專利名稱：一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及雷達探測技術領域，尤其涉及到一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體。
背景技術：
高頻地波雷達探測海洋狀態(tài)參數(shù)或探測海面上的移動目標，其收發(fā)天線目前有兩種形式，一種接收天線是陣列式相控陣天線，發(fā)射天線是八木天線，該天線體積龐大，占地面積寬，一般是300米——1000米不等，容易受到破壞。另一種是緊湊式天線，使用一個單極子和兩個相互正交的環(huán)天線組合在一起的所謂單極子交叉環(huán)天線，發(fā)射天線也是八木天線。圖1是現(xiàn)有技術中的相控陣雷達接收天線示意圖；圖2是現(xiàn)有技術中單極子交叉收、發(fā)天線示意圖，收、發(fā)天線相距20-40米。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體，從而能解決地波雷達天線系統(tǒng)占地面積較大的問題。為解決以上實用新型目的，本實用新型的技術方案為:一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體，其不同之處在于:包括環(huán)天線接收體，環(huán)天線接收體內(nèi)設置有第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線，環(huán)天線接收體的上、下部分別設置有上輻射體、下輻射體，下輻射體的下部連接有天線饋電基座。按以上方案，所述環(huán)天線接收體中的第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線互相
垂直設置。對比現(xiàn)有技術，本實用新型具有以下優(yōu)點和積極效果:本實用新型所涉及的單極子收發(fā)共用天線體的外形結(jié)構分為四部分:環(huán)天線接收體、上輻射體、下輻射體、天線饋電基座，第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線設置在環(huán)天線接收體內(nèi)，上輻射體、下輻射體分別設置在環(huán)天線接收體的上、下部，下輻射體的下部連接有天線饋電基座，該單極子收發(fā)共用天線體的結(jié)構堅固可靠，收、發(fā)功能集中于一體，有效解決了地波雷達天線系統(tǒng)占地面積較大，從而造成雷達的目標較大，易于損毀，不容易找到理想的架設場地等問題。進一步的，由于環(huán)天線接收體中設置有兩個位置互相垂直的第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線，從而得到兩個互為正交的信號用以判斷回波信號來自哪個方向。由于本實用新型單極子收發(fā)共用天線體收、發(fā)共用，大大節(jié)省了天線場地的建設費用，使得雷達站尤其是海邊的雷達站點的選址就更容易，為建設移動雷達站提供了更為方便的途徑，也節(jié)約了雷達的設計成本。

圖1是現(xiàn)有技術中的相控陣雷達接收天線示意圖；[0011]圖2是現(xiàn)有技術中單極子交叉收、發(fā)天線示意圖；圖3是本實用新型提供的單極子收發(fā)共用天線體的結(jié)構示意圖；圖4是本實用新型提供的應用在高頻地波雷達上的收發(fā)共用天線的電路框圖；圖5是本實用新型提供的收發(fā)共用天線開關的電路框圖；圖6是圖5中的接收支路天線開關的電路框圖；圖7是本實用新型提供的控制脈沖形成電路的框圖；圖8是本實用新型提供的控制電壓形成電路原理圖；圖9是本實用新型提供的收發(fā)共用天線開關和控制脈沖形成電路原理圖；圖10是本實用新型提供的電調(diào)諧與收發(fā)共用環(huán)天線的電路原理圖；圖11是本實用新型提供的第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線的位置分布圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型具體實施方式
