機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，其包括正交模；還包括單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與正交模間設(shè)置接收機(jī)、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器及功分器，功分器與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)間設(shè)置取能器；取能器的第一端口與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的輸出端連接，取能器的第二端口與功分器的第一端口連接，取能器的第三端口與接收機(jī)連接；單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的輸入端通過方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與發(fā)射機(jī)的輸出端連接。本實(shí)用新型能減少俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的數(shù)量，縮短接收饋線的傳輸距離，降低收發(fā)饋線總損耗，提高多路饋線的一致性，提高雷達(dá)探測性能。
【專利說明】機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種雷達(dá)饋線系統(tǒng)，尤其是一種機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，屬于雷達(dá)探測的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在雷達(dá)探測領(lǐng)域中，為了完成對目標(biāo)的探測，雷達(dá)整機(jī)一般由以下幾個(gè)部分組成:發(fā)射、接收、天饋線、信號處理、終端、電源、監(jiān)控等分系統(tǒng)。對于機(jī)械式掃描雷達(dá)，為了完成對目標(biāo)的掃描還必須要有天線傳動機(jī)構(gòu)和伺服分系統(tǒng)。
[0003]特別地，脈沖式發(fā)射的雷達(dá)，為了確保探測的性能，雷達(dá)發(fā)射機(jī)的功率、設(shè)備量一般均很大，當(dāng)設(shè)備量大到無法將雷達(dá)發(fā)射機(jī)設(shè)置在天線上時(shí)，必須要用波導(dǎo)等饋線系統(tǒng)將微波信號傳輸?shù)教炀€，以向空中發(fā)射出去。由于機(jī)械式掃描天線工作時(shí)，一般需要做方位和俯仰的運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，雷達(dá)波導(dǎo)饋線系統(tǒng)中少不了兩個(gè)關(guān)鍵器件:方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。這些波導(dǎo)等饋線器件的性能(比如損耗、駐波、穩(wěn)定性等)直接影響雷達(dá)的收發(fā)性能指標(biāo)，特別是對于采用雙發(fā)雙收體制的雙偏振雷達(dá)，由于收發(fā)通道有兩路，方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)必須是雙路的，俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)雖然可以用單路的，但必須用兩個(gè)。雙路饋線的一致性是雙偏振雷達(dá)能否實(shí)現(xiàn)有效探測成敗的關(guān)鍵。
[0004]如圖1所示，首先發(fā)射機(jī)10產(chǎn)生的大功率微波，所述大功率微波通過取能器11、功分器7將微波分成功率相同的兩路微波發(fā)射信號，并分別從功分器7的第二端口及第三端口輸出，每路微波信號通過第一環(huán)形器6的第一端口和第二環(huán)形器8的第一端口輸入,(圖1中所示以四端口環(huán)形器為例，端口間傳輸特性是:第一端口到第二端口、第二端口到第三端口、第三端口到第四端口、第四端口到第五端口方向可正常傳輸，理論上幾乎沒有損耗；上述反方向或不是相鄰間的端口理論上是隔離的);再從第一環(huán)形器6的第二端口及第二環(huán)形器8的第二端口輸出，通過方位雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)5并分別經(jīng)水平支路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2和垂直支路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4傳送到正交模3的第一端口和正交膜3的第二端口 ；正交模3將輸入的兩路正交極化信號合成一路從所述正交膜3的第三端口輸出，經(jīng)饋源喇叭I通過天線將具有雙線偏振的脈沖微波信號向空間發(fā)射出去。
[0005]接收時(shí)是上述路徑的相反過程，兩路回波信號分別從第一環(huán)形器6的第二端口和第二環(huán)形器8第二端口輸入，從第一環(huán)形器6的第三端口及第二環(huán)形器8的第三端口進(jìn)入接收機(jī)13，以進(jìn)行放大、混頻、采樣和信號處理。對于中頻相參雷達(dá)在雷達(dá)發(fā)射時(shí)，接收機(jī)13從取能器11將接收到的發(fā)射脈沖信號進(jìn)行取樣，作為發(fā)射的樣本信號與接收到的信號進(jìn)行相關(guān)的信號處理操作，完成中頻相參雷達(dá)雙偏振雷達(dá)的相關(guān)功能。
