專利名稱：一種連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子工程領(lǐng)域，具體涉及一種情報指揮雷達(dá)，特別是一種連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)。
背景技術(shù)：
目前，連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)由于發(fā)射功率小,頻率和功率可調(diào),在復(fù)雜的電子對抗環(huán)境中具有一定的低截獲抗干擾能力，具有體積小重量輕，可便攜，可機動使用的技術(shù)優(yōu)勢特點。在解決雷達(dá)目標(biāo)仰角和高度測量中，一般是利用單脈沖內(nèi)差測角的原理來實現(xiàn)仰角的測量，這種測角方式屬于同時波束的多波束技術(shù)，由于是同時波束制，同一回波信號同時被上下兩個波束接收到，角度信息只保留在兩個回波的比值中，與回波的強弱無關(guān)，避免了回波起伏對精度帶來的誤差，所以其測角得到的精度比較高，但這種方式下，測角的范圍受波束寬度和兩波束形成的偏離角的限制，測角范圍理論上限制在上下波束的兩個外3dB點之間。為了擴大波束覆蓋范圍，基于兩波束不能有效滿足波束覆蓋范圍的要求，采用多波束是有效的解決方法，但是波束越多，其技術(shù)實現(xiàn)就越復(fù)雜，相應(yīng)的硬件成本也變得很高。綜上，研究一種能夠克服波束限制，測角范圍較大的且實現(xiàn)簡單的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)來測量目標(biāo)仰角和高度是很有必要的。
發(fā)明內(nèi)容針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在于，提供一種連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，該雷達(dá)采用線性調(diào)頻連續(xù)波三波束體制，陣列天線和接收天線可接收形成三個不同指向的俯仰波束，接收機采用三路分別放大和過濾目標(biāo)回波，采用中頻采樣的工作方式，由接收機產(chǎn)生中頻信號，全相干多普勒處理方式，單脈沖比幅測高和單脈沖內(nèi)差測俯仰角方式，實現(xiàn)對空中目標(biāo)的三坐標(biāo)測量。為了實現(xiàn)上述任務(wù)，本實用新型采用如下技術(shù)方案予以解決:一種利用三波束測量目標(biāo)的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，包括發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元、低頻電子單元、俯仰機構(gòu)、方位驅(qū)動機構(gòu)和計算機；所述發(fā)射天線和接收天線組成陣列天線，其中，發(fā)射天線用于接收由發(fā)射機通過饋線送來的發(fā)射信號，并將發(fā)射信號向空間輻射形成賦形波束；接收天線用于接收空中目標(biāo)反射回來的回波信號，并將接收到的回波信號經(jīng)過其連接的低噪聲放大器放大、功分合成形成三波束回波信號，發(fā)送到接收機；所述高頻電子單元包括發(fā)射機和接收機，其中，發(fā)射機用于將頻率綜合器發(fā)來的射頻激勵信號放大到設(shè)計功率的發(fā)射信號，然后由饋線送到發(fā)射天線；接收機用于通過接收由接收天線發(fā)送的三波束的回波信號和由頻率綜合器發(fā)送的相參基準(zhǔn)信號，并對這些信號進(jìn)行選頻，通過其連接的低噪聲放大器放大，產(chǎn)生中頻信號和目標(biāo)的差頻信號并發(fā)送給信號處理機；低頻電子單元包括頻率綜合器和信號處理機，其中，頻率綜合器用于產(chǎn)生滿足設(shè)計要求的頻率點的射頻激勵信號，在掃頻狀態(tài)實現(xiàn)正向鋸齒波線性調(diào)頻信號，經(jīng)上變頻后送到發(fā)射機；二是產(chǎn)生滿足設(shè)計要求的相參采樣時鐘信號和相參基準(zhǔn)信號并將其輸出到接收機；信號處理機用于接收中頻信號和目標(biāo)的差頻信號，經(jīng)處理后獲得目標(biāo)的距離、高度和仰角等信息，并將目標(biāo)信息傳送給操控計算機；所述計算機用于接收信號處理機發(fā)送的目標(biāo)信息進(jìn)行信號處理運算，建立目標(biāo)航跡、顯示目標(biāo)信息