專利名稱：雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械電子融合技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局。
背景技術(shù)：
雙偏振天氣雷達(dá)的工作原理:通過(guò)天饋線向天空的云層福射電磁波波束，電磁波探測(cè)氣象現(xiàn)象并反射回波，接收機(jī)不失真地線性接收并放大氣象回波，回波中包含水平極化分量和垂直極化分量，接收后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理解算出天氣目標(biāo)的氣象參數(shù)，為了區(qū)分水粒子的種類，要求雷達(dá)能夠?qū)⒗走_(dá)極化矢量分解成水平極化分量和垂直極化分量，以確定所探測(cè)氣象粒子的極化參數(shù)和對(duì)粒子進(jìn)行分類。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的雙偏振天氣雷達(dá)的結(jié)構(gòu)布局都是將發(fā)射機(jī)、接收機(jī)等設(shè)備安裝布置在一個(gè)電子機(jī)柜內(nèi)，電子機(jī)柜安裝在靠近天線的某個(gè)位置，電子機(jī)柜和天線系統(tǒng)分離。在雷達(dá)系統(tǒng)搭建時(shí)，電子機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備用波導(dǎo)與天線系統(tǒng)的饋線相連，一個(gè)支路為發(fā)射機(jī)與饋線的發(fā)射口連接，另兩個(gè)支路是接收機(jī)分別與饋線部分的水平接收口和垂直接收口相連接。由于雙偏振氣象雷達(dá)均采用方位和俯仰兩維機(jī)械掃描形式，這樣就需在接收波導(dǎo)支路上增加雙路方位旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和雙路俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的引入除了對(duì)水平/垂直兩路接收信號(hào)幅度和相位一致性影響非常大以外，天線旋轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)的幅度和相位會(huì)隨著旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生變化。雙偏振天氣雷達(dá)要求水平接收支路和垂直接收支路的相位一致性很高，相位一致度小于1°。目前國(guó)內(nèi)的雙路波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相位一致性的技術(shù)水平能達(dá)到4°，而國(guó)外的雙路波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相位一致性的技術(shù)水平能達(dá)到1°，但是價(jià)格十分昂貴，且對(duì)安裝要求很高，不能滿足雙偏振天氣雷達(dá)成本要求。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的雙偏振天氣雷達(dá)均采用了波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，導(dǎo)致測(cè)出氣象粒子的雙偏振參數(shù)誤差較大。不僅不同型號(hào)的雷達(dá)給出的氣象粒子的極化參數(shù)離散度較大，同一型號(hào)不同批次的雷達(dá)也會(huì)出現(xiàn)較大的極化測(cè)量參數(shù)誤差。基于以上問(wèn)題的分析，如果能保證兩個(gè)接收支路不使用波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，而且還要保證接兩路接收波導(dǎo)的電長(zhǎng)度尺寸相同，就能滿足雷達(dá)指標(biāo)要求。另外如果天氣雷達(dá)為車(chē)載機(jī)動(dòng)式雷達(dá)，在雷達(dá)撤收運(yùn)輸時(shí)，還要求天線和天線座能倒伏在車(chē)載設(shè)備艙內(nèi)。如果將收發(fā)機(jī)柜和天線分離，每次雷達(dá)撤收時(shí)，都需要拆掉一段波導(dǎo)；每次雷達(dá)架設(shè)時(shí)，都需要將拆掉的波導(dǎo)連接到雷達(dá)的發(fā)射支路和接收支路中，這樣會(huì)增加天氣雷達(dá)的架設(shè)時(shí)間，還會(huì)降低雷達(dá)的可靠性。
發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問(wèn)題為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，將收發(fā)系統(tǒng)中集成高的電子設(shè)備安裝至天線背部的電子機(jī)箱內(nèi)。用于解決天氣雷達(dá)接收兩路信號(hào)相位一致度的技術(shù)問(wèn)題。[0009]技術(shù)方案一種雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，其特征在于:電子機(jī)箱3安裝在天線I的背部中心部位，電子機(jī)箱3的左右側(cè)壁上連接天線的俯仰軸，后壁對(duì)應(yīng)饋線的位置開(kāi)波導(dǎo)連接口 ；所述電子機(jī)箱3的內(nèi)部設(shè)有接收機(jī)4，接收機(jī)前端9，電源5，IFD數(shù)字中頻模塊6、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)7、信號(hào)處理器8和發(fā)射機(jī)散熱風(fēng)扇13 ;所述接收機(jī)前端9位于電子機(jī)箱的后壁，通過(guò)電長(zhǎng)度相同的第一彎波導(dǎo)11和第二彎波導(dǎo)12分別與饋線的兩個(gè)接收口相連；所述接收機(jī)系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與天線饋線間相對(duì)位置固定不變；所述發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射波導(dǎo)10與饋線的發(fā)射口連接。