[0006]以上是其饋線信號的傳輸過程，由于是雙發(fā)雙收體制，在饋線器件選擇上俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可以是單路的，但必須用兩個(gè)，即必須包含水平支路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2及垂直支路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4 ;而且為了確保性能的一致性，往往需要嚴(yán)格的“配對”:要求旋轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)性能起伏盡量小；“方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)”必須要用一個(gè)雙路的，對其性能要求極高。除了要求旋轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)性能起伏盡量小以外，還要求兩個(gè)支路間的隔離度要高，就目前國內(nèi)外技術(shù)而言，還無法做得很高，總存在相互間的串?dāng)_。另外，由于所有的大功率的微波傳輸一般均要用波導(dǎo)傳輸，雷達(dá)主機(jī)與天線之間距離相對都較遠(yuǎn)，波導(dǎo)的傳輸損耗、駐波等性能的變化也是不可忽視的。上述問題的存在對雙偏振雷達(dá)是非常不利的，目前這些問題是業(yè)內(nèi)的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，能減少俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的數(shù)量，縮短接收饋線的傳輸距離，降低收發(fā)饋線總損耗，提高多路饋線的一致性，提高雷達(dá)探測性能。
[0008]按照本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案，所述機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，包括正交模；還包括單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與正交模間設(shè)置接收機(jī)、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器及功分器，所述功分器與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)間設(shè)置取能器；
[0009]功分器的第二端口與第一環(huán)形器的第一端口連接，功分器的第三端口與第二環(huán)形器的第一端口連接，第一環(huán)形器的第二端口與正交模的第一端口連接，第一環(huán)形器的第三端口與接收機(jī)連接；第二環(huán)形器的第二端口與正交模的第二端口連接，第二環(huán)形器的第三端口與接收機(jī)連接；取能器的第一端口與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的輸出端連接，取能器的第二端口與功分器的第一端口連接，取能器的第三端口與接收機(jī)連接；單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的輸入端通過方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與發(fā)射機(jī)的輸出端連接。
[0010]所述正交模的第三端口與饋源喇叭連接。
[0011]所述第一環(huán)形器的第四端口與第一負(fù)載連接，第二環(huán)形器的第四端口與第二負(fù)載連接。
[0012]所述接收機(jī)的與信號處理電路連接，信號處理電路與終端連接。
[0013]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):將接收機(jī)、第一環(huán)形器、第二環(huán)形器、取能器和正交模部分設(shè)置在單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與饋源喇叭之間的位置，完成中頻相參雙偏振雷達(dá)的工作過程，從而可以避免使用價(jià)格昂貴但性能又不理想的方位雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及兩個(gè)必須嚴(yán)格配對俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，只需選用兩個(gè)常規(guī)的單路的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)間無需配對，使用方便。