并輸出目標(biāo)信息；同時完成對其他各模塊的控制；所述方位驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動俯仰機構(gòu)完成對發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元整體進(jìn)行掃瞄；所述俯仰機構(gòu)是用于調(diào)整安裝于其上的部件的俯仰角度的機械機構(gòu)；上述各部件的安裝及連接關(guān)系如下:所述天線陣列背面中部與高頻電子單元固定連接；所述高頻電子單元安裝在俯仰機構(gòu)上，俯仰機構(gòu)與方位驅(qū)動機構(gòu)連接；陣列天線、高頻電子單元和俯仰機構(gòu)組成的整體在方位驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下在水平方向360度同步運動；所述低頻電子單元和計算機均置于方位驅(qū)動機構(gòu)下方；所述發(fā)射機分別與頻率綜合器、發(fā)射天線通過信號線纜連接，接收機分別與頻率綜合器、接收天線和信號處理機通過信號線纜連接；信號處理機的輸出端通過信號線纜連接計算機；計算機連接發(fā)射機、頻率綜合器和方位驅(qū)動機構(gòu)。本實用新型還包括如下其他技術(shù)特征:所述發(fā)射天線采用波導(dǎo)陣列天線。所述接收天線采用波導(dǎo)陣列天線，其多口網(wǎng)絡(luò)有三個輸出端口:端口 A、端口 B和端口 C。所述接收機采用超外差接收機，頻率采樣采用中頻采樣。與現(xiàn)有的雷達(dá)系統(tǒng)相比，本實用新型的優(yōu)點如下:(I)本實用新型的雷達(dá)采用連續(xù)波三波束體制,具有發(fā)射功率小,頻率和功率可調(diào)，在復(fù)雜的電子對抗環(huán)境中具有低截獲抗干擾能力，具有俯仰方向波束覆蓋范圍寬，測角范圍較大，具有仰角和高度測量精度高的技術(shù)優(yōu)勢。(2)本實用新型在仰角測量過程中，不引入接收通道的相位信息，只利用信號的幅度，因而減少了接收通道設(shè)計的難度。(3)本實用新型體積小重量輕，可便攜，方便機動使用，且實現(xiàn)簡單，硬件成本低。
圖1為本實用新型的采用三波束測量目標(biāo)的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本實用新型的采用三波束測量目標(biāo)的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)的原理框圖。圖3為接收機的組成結(jié)構(gòu)框圖。圖4為連續(xù)波三波束仰角測量框圖。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實施方式
如圖1、圖2所示，本實用新型的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，包括發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元、低頻電子單元、俯仰機構(gòu)、方位驅(qū)動機構(gòu)和計算機；所述發(fā)射天線和接收天線組成陣列天線，其中:發(fā)射天線用于接收由發(fā)射機通過饋線送來的發(fā)射信號，并將發(fā)射信號向空間輻射形成賦形波束。本實施例中，發(fā)射天線采用波導(dǎo)陣列天線，按賦形設(shè)計，通過調(diào)整各個波導(dǎo)之間的相位使天線在俯仰面形成余割平方特性。接收天線用于接收空中目標(biāo)反射回來的回波信號，并將接收到的回波信號經(jīng)過其連接的低噪聲放大器放大、微帶功分網(wǎng)絡(luò)合成形成三波束回波信號，該三波束回波信號上下交疊分三路分別輸出到接收機的三路接口。本實施例中，接收天線采用波導(dǎo)陣列天線，其多口網(wǎng)絡(luò)有三個輸出端口:端口 A、端口 B和端口 C。接收天線的饋電網(wǎng)絡(luò)利用多口網(wǎng)絡(luò)與波導(dǎo)陣列連接，以減少功率損耗和簡化饋電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)形式。天線陣面的縫隙波導(dǎo)接收到的回波通過多口網(wǎng)絡(luò)送到A、B、C三路接收機，天線陣面的縫隙波導(dǎo)由俯仰波束寬度決定。