所述電子機(jī)箱3的中心為電源5，左右兩側(cè)分別為接收機(jī)4和固態(tài)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)7，IFD數(shù)字中頻模塊6設(shè)在電源5之上；信號(hào)處理器8位于接收機(jī)4的上部，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)7的上部設(shè)有發(fā)射機(jī)散熱風(fēng)扇13。有益效果本發(fā)明提出的一種雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，在設(shè)計(jì)雙偏振天氣雷達(dá)站時(shí)，將頻率源系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、接收機(jī)系統(tǒng)和信號(hào)處理器等設(shè)備安裝在天線背部電子機(jī)箱內(nèi)，該機(jī)箱與天線系統(tǒng)固連一體進(jìn)行俯仰運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)天氣雷達(dá)的工作掃描。同時(shí)由于發(fā)射支路和兩個(gè)接收支路都用波導(dǎo)連接，沒(méi)有波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，而且兩路接收連接波導(dǎo)的電長(zhǎng)度也一致。采用了這種結(jié)構(gòu)布局形式，消除了波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，降低了由于波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)引起的相位和幅度不一致性帶來(lái)的測(cè)量誤差。由于取消了波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，對(duì)于有效解決接收兩路相位一致性要求高的技術(shù)難題出現(xiàn)了意想不到的技術(shù)效果，滿足了雷達(dá)系統(tǒng)接收水平極化分量和垂直極化分量一致性的技術(shù)指標(biāo)要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明雙偏振天線雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局具有如下特點(diǎn):(I)與現(xiàn)有雙偏振天氣雷達(dá)天線收發(fā)系統(tǒng)布局方式相比，發(fā)射支路和接收支路上取消了旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，滿足了水平/垂直兩路接收信號(hào)相位一致性。大大提高了雷達(dá)的測(cè)量精度。(2)采用了體積較小的固態(tài)發(fā)射機(jī)，將發(fā)射系統(tǒng)、接收系統(tǒng)等設(shè)備安裝在天線背部的電子機(jī)箱內(nèi)，發(fā)射支路和接收支路都不包含波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，提高了該雷達(dá)的可靠性和設(shè)備集成度；顯著改善了雷達(dá)架設(shè)撤收的便捷性。

圖1:具有雙偏振天線雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局的天線示意圖；圖2:雙偏振天線雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局示意圖；圖3:圖2的中心剖面波導(dǎo)連接示意圖；1-天線，2-天線中心體，3-電子機(jī)箱，4-接收機(jī)，5-電源，6-1FD數(shù)字中頻模塊，7-發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，8-信號(hào)處理器，9-接收機(jī)前端，10-發(fā)射波導(dǎo)，11-第一彎波導(dǎo)，12-第二彎波導(dǎo)，13-風(fēng)機(jī)及風(fēng)扇。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:本實(shí)施例參見(jiàn)圖1和圖2，采用了天線背部固連電子機(jī)箱的形式:電子機(jī)箱的左右側(cè)壁上設(shè)計(jì)天線俯仰軸，機(jī)箱的右下部安裝雷達(dá)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)，機(jī)箱左下部安裝固態(tài)雷達(dá)接收機(jī)，發(fā)射機(jī)后部安裝接收機(jī)前端，機(jī)箱左上部安裝信號(hào)處理器，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中間安裝電源和I數(shù)字中頻模塊；在電子機(jī)箱的后壁對(duì)應(yīng)饋線的位置開(kāi)波導(dǎo)連接口 ；用一根波導(dǎo)將發(fā)射機(jī)和饋線的發(fā)射口連接；用兩根電長(zhǎng)度相同的彎波導(dǎo)將饋線的接收口和接收機(jī)前端連接；發(fā)射支路和兩個(gè)接收支路都是通過(guò)硬波導(dǎo)直接與天線的饋源相連接的，取消了波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，使得接收兩路的相位一致性大大提高，接收兩路的幅度和相位要求都在雷達(dá)系統(tǒng)指標(biāo)范圍內(nèi)。接收機(jī)系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與天線饋線間相對(duì)位置是固定不變的，從而達(dá)到取消波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的目的。