[0014]另外，雖然單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)及方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在工作時(shí)若存在因旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致性能有所起伏的現(xiàn)象時(shí)，由于是在功分器輸入端的前面，因此，對兩個(gè)發(fā)射通道的一致性沒有影響；接收通道由于設(shè)置在單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與饋源喇叭之間，沒有經(jīng)過上述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和較長波導(dǎo)的傳輸，能保證兩個(gè)接收通道的一致性，提高機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收體制下的中頻相參雙偏振雷達(dá)的整機(jī)性能，結(jié)構(gòu)緊湊，能減少俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的數(shù)量，縮短接收饋線的傳輸距離，降低收發(fā)饋線總損耗。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為現(xiàn)有雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0017]附圖標(biāo)記說明:1_饋源喇叭、2-水平支路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、3-正交模、4-垂直支路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、5-方位雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、6-第一環(huán)形器、7-功分器、8-第二環(huán)形器、9-第一負(fù)載、10-發(fā)射機(jī)、11-取能器、12-第二負(fù)載、13-接收機(jī)、14-終端、15-信號處理電路、16-單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)及17-方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0019]如圖2所示:為了能減少俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的數(shù)量，縮短接收饋線的傳輸距離，降低收發(fā)饋線總損耗，提高多路饋線的一致性，提高雷達(dá)探測性能，本實(shí)用新型包括正交模3;還包括單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16，所述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16與正交模3間設(shè)置接收機(jī)13、第一環(huán)形器6、第二環(huán)形器8及功分器7，所述功分器7與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16間設(shè)置取能器11 ；
[0020]功分器7的第二端口與第一環(huán)形器6的第一端口連接，功分器7的第三端口與第二環(huán)形器8的第一端口連接，第一環(huán)形器6的第二端口與正交模I的第一端口連接，第一環(huán)形器6的第三端口與接收機(jī)13連接；第二環(huán)形器8的第二端口與正交模3的第二端口連接，第二環(huán)形器8的第三端口與接收機(jī)13連接；取能器11的第一端口與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16的輸出端連接，取能器11的第二端口與功分器7的第一端口連接，取能器11的第三端口與接收機(jī)13連接；單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16的輸入端通過方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17與發(fā)射機(jī)10的輸出端連接。
[0021]具體地，本實(shí)用新型實(shí)施例中，接收機(jī)13包含水平支路接收機(jī)及垂直支路接收機(jī)，將接收機(jī)13、第一環(huán)形器6、第二環(huán)形器8、功分器7設(shè)置于單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16及正交模3之間，即是將接收機(jī)13、第一環(huán)形器6、第二環(huán)形器8、功分器7及取能器11設(shè)置于天線的上部，發(fā)射機(jī)10設(shè)置于雷達(dá)主機(jī)上，發(fā)射機(jī)10通過方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17及單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16與上述位于天線上部的結(jié)構(gòu)連接。其中，第一環(huán)形器6用于水平支路，第二環(huán)形器8用于垂直支路。
[0022]所述正交模3的第三端口與饋源喇叭I連接。所述第一環(huán)形器6的第四端口與第一負(fù)載9連接，第二環(huán)形器8的第四端口與第二負(fù)載12連接。所述接收機(jī)13的與信號處理電路15連接，信號處理電路15與終端14連接。本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述信號處理電路15、終端14與現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)及作用相一致，此處不再詳述。