所述高頻電子單元包括發(fā)射機和接收機，其中:發(fā)射機用于將頻率綜合器發(fā)來的射頻激勵信號放大到設(shè)計功率的發(fā)射信號，該功率在設(shè)計指標(biāo)范圍間可調(diào)，然后由饋線送到發(fā)射天線。本實施例中，發(fā)射機由自身的微波放大鏈路的四級微波級聯(lián)功率放大器將射頻激勵信號放大。接收機用于通過接收由接收天線發(fā)送的三波束的回波信號和由頻率綜合器發(fā)送的相參基準(zhǔn)信號，并對這些信號進(jìn)行選頻，濾波，產(chǎn)生中頻信號和目標(biāo)的差頻信號并發(fā)送給信號處理機進(jìn)行中頻采樣處理。如圖3所示，接收機由三路接收電路、本振電路、射頻模擬電路、電源及BI TE電路組成，其中，三路接收電路分別是A路接收電路、B路接收電路和C路接收電路；本振電路連接三路接收電路，射頻模擬電路連接接收天線，電源通過BITE電路連接其他電路。微波接收機采用超外差接收機(傳統(tǒng)的在連續(xù)波雷達(dá)中發(fā)射的信號波形一般采用調(diào)頻連續(xù)波，接收機一般采用差拍檢波，也就是本振信號與發(fā)射信號相同，或者從發(fā)射信號直接耦合一部分能量作為本振信號，這種接收機的缺點是動態(tài)范圍小)。而本實施例采用超外差接收機，由于超外差接收機的本振信號比發(fā)射信號高一個中頻，該信號可以用發(fā)射信號的一部分與頻率等于中頻的信號，進(jìn)行單邊帶混頻產(chǎn)生本振信號。三波束的回波信號分別通過混頻器與本振信號下變頻產(chǎn)生中頻信號，通過中頻放大器進(jìn)行中頻放大后，通過濾波器進(jìn)行匹配濾波，按設(shè)計頻點提取中頻信號，正交解調(diào)后產(chǎn)生1、Q基帶信號，將此1、Q基帶信號通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量發(fā)送到信號處理機進(jìn)行中頻采樣處理。低頻電子單元包括頻率綜合器和信號處理機，其中:頻率綜合器兩個作用:一是用于產(chǎn)生滿足設(shè)計要求的頻率點的射頻激勵信號，在掃頻狀態(tài)實現(xiàn)正向鋸齒波線性調(diào)頻信號，經(jīng)上變頻后送到發(fā)射機放大鏈；二是產(chǎn)生滿足設(shè)計要求的相參采樣時鐘信號和相參基準(zhǔn)信號并將其輸出到接收機。本實施例中，頻率綜合器是由其自身的晶體振蕩器產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號，經(jīng)倍頻器對基準(zhǔn)頻率進(jìn)行倍頻，一部分信號產(chǎn)生線性調(diào)頻信號經(jīng)上變頻后由饋線輸出到發(fā)射機放大鏈。另一部分信號送到數(shù)字合成器(DDS)產(chǎn)生線性調(diào)頻基準(zhǔn)信號輸出到接收機。信號處理機用于接收中頻信號和目標(biāo)的差頻信號，完成回波目標(biāo)的信息檢測:具體是通過信號處理芯片完成信號的模擬數(shù)字變換(A/D);時間/頻率轉(zhuǎn)換；動目標(biāo)處理；求模及和差歸一；恒虛警CFAR ;距離測量；方位測量；仰角測量。對所處理的結(jié)果經(jīng)恒虛警(CFAR)后進(jìn)行自動門限判決，獲得目標(biāo)的距離、高度和仰角等信息，并將目標(biāo)信息傳送給操控計算機。所述計算機用于接收信號處理機發(fā)送的目標(biāo)信息進(jìn)行信號處理運算，建立目標(biāo)航跡、顯示目標(biāo)信息并輸出目標(biāo)信息。同時完成對其他各模塊的控制。所述方位驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動俯仰機構(gòu)完成對發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元整體進(jìn)行360度掃瞄。方位驅(qū)動機構(gòu)可以采用電機。所述俯仰機構(gòu)是用于調(diào)整安裝于其上的部件的俯仰角度的機械機構(gòu)。俯仰機構(gòu)可以采用與電機連接的齒輪，以及與齒輪連接的豎直、水平方向的兩個旋轉(zhuǎn)軸，通過電機驅(qū)動齒輪傳動兩個旋轉(zhuǎn)軸帶動安裝架上的發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元進(jìn)行全方位運動。上述本實用新型的各部件的安裝及連接關(guān)系如下:所述天線陣列背面中部與高頻電子單元固定連接；高頻電子單元與天線陣列的緊密連接有利于減小高頻信號衰減，提高雷達(dá)威力和測量精度。