[實用新型]雙偏振天氣雷達收發系統結構布局

有效

• 申請號: 201220707836.1
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN202995031U
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 段生記;張敏強;王玉;李春化
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S13/95
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于機械電子融合技術領域，涉及一種雙偏振天氣雷達收發系統結構布局。

背景技術

雙偏振天氣雷達的工作原理：通過天饋線向天空的云層輻射電磁波波束，電磁波探測氣象現象并反射回波，接收機不失真地線性接收并放大氣象回波，回波中包含水平極化分量和垂直極化分量，接收后經過數據處理解算出天氣目標的氣象參數，為了區分水粒子的種類，要求雷達能夠將雷達極化矢量分解成水平極化分量和垂直極化分量，以確定所探測氣象粒子的極化參數和對粒子進行分類。

國內現有的雙偏振天氣雷達的結構布局都是將發射機、接收機等設備安裝布置在一個電子機柜內，電子機柜安裝在靠近天線的某個位置，電子機柜和天線系統分離。在雷達系統搭建時，電子機柜內的設備用波導與天線系統的饋線相連，一個支路為發射機與饋線的發射口連接，另兩個支路是接收機分別與饋線部分的水平接收口和垂直接收口相連接。由于雙偏振氣象雷達均采用方位和俯仰兩維機械掃描形式，這樣就需在接收波導支路上增加雙路方位旋轉關節和雙路俯仰旋轉關節，旋轉關節的引入除了對水平/垂直兩路接收信號幅度和相位一致性影響非常大以外，天線旋轉時，信號的幅度和相位會隨著旋轉角度發生變化。

雙偏振天氣雷達要求水平接收支路和垂直接收支路的相位一致性很高，相位一致度小于1°。目前國內的雙路波導旋轉關節相位一致性的技術水平能達到4°，而國外的雙路波導旋轉關節相位一致性的技術水平能達到1°，但是價格十分昂貴，且對安裝要求很高，不能滿足雙偏振天氣雷達成本要求。國內現有的雙偏振天氣雷達均采用了波導旋轉關節，導致測出氣象粒子的雙偏振參數誤差較大。不僅不同型號的雷達給出的氣象粒子的極化參數離散度較大，同一型號不同批次的雷達也會出現較大的極化測量參數誤差。

基于以上問題的分析，如果能保證兩個接收支路不使用波導旋轉關節，而且還要保證接兩路接收波導的電長度尺寸相同，就能滿足雷達指標要求。

另外如果天氣雷達為車載機動式雷達，在雷達撤收運輸時，還要求天線和天線座能倒伏在車載設備艙內。如果將收發機柜和天線分離，每次雷達撤收時，都需要拆掉一段波導；每次雷達架設時，都需要將拆掉的波導連接到雷達的發射支路和接收支路中，這樣會增加天氣雷達的架設時間，還會降低雷達的可靠性。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種雙偏振天氣雷達收發系統結構布局，將收發系統中集成高的電子設備安裝至天線背部的電子機箱內。用于解決天氣雷達接收兩路信號相位一致度的技術問題。

技術方案

一種雙偏振天氣雷達收發系統結構布局，其特征在于：電子機箱3安裝在天線1的背部中心部位，電子機箱3的左右側壁上連接天線的俯仰軸，后壁對應饋線的位置開波導連接口；所述電子機箱3的內部設有接收機4，接收機前端9，電源5，IFD數字中頻模塊6、發射機系統7、信號處理器8和發射機散熱風扇13；所述接收機前端9位于電子機箱的后壁，通過電長度相同的第一彎波導11和第二彎波導12分別與饋線的兩個接收口相連；所述接收機系統和發射機系統與天線饋線間相對位置固定不變；所述發射機通過發射波導10與饋線的發射口連接。

所述電子機箱3的中心為電源5，左右兩側分別為接收機4和固態發射機系統7，IFD數字中頻模塊6設在電源5之上；信號處理器8位于接收機4的上部，發射機系統7的上部設有發射機散熱風扇13。

有益效果

本發明提出的一種雙偏振天氣雷達收發系統結構布局，在設計雙偏振天氣雷達站時，將頻率源系統、發射機系統、接收機系統和信號處理器等設備安裝在天線背部電子機箱內，該機箱與天線系統固連一體進行俯仰運動，實現天氣雷達的工作掃描。同時由于發射支路和兩個接收支路都用波導連接，沒有波導旋轉關節，而且兩路接收連接波導的電長度也一致。采用了這種結構布局形式，消除了波導旋轉關節，降低了由于波導旋轉關節引起的相位和幅度不一致性帶來的測量誤差。由于取消了波導旋轉關節，對于有效解決接收兩路相位一致性要求高的技術難題出現了意想不到的技術效果，滿足了雷達系統接收水平極化分量和垂直極化分量一致性的技術指標要求。

與現有技術相比，本發明雙偏振天線雷達收發系統結構布局具有如下特點：

（1）與現有雙偏振天氣雷達天線收發系統布局方式相比，發射支路和接收支路上取消了旋轉關節，滿足了水平/垂直兩路接收信號相位一致性。大大提高了雷達的測量精度。

（2）采用了體積較小的固態發射機，將發射系統、接收系統等設備安裝在天線背部的電子機箱內，發射支路和接收支路都不包含波導旋轉關節，提高了該雷達的可靠性和設備集成度；顯著改善了雷達架設撤收的便捷性。