參見(jiàn)圖3，接收機(jī)前端9用兩根電長(zhǎng)度相同的彎波導(dǎo)11和彎波導(dǎo)12分別與饋線的兩個(gè)接收口相連，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)7用一根發(fā)射波導(dǎo)10與饋線的發(fā)射口相連。本收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局應(yīng)用于某天氣雷達(dá)項(xiàng)目上，經(jīng)過(guò)外場(chǎng)試驗(yàn)，并與國(guó)內(nèi)外一些雙偏振天氣雷達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，試驗(yàn)結(jié)果表明:將發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和接收機(jī)系統(tǒng)安裝在天線背部的電子機(jī)箱內(nèi)，取消了波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，消除了波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)造成水平/垂直兩路接收信號(hào)相位不一致的影響，并使接收兩路連接波導(dǎo)的電長(zhǎng)度相等，使接收兩路的相位一致性大大提高，滿足了雷達(dá)系統(tǒng)接收水平極化分量和垂直極化分量一致性的技術(shù)指標(biāo)要求。此外，該收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)布局還提高雷達(dá)整機(jī)的工作可靠性，提高了雷達(dá)設(shè)備集成度，為該雷達(dá)的高機(jī)動(dòng)性做出了貢獻(xiàn)。本收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局方案可以應(yīng)用于其它類似的雷達(dá)上，提高雷達(dá)接收兩路的相位一致性，消除波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)造成水平/垂直兩路接收信號(hào)相位不一致的影響。
權(quán)利要求1.一種雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，其特征在于:電子機(jī)箱(3)安裝在天線(I)的背部中心部位，電子機(jī)箱(3)的左右側(cè)壁上連接天線的俯仰軸，后壁對(duì)應(yīng)饋線的位置開(kāi)波導(dǎo)連接口 ；所述電子機(jī)箱(3)的內(nèi)部設(shè)有接收機(jī)(4)，接收機(jī)前端(9)，電源(5)，IFD數(shù)字中頻模塊(6)、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)(7)、信號(hào)處理器(8)和發(fā)射機(jī)散熱風(fēng)扇(13);所述接收機(jī)前端(9)位于電子機(jī)箱的后壁，通過(guò)電長(zhǎng)度相同的第一彎波導(dǎo)(11)和第二彎波導(dǎo)(12)分別與饋線的兩個(gè)接收口相連；所述接收機(jī)系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與天線饋線間相對(duì)位置固定不變；所述發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射波導(dǎo)(10)與饋線的發(fā)射口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，其特征在于:所述電子機(jī)箱(3)的中心為電源(5)，左右兩側(cè)分別為接收機(jī)(4)和固態(tài)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)(7)，IFD數(shù)字中頻模塊(6)設(shè)在電源(5)之上；信號(hào)處理器(8)位于接收機(jī)(4)的上部，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)(7)的上部設(shè)有發(fā)射機(jī)散熱風(fēng)扇(13)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種雙偏振天氣雷達(dá)收發(fā)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布局，其特征在于電子機(jī)箱安裝在天線的背部中心部位，電子機(jī)箱的左右側(cè)壁上連接天線的俯仰軸，后壁對(duì)應(yīng)饋線的位置開(kāi)波導(dǎo)連接口；所述電子機(jī)箱的內(nèi)部設(shè)有接收機(jī)，接收機(jī)前端，電源，IFD數(shù)字中頻模塊、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、信號(hào)處理器和發(fā)射機(jī)散熱風(fēng)扇；所述接收機(jī)前端位于電子機(jī)箱的后壁，通過(guò)電長(zhǎng)度相同的第一彎波導(dǎo)和第二彎波導(dǎo)分別與饋線的兩個(gè)接收口相連；所述接收機(jī)系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與天線饋線間相對(duì)位置固定不變；所述發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射波導(dǎo)與饋線的發(fā)射口連接。
文檔編號(hào)G01S7/02GK202995031SQ20122070783
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者段生記, 張敏強(qiáng), 王玉, 李春化 申請(qǐng)人:西安電子工程研究所