所述高頻電子單元安裝在俯仰機構(gòu)上，俯仰機構(gòu)與方位驅(qū)動機構(gòu)連接；陣列天線、高頻電子單元和俯仰機構(gòu)組成的整體在方位驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下隨同俯仰機構(gòu)運動；安裝時保持天線發(fā)射波束和接收波束指向與水平方向滿足設(shè)計仰角要求，確保在俯仰方向?qū)盏陌l(fā)射和接收波束的覆蓋范圍；所述低頻電子單元和計算機均置于方位驅(qū)動機構(gòu)下方，有利于減輕方位驅(qū)動負(fù)載，提高雷達(dá)可靠性。所述發(fā)射機分別與頻率綜合器、發(fā)射天線通過信號線纜連接，接收機分別與頻率綜合器、接收天線和信號處理機通過信號線纜連接；信號處理機的輸出端通過信號線纜連接計算機。計算機連接發(fā)射機、頻率綜合器、方位驅(qū)動機構(gòu)。如圖2所示，本實用新型雷達(dá)的整體工作原理如下:由頻率綜合器產(chǎn)生射頻激勵信號，經(jīng)發(fā)射機放大后，由饋線送到發(fā)射天線，由發(fā)射天線經(jīng)方位驅(qū)動機構(gòu)在360度水平方向驅(qū)動下，向空間360度水平方向輻射，同時由接收天線接收由空中目標(biāo)反射回來的回波信號，經(jīng)過低噪聲放大器放大、功分合成形成三波束回波信號，由接收天線多口網(wǎng)路按3個輸出口傳送給接收機的三路接口，由接收機通過對三波束回波信號和由頻率綜合器送入的相參基準(zhǔn)信號進(jìn)行選頻、放大，產(chǎn)生中頻信號和目標(biāo)的差頻信號，傳送給信號處理機進(jìn)行中頻采樣處理，目標(biāo)的距離、高度和仰角信息處理，由信號處理機將處理的目標(biāo)信息送入操控計算機進(jìn)行信號處理運算，建立目標(biāo)航跡、顯示目標(biāo)信息并向指揮系統(tǒng)輸出目標(biāo)信息。本實用新型的各部件均采用的是常規(guī)器件。本實用新型利用比幅測高原理，在接收天線陣的俯仰面中生成三個波束:上波束、中間波束和下波束，其中，上波束和中間波束呈鏡像分布雙波束，中間波和下波束也呈鏡像分布雙波束，每對雙波束上下有一定的分離角，雙波束在3dB點相交，波束由同一口徑的接收陣面產(chǎn)生，口徑利用率高。目標(biāo)仰角測量過程如圖4所示，接收天線的信號從多口網(wǎng)絡(luò)連接到A路接收機，多口網(wǎng)絡(luò)I的端口 A、端口 B和端口 C分別連接三路接收機，在接收機的設(shè)計和安裝中，應(yīng)嚴(yán)格保證三路的連接波導(dǎo)和電纜的長度一致，接收機采用超外差接收機，三路接收電路接到的三波束回波信號分別經(jīng)放大混頻，變?yōu)橹蓄l，每一對雙波束經(jīng)濾波、放大、正交解調(diào)后產(chǎn)生1、Q基帶信號，將此1、Q基帶信號進(jìn)行處理。1、Q基帶信號通過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，在信號處理模塊中進(jìn)行求模運算，并利用和差器求出定向值，然后以定向值為地址，從單脈沖表或多項式擬合得到仰角的數(shù)值；[0049]由A路和B路雙波束的目標(biāo)仰角及高度測量過程如下:第A路的模值I和第B路模值f的求模公式如下:
權(quán)利要求1.一種連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，其特征在于，包括發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元、低頻電子單元、俯仰機構(gòu)、方位驅(qū)動機構(gòu)和計算機； 所述發(fā)射天線和接收天線組成陣列天線，其中，發(fā)射天線用于接收由發(fā)射機通過饋線送來的發(fā)射信號，并將發(fā)射信號向空間輻射形成賦形波束；接收天線用于接收空中目標(biāo)反射回來的回波信號，并將接收到的回波信號經(jīng)過其連接的低噪聲放大器放大、功分合成形成三波束回波信號，發(fā)送到接收機； 所述高頻電子單元包括發(fā)射機和接收機，其中，發(fā)射機用于將頻率綜合器發(fā)來的射頻激勵信號放大到設(shè)計功率的發(fā)射信號，然后由饋線送到發(fā)射天線；接收機用于通過接收由接收天線發(fā)送的三波束的回波信號和由頻率綜合器發(fā)送的相參基準(zhǔn)信號，并對這些信號進(jìn)行選頻，通過其連接的低噪聲放大器放大，產(chǎn)生中頻信號和目標(biāo)的差頻信號并發(fā)送給信號處理機； 