[發明專利]一種隨機極化雷達系統

在審

• 申請號: 202110794572.1
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113589248A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 楊杰芳;張云華;李東;石曉進
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

1.一種隨機極化雷達系統，其特征在于，該系統包括：天線子系統、射頻子系統、綜合電子系統、配電子系統和地檢子系統；

所述天線子系統，用于將射頻子系統輸出的波形正交的兩路射頻隨機信號同時向空間輻射出去，合成隨機極化信號；還用于接收兩路極化正交的目標回波信號并傳導至射頻子系統；

所述射頻子系統，用于將綜合電子系統產生的波形正交的兩路中頻隨機信號分別進行上變頻、濾波和放大，得到波形正交的兩路射頻隨機信號，然后輸出至天線子系統；還用于將天線子系統接收的兩路極化正交的目標回波分別進行下變頻、濾波、放大和IQ解調處理，得到兩路基帶回波信號，輸出給綜合電子系統進行采樣量化；還用于產生系統所需要的本振信號和參考時鐘；

所述綜合電子系統，用于根據地檢子系統發送的控制指令，產生波形正交的兩路中頻隨機信號，并將其發送至射頻子系統；還用于對射頻子系統輸出的兩路基帶回波信號進行采樣量化，并將量化后的基帶回波信號傳輸至地檢子系統；

所述配電子系統，用于對射頻子系統和綜合電子系統供電；

所述地檢子系統，用于人機交互，發送指令至綜合電子系統，實現對隨機極化雷達系統的控制；并接收綜合電子系統輸出的量化后的基帶回波信號。

2.根據權利要求1所述的隨機極化雷達系統，其特征在于，所述天線子系統包括：發射天線和接收天線，二者均為正交雙極化天線；

所述發射天線，用于傳導射頻子系統輸出的波形正交的兩路射頻隨機信號同時向空間輻射出去，合成隨機極化信號；

所述接收天線，用于同時接收兩路極化正交的目標回波信號并傳導至射頻子系統。

3.根據權利要求2所述的隨機極化雷達系統，其特征在于，所述發射天線和接收天線均采用雙線極化天線，該雙線極化天線包括圓錐喇叭天線和正交耦合器；正交模耦合器與圓錐喇叭連接；

所述圓錐喇叭天線，用于作為空間輻射信號的發射端和接收端；

所述正交模耦合器，用于實現垂直極化和水平極化分離。

4.根據權利要求1所述的隨機極化雷達系統，其特征在于，所述射頻子系統包括：雙通道發射上變頻，雙通道接收機和頻率綜合器；

所述雙通道發射上變頻，用于將綜合電子系統產生的波形正交的兩路中頻隨機信號分別進行上變頻、濾波和放大，得到波形正交的兩路射頻隨機信號，然后輸出至發射天線；

所述雙通道接收機，用于將接收天線接收的兩路極化正交的目標回波分別進行下變頻、濾波、放大和IQ解調處理，得到兩路基帶回波信號，輸出給綜合電子系統進行采樣量化；

所述頻率綜合器，用于產生雙通道發射上變頻、雙通道接收機的本振信號，綜合電子系統的參考時鐘和IQ調制本振信號。

5.根據權利要求4所述的隨機極化雷達系統，其特征在于，所述雙通道發射上變頻包括：第一發射上變頻和第二發射上變頻；

所述第一發射上變頻，用于將綜合電子系統產生的其中一路的中頻隨機信號進行上變頻、濾波和放大，得到第一射頻隨機信號，連接至發射天線的H極化端口；

所述第二發射上變頻，用于將綜合電子系統產生的其中另一路的中頻隨機信號進行上變頻、濾波和放大，得到第二射頻隨機信號，連接至發射天線的V極化端口。

6.根據權利要求4所述的隨機極化雷達系統，其特征在于，所述雙通道接收機包括：第一接收機和第二接收機；第一接收機連接至接收天線的H極化端口，第二接收機連接至接收天線的V極化端口；

所述第一接收機，用于將接收天線接收的H極化目標回波信號進行下變頻、濾波、放大和IQ解調處理，得到其中一路的基帶回波；

所述第二接收機，用于將接收天線接收的V極化目標回波信號進行下變頻、濾波、放大和IQ解調處理，得到其中另一路的基帶回波。

7.根據權利要求1所述的隨機極化雷達系統，其特征在于，所述綜合電子系統主要包括：FPGA、4路數字模擬轉換器、2路IQ調制器和4路模擬數字轉換器；

綜合電子系統通過串口接收地檢子系統發送的控制指令，產生各類工作時序；

綜合電子系統輸出雙通道接收機的增益控制碼值；

在FPGA內產生第一隨機信號的I路和Q路，第二隨機信號的I路和Q路；第一隨機信號和第二隨機信號波形正交；然后，通過4路數字模擬轉換器分別對第一隨機信號的I路和Q路，以及第二隨機信號的I路和Q路進行數模轉換，再通過2路IQ調制器，產生兩路中頻隨機信號，并將其發送至雙通道發射上變頻；

4路模擬數字轉換器分別將第一接收機的基帶回波信號I1和Q1，第二接收機的基帶回波信號I2和Q2進行采樣量化，得到量化后的基帶回波信號，然后再傳輸至FPGA，在FPGA內按照預先設定的格式組成數據幀，通過光纖和對應的光纖接口傳輸到地檢子系統。