另外，所述饋源喇叭1、正交模3、第一環(huán)形器6、第二環(huán)形器8、功分器7、第一負(fù)載9、第二負(fù)載11、發(fā)射機(jī)10及取能器11的結(jié)構(gòu)均與現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)一致，所述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16及方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17的結(jié)構(gòu)也與現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)一致，只是本實(shí)用新型中采用單路的形式。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例中，第一環(huán)形器6中第一端口與圖中第一環(huán)形器6上標(biāo)注的數(shù)字I對應(yīng)，第一環(huán)形器6中第二端口、第三端口及第四端口分別與圖中第一環(huán)形器6上標(biāo)注的數(shù)字2、3及4對應(yīng)，正交模3、第二環(huán)形器8、取能器11及功分器7的端口描述及標(biāo)注均與第一環(huán)形器6的描述及標(biāo)注對應(yīng)一致，不再逐一對照描述。
[0024]具體地，當(dāng)發(fā)射機(jī)10發(fā)射大功率的脈沖微波信號時(shí)，通過單路的波導(dǎo)將脈沖微波信號傳輸?shù)剿龇轿粏温沸D(zhuǎn)關(guān)節(jié)17和單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16，然后通過單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16再傳輸?shù)饺∧芷?1的第一端口，從取能器11的第二端口傳輸?shù)焦Ψ制?的第一端口 ；功分器7將第一端口輸入的脈沖信號分成特性相同的兩路極化信號，同時(shí)從功分器7第二端口、第三端口輸出，所述從功分器7分出的兩路信號作為水平和垂直兩個(gè)通道的發(fā)射脈沖信號分別傳輸?shù)降谝画h(huán)形器6的第一端口和第二環(huán)形器8的第一端口，并經(jīng)第一環(huán)形器6的第二端口及第二環(huán)形器8的第二端口分別從正交模3的第一端口及正交模3的第二端口輸入，正交模3將輸入的兩路正交極化信號合成一路,并從所述正交模3的第三端口輸出，經(jīng)饋源喇叭I通過天線將具有雙線偏振的脈沖微波信號向空間發(fā)射出去，從而完成了雙偏振雷達(dá)的信號發(fā)射。
[0025]接收時(shí)，天線將接收到的具有雙線偏振信息的脈沖微波信號，并從饋源喇叭I輸入并傳輸?shù)秸荒?第三端口 ；正交模3將第三端口輸入的具有雙線偏振的脈沖微波信號分解成水平和垂直的兩路極化信號，所述分解得到的水平極化信號、垂直極化信號分別從正交模3的第一端口、第二端口輸入第一環(huán)形器6的第二端口、第二環(huán)形器8的第二端口。第一環(huán)形器6將輸入的水平極化信號從第一環(huán)形器6的第三端口輸出，第二環(huán)形器8將輸入的垂直極化信號從所述第二環(huán)形器8的第三端口輸出，即第一環(huán)形器6、第二環(huán)形器8將信號傳輸至接收機(jī)13內(nèi)，完成信號的放大、混頻、采樣、信號處理等工作。對于中頻相參雷達(dá)在雷達(dá)發(fā)射時(shí)，接收機(jī)13從設(shè)置在單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16和功分器7之間的取能器11將接收到的發(fā)射脈沖信號進(jìn)行取樣，作為發(fā)射的樣本信號與接收到的信號進(jìn)行相關(guān)的信號處理操作，完成中頻相參和雙偏振雷達(dá)的相關(guān)功能。
[0026]上述發(fā)射過程中，與現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)的饋線系統(tǒng)相比，只用了兩個(gè)常規(guī)的單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，即只利用單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16及方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17，而無需在方位上使用雙路的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。由于雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)每一路的損耗往往大于單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的損耗，因此，雖然沒有減少饋線長度，但發(fā)射的饋線總損耗還是低于常規(guī)方案。
[0027]對于雙偏振雷達(dá)的有益之處還不僅僅在于發(fā)射的饋線總損耗低，主要在于兩路發(fā)射支路的一致性得到了質(zhì)的提高。首先，對于所使用的兩個(gè)單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)無需“配對”，實(shí)際工作時(shí)就算單個(gè)性能有所起伏，由于尚處于功分器7輸入前端，對兩路發(fā)射支路而言，信號的變化是一致的，有利于提高雙偏振信號處理的精度；由于從發(fā)射到方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17之間的波導(dǎo)在整個(gè)饋線系統(tǒng)中長度最長，常規(guī)方案需要兩路，本方案只用一路，因此也有利于提聞雙偏振"[目號處理的精度；另外，最關(guān)鍵的還是在方位支路上避免使用雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，由于雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的一致性差、隔離度低，這些是常規(guī)雙偏振雷達(dá)的發(fā)射饋線性能無法進(jìn)一步提聞的關(guān)鍵之處。