低頻電子單元包括頻率綜合器和信號處理機，其中，頻率綜合器用于產(chǎn)生滿足設(shè)計要求的頻率點的射頻激勵信號，在掃頻狀態(tài)實現(xiàn)正向鋸齒波線性調(diào)頻信號，經(jīng)上變頻后送到發(fā)射機；二是產(chǎn)生滿足設(shè)計要求的相參采樣時鐘信號和相參基準(zhǔn)信號并將其輸出到接收機； 信號處理機用于接收中頻信號和目標(biāo)的差頻信號，經(jīng)處理后獲得目標(biāo)的距離、高度和仰角等信息，并將目標(biāo)信息傳送給操控計算機； 所述計算機用于接收信號處理機發(fā)送的目標(biāo)信息進(jìn)行信號處理運算，建立目標(biāo)航跡、顯示目標(biāo)信息并輸出目標(biāo)信息；同時完成對其他各模塊的控制； 所述方位驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動俯仰機構(gòu)完成對發(fā)射天線、接收天線、高頻電子單元整體進(jìn)行掃瞄； 所述俯仰機構(gòu)是 用于調(diào)整安裝于其上的部件的俯仰角度的機械機構(gòu)； 上述本實用新型的各部件的安裝及連接關(guān)系如下: 所述天線陣列背面中部與高頻電子單元固定連接；所述高頻電子單元安裝在俯仰機構(gòu)上，俯仰機構(gòu)與方位驅(qū)動機構(gòu)連接；陣列天線、高頻電子單元和俯仰機構(gòu)組成的整體在方位驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下隨同俯仰機構(gòu)運動；所述低頻電子單元和計算機均置于方位驅(qū)動機構(gòu)下方；所述發(fā)射機分別與頻率綜合器、發(fā)射天線通過信號線纜連接，接收機分別與頻率綜合器、接收天線和信號處理機通過信號線纜連接；信號處理機的輸出端通過信號線纜連接計算機；計算機連接發(fā)射機、頻率綜合器和方位驅(qū)動機構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，其特征在于，所述發(fā)射天線采用波導(dǎo)陣列天線。
3.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，其特征在于，所述接收天線采用波導(dǎo)陣列天線，其多口網(wǎng)絡(luò)有三個輸出端口:端口 A、端口 B和端口 C。
4.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，其特征在于，所述接收機采用超外差接收機，頻率采樣采用中頻采樣。
5.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，其特征在于，所述高頻電子單元安裝在俯仰機構(gòu)之上。
6.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)波目標(biāo)引導(dǎo)雷達(dá)，其特征在于，所述低頻電子單元安置在方位驅(qū)動機構(gòu)之下。
專利摘要本實用新型公開了一種連續(xù)波目標(biāo)指示雷達(dá)，包括發(fā)射天線和接收天線、高頻電子單元、俯仰機構(gòu)、方位驅(qū)動機構(gòu)、低頻電子單元和計算機組成，天線陣列背面中部與高頻電子單元固定連接；高頻電子單元安裝在俯仰機構(gòu)上，俯仰機構(gòu)與方位驅(qū)動機構(gòu)連接；陣列天線、高頻電子單元和俯仰機構(gòu)組成的整體在方位驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下隨同俯仰機構(gòu)運動；發(fā)射機分別與頻率綜合器、發(fā)射天線通過信號線纜連接，接收機分別與頻率綜合器、接收天線和信號處理機通過信號線纜連接；天線采用陣列天線，接收天線可接收形成三個不同指向的俯仰波束，接收機采用三路分別放大和過濾目標(biāo)回波，采用中頻采樣的工作方式，由接收機產(chǎn)生中頻信號，實現(xiàn)對空中目標(biāo)的三坐標(biāo)測量。
文檔編號G01S13/42GK203084190SQ20122072567
公開日2013年7月24日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者羅思明, 徐正平 申請人:西安天偉電子系統(tǒng)工程有限公司