專利名稱：單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用了調(diào)頻波的發(fā)射并應(yīng)用了接收信號或由其產(chǎn)生的信號與本機(jī)產(chǎn)生的和同時發(fā)射的信號有關(guān)的信號進(jìn)行差拍給出的拍頻信號，測定目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的雷達(dá)系統(tǒng)；且涉及到測量有關(guān)入射角、頻率、極化的目標(biāo)后向散射特性的雷達(dá)。
雷達(dá)依靠發(fā)射和接收電磁波從周圍環(huán)境中獲得信息，利用不同極化的調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)能獲得更為豐富的目標(biāo)特征的信息，就線性極化而言，根據(jù)發(fā)射、接收電磁波的狀態(tài)組合，有VV、HH、VH、HV四種組合狀態(tài)。
常用的調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)有單天線單極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，由收發(fā)天線、雙工器、發(fā)射器、接收器構(gòu)成，如美國專利US4210023提供的雷達(dá)，僅能提取目標(biāo)的距離信息，其應(yīng)用范圍受到限制。
單天線雙極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，采用機(jī)械轉(zhuǎn)動的方式調(diào)整饋源或天線極化的方向，可獲得VV、HH兩種極化組合，存在的缺陷是ⅰ、慣性大，極化狀態(tài)切換速度慢，只能達(dá)到秒級；ⅱ、運動部件的定位精度和重復(fù)性會直接影響極化純度和測量精度；ⅲ、會增加對電磁波的遮擋，且增加饋線損耗。
雙天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，如1985年10月《應(yīng)用科學(xué)學(xué)報》第3卷第4期提供的雷達(dá)，由雙工器、發(fā)射器和接收器、收與發(fā)兩個天線連同它們各自的極化旋轉(zhuǎn)器構(gòu)成。以軸線間距離最短，來達(dá)到待測目標(biāo)上同時被收、發(fā)天線照射的區(qū)域最大，但難以做到兩個天線的照射區(qū)域在所有作用距離內(nèi)均互相重合，導(dǎo)致目標(biāo)散射系數(shù)的測量誤差增大，置信度降低，當(dāng)照射距離近時尤其嚴(yán)重，同時還存在體積大、笨重、造價高等缺點。
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種能實現(xiàn)VV、HH、VH、HV等四種極化狀態(tài)組合的單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，特別是在測量目標(biāo)散射系數(shù)時具有較高的測量精度和置信度。
圖面說明圖1為單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的復(fù)合天線結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1－主反射面，2－次反射面，3－極化饋源，4－極化饋源，K1－極化切換開關(guān)，L－饋線，A、B－由極化饋源3發(fā)出經(jīng)次反射面2和主反射面1反射的波束，A′、B′－由極化饋源4發(fā)出于次反射面2透射和主反射面1反射的波束。
圖2為次反射面2結(jié)構(gòu)的正視圖。
圖3為實現(xiàn)VV、HH極化組合的單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中Ⅰ－雙工器，F(xiàn)－發(fā)射器，J－接收器，其余標(biāo)記與圖1相同。
圖4為實現(xiàn)VV、HH、VH、HV極化組合的單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中Ⅱ－雙工器，K2－極化切換開關(guān)，其余標(biāo)記與圖3相同。
以下結(jié)合
詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體內(nèi)容本發(fā)明的單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)包括復(fù)合天線，極化切換裝置，發(fā)射器及接收器。所采用的復(fù)合天線是單天線，由主反射面1、次反射面2、極化饋源3、極化饋源4以及饋線L組成，其中主反射面1、次反射面2、極化饋源3、極化饋源4共線配置。主反射面1是拋物面，次反射面2的廓面是雙葉雙曲面，由平行的金屬柵條構(gòu)成，其焦點與主反射面的焦點重合，極化饋源3口徑面布置在主反射面1的頂點和次反射面2之間，極化饋源3的極化方向與次反射面2金屬柵條平行，使電磁波呈全反射，極化饋源4的相位中心位于主反射面1的焦點上。極化饋源3和極化饋源4均帶有饋線L，饋線L與極化切換裝置的一個或多個極化切換開關(guān)連接。由極化饋源3發(fā)射的波束經(jīng)次反射面2和主反射面1反射，其反射的波束以A、B表示；由極化饋源4發(fā)射的波束透過次反射面2的金屬柵條經(jīng)主反射面1反射，其反射波束以A′、B′表示。由于次反射面2的焦點與主反射面1的焦點重合和極化饋源4的相位中心位于主反射面1焦點上，使極化饋源4發(fā)射的波束到達(dá)天線口徑面上時所經(jīng)過的路程相等，從而保證了天線口徑面為同相位面。同樣，從極化饋源3相位中心發(fā)出的波束經(jīng)次反射面2和主反射面1反射到達(dá)天線口徑面所經(jīng)過的路程相等，亦在天線口徑面形成同相位面。
如圖2所示，由相互平行的金屬柵條構(gòu)成的次反射面2，其廓面是雙葉雙曲面，安裝時柵條方向必須與極化饋源3的極化方向一致。次反射面2也可由用金屬鍍復(fù)的非金屬材料的柵條制成。
以下結(jié)合實施例進(jìn)一步說明單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理。
實施例1一種實現(xiàn)VV、HH極化組合的單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，示于圖3。其復(fù)合天線如圖1所示；極化切換裝置由極化切換開關(guān)K1和雙工器I組成，極化切換開關(guān)K1的三個端口分別與極化饋源3、極化饋源4及雙工器Ⅰ的一個端口連接，雙工器Ⅰ的另兩個端口分別與發(fā)射器F和接收器J連接。當(dāng)實現(xiàn)HH極化工作狀態(tài)時，由發(fā)射器F發(fā)出的電磁波經(jīng)雙工器Ⅰ和極化切換開關(guān)K1送至極化饋源4，由極化饋源4發(fā)出的極化波束透過次反射面2的金屬柵條，再由主反射面1反射后輻射出去，回波信號按上述逆向過程，由雙工器Ⅰ送至接收器J；當(dāng)實現(xiàn)VV極化工作狀態(tài)時，由發(fā)射器F發(fā)出的電磁波經(jīng)過雙工器Ⅰ和極化切換開關(guān)K1送至極化饋源3，由極化饋源3發(fā)出的極化波束經(jīng)次反射面2和主反射面1反射后輻射出去，回波信號按上述逆向過程由雙工器Ⅰ送至接收器J。
實施例2一種實現(xiàn)VV、HH、VH、HV極化組合的單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，示于圖4，采用如圖1所示的復(fù)合天線，極化切換裝置由極化切換開關(guān)K1、K2和雙工器Ⅰ、Ⅱ構(gòu)成，其中雙工器Ⅰ的三個端口分別與極化切換開關(guān)K1、K2的第一端口和極化饋源4連接，雙工器Ⅱ的三個端口分別與極化切換開關(guān)K1、K2的第二端口和極化饋源3連接，極化切換開關(guān)K1的第三端口與發(fā)射器F連接，極化切換開關(guān)K2的第三端口與接收器J連接。由發(fā)射器F、極化切換開關(guān)K1、雙工器I、饋線L及極化饋源4構(gòu)成H極化的發(fā)射通道，由發(fā)射器F、極化切換開關(guān)K1、雙工器Ⅱ、極化饋源3構(gòu)成Ⅴ極化發(fā)射通道；由極化饋源4、饋線L、雙工器Ⅰ、極化切換開關(guān)K2及接收器J構(gòu)成H極化接收通道，由極化饋源3、雙工器Ⅱ、極化切換開關(guān)K2及接收器J構(gòu)成V極化接收通道。當(dāng)雷達(dá)工作在HH極化狀態(tài)時，電磁波經(jīng)H極化的發(fā)射通道發(fā)射出去，而回波信號由H極化接收通道接收。當(dāng)雷達(dá)工作在VV極化狀態(tài)時，電磁波經(jīng)V極化的發(fā)射通道發(fā)射出去，而回波信號由V極化的接收通道接收；當(dāng)雷達(dá)工作在VH極化狀態(tài)時，電磁波經(jīng)H極化的發(fā)射通道發(fā)射出去，回波信號由V極化的接收通道接收；當(dāng)雷達(dá)工作在HV極化狀態(tài)時，電磁波經(jīng)V極化的發(fā)射通道發(fā)射出去，回波信號由H極化的接收通道接收。
本發(fā)明的雷達(dá)各構(gòu)成零件可以采用等效零件加以替換，但這種替換仍屬于本發(fā)明的范圍。
