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具有安裝在基座上的接收機的同時雙極化雷達系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:6121953閱讀:644來源:國知局
專利名稱:具有安裝在基座上的接收機的同時雙極化雷達系統(tǒng)的制作方法
具有安裝在基座上的接收機的同時雙極化雷達系統(tǒng)
本發(fā)明涉及一種依照權(quán)利要求1的前序部分的、用于在同時進行 發(fā)射的雙極化雷達中布置接收機、雙工器以及極化器設(shè)備的方法。
本發(fā)明還涉及一種用于在同時進行發(fā)射的雙極化氣象雷達中校準 俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和相關(guān)的信號路徑的方法和設(shè)備。
在現(xiàn)有技術(shù)解決方案中,在方位和俯仰方面使用了雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。 在其它現(xiàn)有技術(shù)解決方案的接收機中,雙工器和極化器被置于俯仰旋 轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上。
本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)的缺陷并且提供一種全新類型的用
于在雙極化氣象雷達中同時傳輸和校準H和V信道的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的目標是通過將接收機和極化器設(shè)備置于方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之 上、但置于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之下來實現(xiàn)的。該俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和其它相關(guān)
的耦合器中的低功率信號來校準的。
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更具體地,依照本發(fā)明的方法是通過權(quán)利要求1的特征部分中所
陳述的內(nèi)容來表征的。
在下文中借助附圖中所示出的例示實施例來對本發(fā)明進行更詳細
的描述,其中


圖1顯示現(xiàn)有技術(shù)的雙極化氣象雷達的基本原理(參見參考文獻
1 )
發(fā)射機1的輸出通過極化器2被引導(dǎo)到雙工器3中的一個或兩個, 其中該極化器將信號分成水平(H)和垂直(V)分量。根據(jù)雷達的工 作模式,H和V分量交替地或同時被發(fā)送。
信號的H和V分量從雙工器通過拋物面反射器被引導(dǎo)到正交模饋 送器7并且被引導(dǎo)到大氣中。
在接收時,H和V分量通過正交模饋送器7被分離,并且通過雙工 器3被引導(dǎo)到雷達接收機的H信道和V信道4并通過信號處理器DSP 5 4皮進一步處理。
圖2顯示一種基于上述原理的雷達設(shè)計的原理,其中接收機、雙 工器和極化器被置于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上(參見參考文獻2和3)。
發(fā)射機1的輸出在波導(dǎo)中經(jīng)由方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)被極
化器2引導(dǎo)到雙工器3中的一個或兩個,其中所述極化器將信號分成 水平(H)和垂直(V)分量。
信號的H和V分量從雙工器通過拋物面反射器6被引導(dǎo)到正交模 饋送器7并且被引導(dǎo)到大氣中。
在接收時,H和V分量通過正交模饋送器7被分離,并且通過雙工 器3被引導(dǎo)到雷達接收機的H信道和V信道4并通過信號處理器DSP 5 被進一步處理。
在這種設(shè)計中,雙工器3、極化器2、接收機4以及DSP 5都位于 俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上,以便避免用于H和V極化的雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。然而, 這種設(shè)計使接收機和DSP部分易遭受機械振動并且使各種組件的放置 不必要地復(fù)雜。
圖3顯示用于避免參考文獻2和3的機械問題并且也避免與雙旋 轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相關(guān)聯(lián)的問題的雷達設(shè)計的原理。
發(fā)射機1的輸出在波導(dǎo)中經(jīng)由方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9被極化器2引導(dǎo)到 雙工器3中的一個或兩個,其中該極化器將信號分成水平(H)和垂直 (V)分量。
信號的H和V分量從雙工器經(jīng)由兩個分離的單俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8被 拋物面反射器6引導(dǎo)到正交模饋送器7并且被引導(dǎo)到大氣中。雙關(guān)節(jié) 也可以被用于具有其相關(guān)問題的俯仰方面。
在接收時,H和V分量通過正交模饋送器7被分離,并且經(jīng)由俯仰 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8通過雙工器3被引導(dǎo)到雷達接收機的H信道和V信道并通 過信號處理器DSP 5被進一步處理。
在這種設(shè)計中,雙工器3、極化器2、接收機4以及DSP5都位于 方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)9之上,但位于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8之下。這種設(shè)計避免大 多數(shù)與機械振動相關(guān)聯(lián)的問題并且也避免雙旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的使用。
使用兩個分離的俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或雙俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)可能導(dǎo)致H和V 信號的相位和幅度方面的一些差異。這可以實時地或作為維護操作通 過校準關(guān)節(jié)來補償。
圖3顯示使用被置于基座中的信號源的校準裝置的框圖。該裝置 是使用單獨的校準天線的校準方法的變型方案(參見參考文獻4)。
從信號源IO獲取在鎖定于雷達系統(tǒng)的主振蕩器的雷達工作頻率上的低功率校準信號,并且將該低功率校準信號拆分到俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)8 之上的耦合器ll中并饋送到接收機4中。