做進一步說明。如圖4所示，本實用新型實施例一種應用在高頻地波雷達上的收發(fā)共用天線，它包括單極子收發(fā)共用天線體1、收發(fā)共用天線開關2、第一電調(diào)諧環(huán)天線3、控制脈沖形成電路4、控制電壓形成電路5、第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6，第二電調(diào)諧環(huán)天線7，第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8。收發(fā)共用天線開關2包括發(fā)射支路開關2-1和接收支路開關2-2 ;發(fā)射支路開關2-1的輸入信號I路來自發(fā)射機，另I路輸入信號為來自控制脈沖形成電路4輸出的控制脈沖；發(fā)射支路開關2-1的輸出信號一路送到電纜接頭J8，另一路送接收支路開關2-2 ;接收支路開關2-2的輸入信號來自電纜接頭J8和控制脈沖形成電路4，輸出信號送系統(tǒng)接收機；第一電調(diào)諧環(huán)天線3、第二電調(diào)諧環(huán)天線7輸入信號一路來自空中的電磁波，另一路來自控制電壓形成電路5的控制電壓，第一電調(diào)諧環(huán)天線3的輸出信號送至第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6，第二電調(diào)諧環(huán)天線7的輸出信號送至第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8 ;第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6、第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8的輸入端口均與控制脈沖形成電路4相連接，第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6、第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8的輸出信號送至系統(tǒng)接收機；控制電壓形成電路5的輸入信號來自系統(tǒng)單片機。圖3是本實用新型提供的單極子收發(fā)共用天線體的結(jié)構示意圖，圖11是本實用新型提供的第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線的位置分布圖。如圖3、圖11所示，一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體，包括環(huán)天線接收體1-2，環(huán)天線接收體1-2內(nèi)設置有第一電調(diào)諧環(huán)天線3、第二電調(diào)諧環(huán)天線7，環(huán)天線接收體I 一 2的上、下部分別設置有上輻射體I 一 1、下輻射體I 一 3，下輻射體I 一 3的下部連接有天線饋電基座I 一 4。具體的，圖3中的上輻射體1-1由一根外層裹了一層玻璃鋼材料的金屬銅線構成，它和下輻射體1-3用一根軟電纜連接起來。環(huán)天線接收體1-2內(nèi)設置有兩根互相垂直放置的磁棒天線(即第一電調(diào)諧環(huán)天線3、第二電調(diào)諧環(huán)天線7)及其相應的電路，它接收空間的電磁波，輸出信號和控制信號均和雷達系統(tǒng)主機相連。而連接上、下輻射體的軟電纜穿過這一部分，和這一部分電路沒有什么關系。下輻射體1-3由一根耐腐蝕的空心的合金鋁管組成，上部它通過軟電纜和上輻射體相連，下部和天線饋電基座1-4相連接，天線饋電基座
1-4中設置有與收發(fā)共用天線開關相連接的電纜接頭J8和相應的控制電纜；天線饋電基座1-4為一個絕緣的基座，接收天線體的控制電纜、輸出電纜均從這里送到系統(tǒng)接收機。如圖5所示，收發(fā)共用天線開關2的具體電路機構由兩部分組成，如圖5所示，圖中發(fā)射支路開關2-1由一個大電流的PIN管構成，它有兩個輸入，兩個輸出，一路輸入來自系統(tǒng)的發(fā)射機送出的200瓦RF信號,另一路輸入來自系統(tǒng)時序輸出的控制脈沖TP。輸出信號一路接入收發(fā)共用天線體的電纜接頭J8，一路連接接收支路開關2-2。圖中的接收支路開關2-2由三個開關串聯(lián)而成。如圖6所示，圖中的開關2-2-1是一個由高反壓PIN管及其相關電路組成，它有兩個輸入，一個輸出，一個輸入來自收發(fā)共用天線體J8，另一個輸入來自控制脈沖形成電路4，輸出連接開關2-2-2。開關2-2-2它也有兩個輸入，一個輸出，其中一個輸入來自開關2-2-1的輸出，另一個輸入來自控制脈沖形成電路4，輸出連接開關
