實(shí)用新型根據(jù)子線陣頻率不同，對子線陣的尺寸做了修改，由30行線陣組成，子線陣數(shù)目增大至78個(gè)，行間距適當(dāng)減小，天線陣口面增大至1.4倍，發(fā)射和接收能力也提高1.4倍，結(jié)合發(fā)射功率的提高，整體雷達(dá)威力可提高2.24倍，大大改善了5-7公里的探測能力；

3、本實(shí)用新型重新設(shè)計(jì)口面場分布，根據(jù)陣面設(shè)置設(shè)計(jì)饋電網(wǎng)絡(luò)加權(quán)方案，以得到最好的天線性能指標(biāo)，尤其是增益、波束寬度和副瓣電平，改善了天線性能，因此更加適于實(shí)用。

附圖說明

上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣的排布示意圖。

圖2是本實(shí)用新型對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣的上、下面陣組合俯視圖。

圖3是本實(shí)用新型對流層風(fēng)廓線雷達(dá)天線陣的實(shí)測大氣水平風(fēng)廓線圖。

具體實(shí)施方式