[0028]上述接收過程中，回波的信號流程沒有經(jīng)過單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16和方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17，而且傳輸通道極短，因此信號的失真度降低到很低的水平，完全不存在常規(guī)方案中由于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的不匹配、隔離度差、長距離傳輸?shù)扔绊戨p偏振探測精度的因素。
[0029]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型實(shí)施例中，對該方案的收發(fā)饋線損耗及變化進(jìn)行計(jì)算如下:
[0030]設(shè)水平發(fā)射通道饋線損耗、垂直發(fā)射通道饋線損耗分別是Lf(X)、Lf (y);水平接收通道饋線損耗、垂直接收通道饋線損耗分別是Ls(X)、Ls (y);則根據(jù)上述流程不難分析計(jì)算出:
[0031]Lf (X) =LB (I)+LX (F)+LX (Y)+LQ (12)+LG (12)+ LH(I)+ LZ (13) +LB(ZFl)
[0032]Lf (y) =LB (I) +LX (F) +LX (Y) +LQ (12) +LG (13) + LH (2) +LZ (23) +LB (ZF2)
[0033]Ls(x)= LB (ZSl)+ LZ (31)+ LH(I)[0034]Ls (y) = LB (ZS2) + LZ (32)+ LH (2)
[0035]其中:LH(n)為第η環(huán)形器的損耗，可全部等效為LH ;LB⑴為從發(fā)射機(jī)10出口到方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17輸入端波導(dǎo)部分的損耗；LX(F)為方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17的損耗，可全部等效為LX。LX(Y)為單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16的損耗，可全部等效為LX。LQ(12)為取能器端口 I到端口 2的損耗，可等效為LQ。LG(ij)為功分器7從第i端口到第j端口之間的損耗，可全部等效為LG。LZ (Ik)為正交模3從第I端口到第k端口之間的損耗，可全部等效為LZ0 LB(ZFl)為水平發(fā)射支路中扣除LB (I)部分所有的波導(dǎo)損耗。LB(ZF2)為垂直發(fā)射支路中扣除LB (I)部分所有的波導(dǎo)損耗。LB(ZSl)為水平接收通道中所有的波導(dǎo)損耗。LB(ZS2)為垂直接收通道中所有的波導(dǎo)損耗。其中:LB (ZFl)、LB (ZF2)、LB (ZSl)、LB (ZS2)均可全部等效為LB。
[0036]對上述相關(guān)項(xiàng)進(jìn)行同類合并，設(shè)水平收發(fā)通道和垂直收發(fā)通道的總損耗分別為Lfs(x) >Lfs(y),貝丨J
[0037]Lfs(x)=2LH+LB(I)+2LX+LG+2LZ+2LB+LQ(I)
[0038]Lfs(y)= 2LH+LB(I)+2LX+LG+2LZ+2LB+LQ(2)
[0039]用相同的方法對現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算，可以發(fā)現(xiàn)原來方案的收發(fā)饋線損耗是:
[0040]Lf (x_old) =LQ (12) +LG (12) +LH(I)+LB (11) +L2X (Fl) +LX (Yl) +LZ (13) +LB (ZFl)；[0041 ] Lf (y_old) =LQ (12) +LG (13) +LH (2) +LB (22) +L2X (F2) +LX (Y2) +LZ (23) +LB (ZF2)；
[0042]Ls (x_old) =LB (ZSl)+ LZ (31)+ LX(Yl)+ L2X(Fl) +LB(Il)+ LH(I)；
[0043]Ls(y_old)= LB (ZS2) + LZ (32)+ LX (Y2) + L2X (F2) +LB (22)+LH (2)；
[0044]按上述相同的方法對同類合并后，兩路收發(fā)通道的總損耗可簡單表示為:
[0045]Lfs(x_old)=2LH+2LB(11)+2LX+LG+2LZ+2LB+2L2X(Fl)+LQ(3)
[0046]Lfs(y_old)=2LH+2LB(22)+2LX+LG+2LZ+2LB+2L2X(F2)+LQ(4)
[0047]其中:LB(11)、LB(22)分別是水平通道從發(fā)射機(jī)10出口到方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸入端波導(dǎo)部分的損耗和垂直通道從發(fā)射機(jī)出口到方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸入端波導(dǎo)部分的損耗。L2X(F1)、L2X(F2)分別是雙路的方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)水平通道的損耗以及垂直通道的損耗。
