[發(fā)明專利]多波段多波束船載衛(wèi)星氣象信息接收和風場探測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110046630.2
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112558075A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 王選鋼;黃軼;高細橋;張加坤;鄢波
• 申請（專利權）人: 成都錦江電子系統(tǒng)工程有限公司
• 主分類號: G01S13/95
• 分類號: G01S13/95
• 代理公司: 成都立新致創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 51277
• 代理人: 周方建

本發(fā)明涉及多波段多波束船載衛(wèi)星氣象信息接收和風場探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由相控陣天線、衛(wèi)星接收設備、風廓線雷達組成，相控陣天線用于將衛(wèi)星氣息信息傳輸至衛(wèi)星接收設備，實現(xiàn)風廓線雷達信號收發(fā)；天線陣列由單元天線按照矩形排列組成，每個單元天線包含L1、L2、C三個頻段，并支持多種極化；衛(wèi)星接收設備與相控陣天線連接用于接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收、解包、快視及存儲，風廓線雷達采用5波束模式，用于獲取艦面5000米高度以下空中風速、風向和Cn²，并根據(jù)艦姿態(tài)信息實時修正波束指向與風向風速，本方案采用相控陣天線實現(xiàn)衛(wèi)星氣象信號的多波段多波束接收，同時降低運動狀態(tài)造成的信號接收誤差。

技術領域

本發(fā)明涉及氣象衛(wèi)星領域，具體涉及一種多波段多波束船載衛(wèi)星氣象信息接收和風場探測系統(tǒng)。

背景技術

氣象水文是戰(zhàn)場制勝的重要因素，戰(zhàn)場既是軍事力量的對抗，也是探測預報戰(zhàn)場的競爭，這對氣象觀測系統(tǒng)的機動性、全方位探測提出了更高要求。海軍是唯一的一種既可以在深水和高空、又可以在陸地和海洋活動的武裝力量，需要開展深入細致的水文氣象保障工作，系統(tǒng)需能獲取全方位的氣象數(shù)據(jù)，并對核心區(qū)域風場進行精細實時探測。

氣象衛(wèi)星實現(xiàn)全球高分辨率觀測，具備全天時和全天候能力。艦船上安裝的氣象衛(wèi)星接收處理設備，作為綜合氣象水文系統(tǒng)的重要組成部分，可實時接收處理全天候、大范圍實地觀測的靜止和極軌氣象衛(wèi)星資料，為飛機起降、艦船航行氣象保障提供了有力氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)支持。從氣象保障角度考慮，多功能氣象衛(wèi)星接收處理設備將以接收我國自主氣象衛(wèi)星（總參氣象衛(wèi)星、風云系列民用氣象衛(wèi)星）為主，接收國外氣象衛(wèi)星為輔，為天氣監(jiān)測、預報和保障及時提供多光譜和高光譜的微光、可見光、紅外、微波等波段成像和（或）垂直探測資料。風廓線雷達提供大氣水平風場、垂直風場、風切變狀況等氣象資料，且大多數(shù)資料以廓線的形式給出，在航空飛行安全保障、軍事國防等諸多領域都發(fā)揮著重要作用。

目前傳統(tǒng)的氣象衛(wèi)星接收設備一般采用機械掃描跟蹤方式，難以實現(xiàn)動態(tài)接收數(shù)據(jù)，或者說動態(tài)接收的數(shù)據(jù)存在極大的錯誤，同時無法實現(xiàn)多波段多波束的信號接收。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種多波段多波束船載衛(wèi)星氣象信息接收和風場探測系統(tǒng)，采用相控陣天線實現(xiàn)衛(wèi)星氣象信號的多波段多波束接收，降低運動狀態(tài)下造成的信號接收誤差，同時實現(xiàn)艦面上空風廓線探測。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：

一種多波段多波束船載衛(wèi)星氣象信息接收和風場探測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由相控陣天線、衛(wèi)星接收設備、風廓線雷達組成；

所述相控陣天線由天線陣列、TR組件、饋電網(wǎng)絡、波控電源、C波段下變頻器組成，用于將氣息信息傳輸至衛(wèi)星接收設備；所述天線陣列由單元天線按照矩形排列組成，每個單元天線包含L1、L2、C三個頻段，并支持多種極化；

所述衛(wèi)星接收設備與相控陣天線連接用于接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星數(shù)據(jù)的接收、解包、快視及存儲；快視表示將衛(wèi)星數(shù)據(jù)快速形成圖片，衛(wèi)星領域通用用語。

所述風廓線雷達采用1個天頂波束和4個分別與天頂成15°夾角的方位波束的5波束模式，用于獲取艦面5000米高度以下空中風速、風向和Cn²，并根據(jù)艦姿態(tài)信息實時修正波束指向與風向風速。Cn2：大氣折射率結構常數(shù)（風廓線探測中的專用名詞和表示方法）。

進一步的，所述單元天線采用4個C波段天線與1個L波段天線共口徑設計，L波段天線采用L1、L2頻段的雙頻雙線極化，C波段天線采用雙層貼片實現(xiàn)15%帶寬，L波段天線采用雙層貼片實現(xiàn)雙頻工作。

進一步的，所述L波段天線的貼片呈十字形分布，4個C波段天線的貼片分列于十字形所隔開的四個區(qū)域中。

進一步的，所述C波段天線間距，布陣方式為三角陣與矩形陣混合構成，該陣列中C波段天線單元4328個，L波段單元1082個。