2-2-3。開關2-2-3它有兩個輸入，其中一個連接到開關2的輸出，另一個來自控制脈沖形成電路4，其輸出經(jīng)過接頭J7和系統(tǒng)接收機相連接。進一步的，如圖11所示，環(huán)天線接收體中設置有兩個位置互相垂直的第一電調(diào)諧環(huán)天線3、第二電調(diào)諧環(huán)天線7，從而得到兩個互為正交的信號用以判斷回波信號來自哪個方向。第一電調(diào)諧環(huán)天線3、第二電調(diào)諧環(huán)天線7的輸入信號一路來自空中的電磁波，另一路來自控制電壓形成電路5的控制電壓，第一電調(diào)諧環(huán)天線3的輸出信號送至第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6，第二電調(diào)諧環(huán)天線7的輸出信號送至第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8 ;第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6、第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8的輸入端口均與控制脈沖形成電路4相連接，第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6、第二電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路8的輸出信號送至系統(tǒng)接收機；圖4中的兩組電調(diào)諧環(huán)天線均為由電感線圈和變?nèi)荻O管及其控制電路組成的串聯(lián)諧振電路，可以提高雷達對回波信號的選擇接收能力，提高其S/N比，它有一個輸入來自控制電壓形成電路5，有一個輸出連接到相應的電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路。圖7是本實用新型提供的收發(fā)控制脈沖形成電路框圖；如圖7所示，收發(fā)控制脈沖形成電路的作用是形成三個不同功能和用途的控制脈沖。TP形成電路4-1有一個輸入，它來自雷達系統(tǒng)的時序脈沖TP，有一個輸出信號，它和發(fā)射支路開關2-1連接。TBl形成電路4-2有一個輸入，它來自系統(tǒng)的時序脈沖TB，有一個輸出信號，它和接收支路開關2-2相連接。TB2形成電路4-3有一個輸入，即系統(tǒng)時序脈沖TB，輸出和接收支路開關2-2-2、2-2-3以及圖4中的6、8相連接。圖8是控制電壓形成電路的原理圖。圖中的1、2、3腳和系統(tǒng)單片機的71、72、73腳相連，它的作用是把和頻率相對應的控制碼送入U13。在這個芯片中把控制碼變換成相對應的控制電壓，然后再把這個電壓送到電調(diào)諧電路中去，4腳即是這個電壓的輸出口，它和圖4中的電調(diào)諧電路3和7相連，5腳接地，6腳接3.3V參考電壓。7腳是空腳，8腳連接+5V電源，而C37、C38是它們的濾波電容。圖9中U8是一個脈沖形成芯片。I腳是空腳，2腳通過J5連接到系統(tǒng)的時序脈沖TP, 3腳接地，4腳通過J6連接到系統(tǒng)的時序脈沖TB，5腳輸出TB信號，分別送2_2的U6的4腳和U7的4腳以及4-2中的U9、U10的基極。圖中的C39是一個整形電容，C40是一個耦合電容，R16是一個負載電阻，R17是一個隔離電阻，U9、U10組成一個推挽放電管，對U8輸出的TB脈沖進行預放大，R18、R19、R20、R21是U9、U10的負載電阻，也是Ull、U12的偏置電阻。U11、U12組成推挽功放。如圖6中的2-2-1開關提供高反壓的控制脈沖，R22是一個保護電阻。圖9中的2-1是發(fā)射支路開關電路，圖中系統(tǒng)發(fā)射機輸出的200瓦RF信號經(jīng)過J4、C24、L15連接到PIN開關D5。D5在TP脈沖作用期間是飽和導通，RF信號可以順利的通過D5連接到收發(fā)共用天線體的電纜接頭J8上，而從U8的7腳送出的TP控制脈沖經(jīng)C27、Rll和L16后加到D5的負極，控制D5的導通與截止。其中C27是耦合電容，Rll是TP脈沖的負載，L16是D5的負載，C25是RF信號的耦合電容。接收支路開關2-2的在雷達接收回波時，開關是接通的，在發(fā)射探測脈沖期間開關是斷開的。由于發(fā)射期間的電壓達到300Vpp，故這個開關應承受高電壓的沖擊而不損壞，同時還應具有不小于140dB的收發(fā)隔離度。圖中C26是回波信號的耦合電容，L17是它的負載。D6是一個高反壓的PIN管。L18是它的負載?？刂泼}沖TB經(jīng)Ull、U12放大后經(jīng)限流電阻R22、濾波電阻R12、C28后加到D6的負極，控制D6的開和關。該級的開關隔離度可達到55dB。圖中的C29是回波信號的耦合電容，R13是它的負載，它們把接收期間內(nèi)收到的回波電壓送到U6 (標號為2-2-2)。U6是接收支路開關中的第2個開關，它是一個低壓電子開關，其開關隔離度可達60dB，插損小于ldB。I腳接+5V的電源，C30是濾波電容，2腳接地，3腳通過耦合電容C31接到開關12-2-1，4腳連接到控制脈沖TB，即來自控制脈沖形成電路4中的U8 (標號為4-1)、5腳通過R14和C33接地。R14、C32是匹配電路，6腳直接接地，7腳經(jīng)電容C32接地，C32是濾波電容，8腳是開關的輸出，它通過耦合電容C35和開關2_2_3的輸入相連。