[0048]將上述公式(I)、公式(2)和公式(3)、公式(4)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)(以水平通道為例):
[0049]Lfs (x_old) — Lfs (x) =LB (11) +2L2X (Fl)
[0050]其中，LB(Il)和LB(I)可認(rèn)為在損耗大小方面是相同的，所以運(yùn)算時(shí)可以抵消。LB(Il)是水平通道從發(fā)射機(jī)出口到方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸入端長波導(dǎo)部分的損耗，2L2X(Fl)是雙路的方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)水平通道的損耗。因此，傳統(tǒng)方案的收發(fā)饋線損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于本方案。
[0051]上述饋線的損耗主要是對雷達(dá)探測距離、探測弱小回波的能力有影響，但對于雙偏振雷達(dá)的影響還不是主要的，對于雙偏振雷達(dá)探測性能的影響最主要的因素是兩路收發(fā)饋線的一致性。
[0052]分別將Lfs (X)和Lfs(y)相減以及Lf s (x_old)和Lfs(y_old)相減可以得到以下結(jié)果:
[0053]Lfs (X) — Lfs (y) = [LG (12) — LG (13) ] +2 [LH(I) — LH (2) ] + [LZ (13) — LZ (23)]
[0054]+[LB (ZFl) — LB (ZF2) ]+ [LB (ZSl) — LB (ZS2) ]+ [LZ (31) - LZ (32)]
[0055]=0(5)[0056]上述中括號中相減的每一項(xiàng)均是固定連接的部分，而且所用器件可以確保指標(biāo)一致或本身損耗的數(shù)值就極小，比如LB(ZFl)、LB(ZF2)、LB(ZSl)、LB(ZS2)因連接波導(dǎo)很短，其損耗本身就可忽略不計(jì)；另外，有些指標(biāo)可以精確測量，進(jìn)行標(biāo)定、修正。因此，Lfs(X)-Lfs (y)的運(yùn)算結(jié)果接近于0，也就是說饋線的一致性極高。這對雙偏振雷達(dá)來說是最重要的。
[0057]對于現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)的方案，有
[0058]Lfs (x_old) — Lfs (y_old) =2 [L2X (Fl) — L2X (F2) ] +2 [LX (Yl) — LX (Y2)]
[0059]+2 [LB (I I) — LB (22)]
[0060]若考慮目前所有器件的實(shí)際情況，還要對上述運(yùn)算結(jié)果修真如下:
[0061 ] Lfs (x_old) - Lfs (y_old) =2 [L2X (Fl) — L2X (F2) ] +2 [LX (Yl) — LX (Y2)]
[0062]+2【LB(ll) — LB(22)】+C(L2X)(6)
[0063]其中，L2X(Fl)和L2X(F2)是雙路的方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)水平和垂直通道的損耗，由于技術(shù)的局限性，目前還無法做到兩個(gè)通道的一致性很好，特別是在旋轉(zhuǎn)過程中性能更無法確保；另外，由于兩個(gè)通道的隔離度有限，通道間存在串?dāng)_，公式中修正項(xiàng)C(L2X)代表串?dāng)_引起性能改變的修正值，該值是無法通過測量進(jìn)行修正的；LX(Y1)和LX(Y2)是兩個(gè)單路的用于俯仰的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，由于是不同個(gè)體，就算用配對等手段，在旋轉(zhuǎn)工作的過程中同樣也很難確保一致性很好；LB( Il)和LB(22)是兩個(gè)通道從發(fā)射機(jī)輸出到方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)輸入端之間的波導(dǎo)損耗，由于該段波導(dǎo)一般比較長，連接端比較多，兩路波導(dǎo)的長度雖然可以做到一樣長，但性能還是很難確保一樣，因此無法簡單地認(rèn)為可相互抵消。從運(yùn)算結(jié)果看，兩路的性能很難確保一致。
[0064]從公式(6)中可以發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)的方案由于收發(fā)部分同在饋線的下端，不可避免地在方位部分要用性能差、價(jià)格又昂貴的雙路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在俯仰部分用兩個(gè)單路的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。由于收發(fā)是雙向的，通道中每個(gè)部分的差異都要擴(kuò)大一倍(乘以2);而且，引起性能起伏的主要器件是正常工作時(shí)需要旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在實(shí)際使用過程中很難進(jìn)行修正。另外，公式(6)中還沒有考慮上述器件的駐波系數(shù)對性能的影響。
[0065]公式(5)和公式(6)雖然是計(jì)算兩個(gè)通道的損耗誤差，但也代表引起誤差的原因和程度。對于雙偏振雷達(dá)而言，兩個(gè)通道的一致性不僅僅是指損耗，還包括對相位的影響。通過公式(5)和公式(6)同樣還可以分析兩路通道的相位誤差。