該低功率校準信號可以是脈沖調(diào)制的,并且其脈沖重復(fù)頻率可被 選擇成與雷達的高功率傳輸?shù)拿}沖重復(fù)頻率相同,但是如果在校準期 間高功率傳輸被阻斷,那么也可以使用連續(xù)波信號。
當使用脈沖調(diào)制的校準信號時,校準和高功率信號的傳輸是同步 的,以便在不存在強大氣回波的所選擇的距離波門上接收到校準信號 而不是大氣回波。因此實現(xiàn)實時逐脈沖校準,該實時逐脈沖校準能夠 補償信號路徑中的非??焖俚淖兓?。
如在雷達的正常操作中那樣,校準信號被雷達接收機的H和V信 道4、 5接收,并且觀察到信道之間的差異。
信道之間的差異被用作校準信息,以消除旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的變形效應(yīng)或 信號路徑的任何其它因素。
參考文獻
1. US 5, 500, 646 A (ZRNIC), 1996年3月19日, Simultaneous Differential Polymetric Measurements and
Co-polar Correlation coefficient Measurement。
2. US 6, 803, 875 (Alford, & al), 2004年10月12日, Simultaneous dual polarization radar system,
3. US 6, 859, 163 (Alford, & al), 2005年2月22日, Simultaneous dual polarization radar system。
4. Vaisala patent application: Method and apparatus for calibration of horizontal and vertical channels in a dual polarized weather radar
權(quán)利要求
1.一種用于在雙極化氣象雷達中同時傳輸H和V信道的方法,在該方法中-發(fā)射機(1)的輸出在波導(dǎo)中經(jīng)由方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(9)通過極化器(2)被引導(dǎo)到雙工器(3)中的一個或兩個,其中該極化器將信號分成水平(H)和垂直(V)分量,-信號的H和V分量從雙工器經(jīng)由兩個分離的單俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(8)通過拋物面反射器(6)被引導(dǎo)到正交模饋送器(7)并且被引導(dǎo)到大氣中,-在接收時,H和V分量通過正交模饋送器(7)被分離,并且經(jīng)由俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(8)通過雙工器(3)被引導(dǎo)到雷達接收機的H信道和V信道(4)并通過信號處理器DSP(5)被進一步處理,其特征在于,-雙工器(3)、極化器(2)、接收機(4)和DSP(5)都位于方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上,但位于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(8)之下,以及-從信號源(10)獲取在鎖定于雷達系統(tǒng)的主振蕩器的雷達工作頻率上的低功率校準信號,并且將該低功率校準信號拆分到俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(8)之上的耦合器(11)中并饋送到接收機(4)中。
2. —種用于在雙極化氣象雷達中同時傳輸H和V信道的設(shè)備,該 設(shè)備包括-用于在波導(dǎo)中將發(fā)射機(1)的輸出經(jīng)由方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(9)通 過極化器(2)引導(dǎo)到雙工器(3)中的一個或兩個的裝置,其中該極 化器將信號分成水平(H)和垂直(V)分量,-用于將信號的H和V分量從雙工器經(jīng)由兩個分離的單俯仰旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié)(8)通過拋物面反射器(6)引導(dǎo)到正交模饋送器(7)以及大氣 中的裝置,-用于在接收時通過正交模饋送器(7 )來分離H和V分量并且經(jīng) 由俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(8)通過雙工器(3)將所述H和V分量引導(dǎo)到雷達 接收機的H信道和V信道(4 )并通過信號處理器DSP ( 5 )進行進一步 處理的裝置,其特征在于-雙工器(3 )、極化器(2 )、接收機(4 )和DSP ( 5 )都位于方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上,但位于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)(8)之下,以及-從信號源(10)獲取在鎖定于雷達系統(tǒng)的主振蕩器的雷達工作 頻率上的低功率校準信號,并且將該低功率校準信號拆分到俯仰旋轉(zhuǎn) 關(guān)節(jié)(8)之上的耦合器(11)中并饋送到接收機(4)中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在雙極化氣象雷達中同時傳輸水平(H)和垂直(V)信道的方法和設(shè)備。本發(fā)明的目標是通過將接收機、雙工器和極化器設(shè)備置于方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上、但置于俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之下來實現(xiàn)的。該俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和其它相關(guān)信號路徑是通過使用在雷達工作頻率上的被饋送到俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)之上的耦合器中的低功率信號來校準的。
文檔編號G01S13/95GK101198885SQ200680017909
公開日2008年6月11日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月23日
發(fā)明者E·薩爾蒂科夫, H·安德森, J·科特, J·薩爾米瓦拉, O·-P·馬斯蒂奧, P·卡胡嫩, P·哈帕嫩, P·尼斯卡-普達斯, P·托皮拉, R·克拉嫩, R·桑馬克, T·利利 申請人:威易拉有限公司
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