U7也是一個低壓開關，其開關隔離度可達60dB，I腳接+5V電壓，C34是它的濾波電容，2腳接地，3腳接控制脈沖TB，這個信號通過耦合電容C40來自控制脈沖形成電路4中的U8的5腳。5腳通過匹配電路C33和R14接地，6腳直接接地，7腳通過濾波電容C32接地，8腳輸出并經(jīng)過耦合電容C36連接到雷達系統(tǒng)接收機的輸入端。圖10是電調(diào)諧與環(huán)天線收發(fā)共用的原理圖，第一電調(diào)諧環(huán)天線3的具體電路構成參見圖10，圖中D3、D4是兩個變?nèi)荻O管，它的電容大小通過R6、C12、R10、C23受到U13輸出電壓的控制，其中R6為隔離電阻，C12、RIO、C23均為濾波電路，D3、D4、Cll、L8、L9、LlO組成串聯(lián)諧振電路，其輸出通過L11、C13耦合到U3的輸入端。圖中第一電調(diào)諧環(huán)天線收發(fā)控制電路6的原理圖中，U3是一個放大電路,I腳為放大器的輸入端，它和調(diào)諧電路的輸出LlU C13相連，2腳接地，3腳為輸出，它經(jīng)C14和收發(fā)控制開關U4的3腳相連。圖中L12、R7是放大器U3的負載電路。C15、C16、L13是+12V電源和去耦濾波電路。U4是第一電調(diào)諧環(huán)天線3的收發(fā)控制開關。發(fā)射機發(fā)射期間這個開關是斷開的，在接收機接收期間這個開關是接通的。它通過J3的3腳受到來自控制脈沖形成電路4的TB信號的控制。I腳接+5V電源，L14和C17是它的去耦濾波電容，2腳接地，3腳接放大器U3的輸出，4腳通過R9隔離電阻和J3的第2腳相連，5腳通過匹配電路C18、R8接地。6腳直接接地，7腳經(jīng)濾波電容C19接地。8腳經(jīng)C20和Jl相連，并經(jīng)Jl和系統(tǒng)接收機的A通道相連。圖中的U5是一個電源電壓變換芯片，它將+12V的電壓變換為+5V電壓，供給開關芯片用，C21和C22是它的濾波電容。如圖10所示，還包括第二電調(diào)諧環(huán)天線7的電調(diào)諧電路，圖中Dl、D2是變?nèi)荻O管，它的電容的大小和變化范圍均受單片機輸出電壓的控制，Dl、D2、Cl、L1、L2、L3構成串聯(lián)諧振電路，R1、C2、R5構成去耦濾波和隔離電路，L4是其輸出電路，它通過C3和圖中8和Ul相連。Ul是一個放大芯片，I腳電調(diào)諧電路的輸出L4，2腳接地，3腳為輸出端，L5、R2是Ul的交流負載，C4是輸出耦合電容，L5、C6、L6是其電源濾波電路。U2是第二電調(diào)諧環(huán)天線7的收發(fā)控制芯片，發(fā)射機工作時，其開關是斷開的，接收機工作時，開關是接通的，U2的I腳接+5V電源，C9和L7是它的濾波電路，2腳接地，3腳接放大器Ul的輸出，4腳經(jīng)R3限流電阻接J3的I腳，5腳經(jīng)匹配電路C27、R4接地，6腳直接接地，7腳經(jīng)電容C8接地，8腳經(jīng)耦合電容ClO接地J2并經(jīng)J2和系統(tǒng)接收機的B通道輸入相連。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體，其特征在于:包括環(huán)天線接收體，環(huán)天線接收體內(nèi)設置有第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線，環(huán)天線接收體的上、下部分別設置有上輻射體、下輻射體，下輻射體的下部連接有天線饋電基座。
2.按權利要求1所述的應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體，其特征在于:所述環(huán)天線接收體中的第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線互相垂直設置。
專利摘要本實用新型涉及雷達探測技術領域，尤其涉及到一種應用在高頻地波雷達上的單極子收發(fā)共用天線體，包括環(huán)天線接收體，環(huán)天線接收體內(nèi)設置有第一電調(diào)諧環(huán)天線、第二電調(diào)諧環(huán)天線，環(huán)天線接收體的上、下部分別設置有上輻射體、下輻射體，下輻射體的下部連接有天線饋電基座。本實用新型能解決地波雷達天線系統(tǒng)占地面積較大的問題。
文檔編號H01Q21/00GK202930541SQ20112038179
公開日2013年5月8日 申請日期2011年10月10日 優(yōu)先權日2011年10月10日
發(fā)明者石振華, 吳世才, 徐新軍, 楊振衛(wèi), 趙華志, 石新智 申請人:武漢德威斯電子技術有限公司