本實用新型屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超高頻雷達天線陣列方向圖測量裝置。

背景技術(shù)：

超高頻雷達可用于河流流速的遠程測量，基于Barrick推導(dǎo)的水面一階散射方程和流速引起的多普勒頻移可以推算出流速的大小，然而流速具體在河道哪個方位則需要進行回波到達角估計，常用的估計方法有波束形成、多重信號分類(MUSIC)算法、子空間類算法等。然而這些算法均需要精確的天線陣列導(dǎo)向矢量，如果導(dǎo)向矢量不準(zhǔn)確，則會出現(xiàn)角度估計偏差。而天線陣列導(dǎo)向矢量受到陣列周圍電磁環(huán)境、溫度、建筑物等影響，往往表現(xiàn)出不穩(wěn)定的特性。陣列方向圖決定了其導(dǎo)向矢量，因此準(zhǔn)確的測量和計算天線陣列的方向圖是計算陣列導(dǎo)向矢量的前提。

陣列方向圖測量方法分為有源測量和無源測量，有源測量是使用信號源發(fā)射待測信號繞陣列旋轉(zhuǎn)一周，然后計算陣列的幅度和相位，繼而得到陣列方向圖，無源測量則是利用雷達的回波特性對陣列的方向圖進行估計。相對于有源測量方式，無源測量的精度要低很多，且受到環(huán)境影響較大。傳統(tǒng)的有源測量方法主要是將信號源放在船上，駕駛船繞著天線陣列行駛，同時記錄船所在的位置，該方法很不靈活，且不能在線式測量，對操作人員的要求較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種超高頻雷達天線陣列方向圖測量裝置。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種超高頻雷達天線陣列方向圖測量裝置， 包括信號發(fā)生裝置和待測量超高頻雷達系統(tǒng)；

信號發(fā)生裝置包括單片機、信號源、GPS模塊、無線串口1、發(fā)射天線、串口天線1和電源模塊；單片機分別與信號源、GPS模塊連接，信號源與發(fā)射天線連接，GPS模塊、無線串口1和串口天線1依次連接；

待測量超高頻雷達系統(tǒng)包括依次連接的接收天線陣列、超高頻接收機、無線串口2和串口天線2。

所述信號源采用AD9910作為核心器件，產(chǎn)生340MHz單頻信號經(jīng)過放大濾波后輸入到發(fā)射天線。

所述發(fā)射天線為鞭狀全向天線，長度為34cm，天線增益為5dBi。

所述單片機采用TI公司超低功耗處理器MSP430G2553，工作電流小于2mA。

所述GPS模塊選用Trimble公司的Thunderbolt E系列，在開闊環(huán)境下定位精度達到±5米。

所述無線串口1和無線串口2均采用zigbee模塊，發(fā)射功率為250mW，最遠傳輸距離達到1千米。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果：

1、本實用新型電路結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，可以固定在小型無人機上，操作人員遙控?zé)o人機即可完成陣列方向圖的測量。

2、本實用新型將位置信息通過無線串口實時上傳給雷達，因此雷達可以在線式計算出陣列的方向圖。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2為本實用新型應(yīng)用在實際測量中雷達收到的回波譜。

圖3為本實用新型測量得到的天線陣列方向圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明：

如圖1所示本實用新型包括信號發(fā)生裝置和待測量超高頻雷達系統(tǒng)，信號發(fā)生裝置由單片機、信號源、GPS模塊、無線串口1、發(fā)射天線、串口天線1和電源模塊組成，其中單片機、信號源和發(fā)射天線依次連接，單片機、GPS模塊、無線串口1和串口天線1依次連接。待測量超高頻雷達系統(tǒng)由依次連接的接收天線陣列、超高頻接收機、無線串口2和串口天線2組成。

信號源采用AD9910作為核心器件，產(chǎn)生340MHz單頻信號經(jīng)過放大濾波后輸入到發(fā)射天線。發(fā)射天線使用鞭狀全向天線，長度為34cm，天線增益為5dBi。單片機使用TI公司超低功耗處理器MSP430G2553，工作電流小于2mA。GPS模塊選用Trimble公司的Thunderbolt E系列，在開闊環(huán)境下定位精度達到±5米。無線串口使用zigbee模塊，發(fā)射功率為250mW，最遠傳輸距離達到1千米。

在本實施例中，將本實用新型固定在船只上，駕駛船只繞著天線陣列行駛。單片機完成信號源和GPS模塊的初始化，配置信號源工作在單頻模式，輸出340MHz、20dBm的單頻信號，GPS模塊實時地將位置信息通過無線串口傳輸?shù)嚼走_，雷達根據(jù)位置信息確定當(dāng)前波達方向，并將陣列接收到的信號相對于第一個天線歸一化，即可得到陣列的幅度信息和相位信息，也就是陣列方向圖。

本實施例中，船只繞著天線陣列來回行駛了兩次，確保不會出現(xiàn)角度遺漏。圖2是在測量過程中的雷達回波譜，從圖中可以看出，雷達回波信噪比高于70dB，這保證了方向圖的測量精度。

圖3是最終得到的陣列方向圖，超高頻雷達使用八木天線組成3元均勻線性陣列，天線的主瓣寬度為45度，且陣列兩邊的天線法相向外張開30度，實際測量的陣列方向圖形狀基本滿足八木天線的理想方向圖，同時通道1和通道3的主波瓣也向外張開了大約30度。