同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有下列優(yōu)點1、僅使用單個復(fù)合天線便可實現(xiàn)VV、HH、VH、HV四種極化工作狀態(tài)，且當(dāng)極化狀態(tài)切換時，構(gòu)成天線的任何部件無須作機(jī)械運動；2、可應(yīng)用電氣／電子極化切換開關(guān)，使切換速度從秒級提高到毫秒級；3、各種極化收、發(fā)波束軸向重合，收與發(fā)的公共照射區(qū)面積充份大，顯著提高了測量精度和置信度；如雷達(dá)天線架設(shè)高度為7m，天線直徑為410mm，天線波束為5.5°，入射角為15°時，本復(fù)合天線的公共照射區(qū)面積是雙天線最大公共照射區(qū)面積的3.4倍，若雙天線要達(dá)到與復(fù)合天線相同的照射面積，則前者高度必須是后者的
倍；4、由于照射區(qū)域重合程度不受目標(biāo)距離影響，因而能克服了現(xiàn)有技術(shù)在近距離時收、發(fā)天線照射區(qū)域重合程度差而導(dǎo)致測量精度低及置信度不高的缺點；5、復(fù)合天線與雙天線的體積比為 1/2 ～ 2/3 ，重量比為 1/2 ～ 2/3 ，且造價低，機(jī)動性好。
權(quán)利要求1.單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，包括復(fù)合天線，極化切換裝置，發(fā)射器，接收器，其特征在于所述的復(fù)合天線是單天線，由主反射面1、次反射面2、極化饋源3、極化饋源4及饋線L構(gòu)成，其中主反射面1、次反射面2、極化饋源3、極化饋源4共線配置，極化饋源3和極化饋源4均帶有饋線L，饋線L與極化切換裝置的一個或多個極化切換開關(guān)連接，主反射面1是拋物面，次反射面的廓面是雙葉雙曲面，由平行的金屬柵條構(gòu)成，其焦點與主反射面1的焦點重合，極化饋源3的極化方向與構(gòu)成次反射面的金屬柵條平行，極化饋源4的相位中心位于主反射面1的焦點上；極化切換裝置由極化切換開關(guān)、雙工器和饋線L組成，且分別同復(fù)合天線、發(fā)射器F、接收器J連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的雷達(dá)，其特征在于所述的構(gòu)成次反射面2的金屬柵條可采用表層鍍復(fù)金屬的非金屬材料制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的雷達(dá)，其特征在于所述的極化切換裝置由極化切換開關(guān)K1和雙工器Ⅰ組成，極化切換開關(guān)K1的三個端口分別與極化饋源3、極化饋源4及雙工器Ⅰ連接，雙工器I的另兩個端口分別與發(fā)射器F和接收器J連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的雷達(dá)，其特征在于所述的極化切換裝置由極化切換開關(guān)K1、極化切換開關(guān)K2、雙工器Ⅰ、雙工器Ⅱ組成，其中雙工器Ⅰ的三個端口分別與極化切換開關(guān)K1、K2的第一端口和極化饋源4連接，雙工器Ⅱ的三個端口分別與極化切換開關(guān)K1、K2的第二端口和極化饋源3連接，極化切換開關(guān)K1的第三端口與發(fā)射器F連接，極化切換開關(guān)K2的第三端口與接收器J連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3和4的雷達(dá)，其特征在于所述的極化切換開關(guān)K1、K2可采用電氣／電子極化切換開關(guān)。
專利摘要一種單天線多極化調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)，其特征是主反射面(1)、次反射面(2)、極化饋源(3)、(4)共線配置，主反射面(1)是拋物面，次反射面(2)的廓面是雙葉雙曲面，用金屬柵條制成，次反射面(2)的焦點與主反射面(1)焦點重合，極化饋源(3)口徑面布置在主反射面(1)頂點與次反射面(2)之間，極化饋源(4)的相位中心位于主反射面(1)的焦點上。與現(xiàn)有技術(shù)比較，其優(yōu)點是能顯著提高測量精度和置信度，體積小、重量輕、造價低、機(jī)動性好。
文檔編號G01S13/00GK2051358SQ8920824
公開日1990年1月17日 申請日期1989年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月2日
發(fā)明者王湖莊, 謝銀方, 吳堅, 趙維, 張毓昆 申請人:浙江大學(xué)