[0066]公式(6)中無法消除的誤差因素，就是當(dāng)前業(yè)內(nèi)對于大功率雙發(fā)雙收雙偏振雷達(dá)無法進(jìn)一步提高探測性能的最大難題。
[0067]比較公式(5)和本實(shí)用新型的技術(shù)方案，可以發(fā)現(xiàn)本實(shí)用新型的有益效果是:對于大功率的發(fā)射機(jī)10在無法將其設(shè)置在雷達(dá)天線上時(shí)，通過本實(shí)用新型的技術(shù)方案和方法:即可以將接收機(jī)10、第一環(huán)形器6、第二環(huán)形器8、取能器11和正交模3部分設(shè)置在單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16與饋源喇叭I之間的位置，完成中頻相參雙偏振雷達(dá)的工作過程，從而可以避免使用價(jià)格昂貴但性能又不理想的雙路方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及兩個(gè)必須嚴(yán)格配對的單路的俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，只需選用兩個(gè)常規(guī)的單路的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16與方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17間無需“配對”。
[0068]另外，雖然單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16及方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17在工作時(shí)若存在因旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致性能有所起伏的現(xiàn)象時(shí)，由于是在功分器7輸入端的前面，因此，對兩個(gè)發(fā)射通道的一致性沒有影響；接收通道由于設(shè)置在單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16與饋源喇叭I之間，沒有經(jīng)過上述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)16、方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)17和較長波導(dǎo)的傳輸，兩個(gè)接收通道的一致性也可以充分保證，從而提高機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收體制下的中頻相參雙偏振雷達(dá)的整機(jī)性能，解決了業(yè)內(nèi)多年的技術(shù)難題。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，包括正交模(3);其特征是:還包括單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(16)，所述單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(16)與正交模(3)間設(shè)置接收機(jī)(13)、第一環(huán)形器(6)、第二環(huán)形器(8)及功分器(7)，所述功分器(7)與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(16)間設(shè)置取能器(11); 功分器(7)的第二端口與第一環(huán)形器(6)的第一端口連接，功分器(7)的第三端口與第二環(huán)形器(8)的第一端口連接，第一環(huán)形器(6)的第二端口與正交模(I)的第一端口連接，第一環(huán)形器(6)的第三端口與接收機(jī)(13)連接；第二環(huán)形器(8)的第二端口與正交模(3)的第二端口連接，第二環(huán)形器(8)的第三端口與接收機(jī)(13)連接；取能器(11)的第一端口與單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(16)的輸出端連接，取能器(11)的第二端口與功分器(7)的第一端口連接，取能器(11)的第三端口與接收機(jī)(13)連接；單路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(16)的輸入端通過方位單路旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(17)與發(fā)射機(jī)(10)的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，其特征是:所述正交模(3)的第三端口與饋源喇叭(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，其特征是:所述第一環(huán)形器(6)的第四端口與第一負(fù)載(9)連接，第二環(huán)形器(8)的第四端口與第二負(fù)載(12)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械式掃描雙發(fā)雙收大功率中頻相參雙偏振雷達(dá)饋線系統(tǒng)，其特征是:所述接收機(jī)(13)與信號處理電路(15)連接，信號處理電路(15)與終端(14)連接。
【文檔編號】H01Q3/04GK203423248SQ201320471550
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月3日
【發(fā)明者】黃穎, 張鹿平 申請人:黃穎