一种固态雷达标定系统论文和设计-史作锋

全文摘要

本实用新型公开了一种固态雷达标定系统，包括天线、收发系统与标定系统。所述收发系统包括依次相连的发射机、第一耦合器、环形器、第二耦合器、接收机与频率源；所述天线与环形器相连。所述标定系统包括开关、噪声源、数控衰减单元与延迟线；所述噪声源与开关第一输入端相连；所述频率源通过数控衰减单元与所述开关第二输入端相连；所述第二耦合器输出端通过延迟线与所述三位开关第三输入端相连；所述开关输出端与所述第二耦合器相连。本实用新型能够增强系统标较的灵活性；提高标较准确性；增强系统稳定性与抗干扰性能；降低系统调试难度及安装难度；实时监控雷达收发系统的工作状态及各项工作指标。

主设计要求

1.一种固态雷达标定系统，其特征在于，包括天线、收发系统与标定系统；所述收发系统包括依次相连的发射机、第一耦合器、环形器、第二耦合器、接收机与频率源；所述天线与环形器相连；所述标定系统包括开关、噪声源、数控衰减单元与延迟线；所述噪声源与开关第一输入端相连；所述频率源通过数控衰减单元与所述开关第二输入端相连；所述第二耦合器输出端通过延迟线与所述三位开关第三输入端相连；所述开关输出端与所述第二耦合器相连。

设计方案

1.一种固态雷达标定系统，其特征在于，包括天线、收发系统与标定系统；

所述收发系统包括依次相连的发射机、第一耦合器、环形器、第二耦合器、接收机与频率源；所述天线与环形器相连；

所述标定系统包括开关、噪声源、数控衰减单元与延迟线；所述噪声源与开关第一输入端相连；所述频率源通过数控衰减单元与所述开关第二输入端相连；所述第二耦合器输出端通过延迟线与所述三位开关第三输入端相连；所述开关输出端与所述第二耦合器相连。

2.根据权利要求1所述一种固态雷达标定系统，其特征在于，所述开关为TTL三位开关；所述TTL三位开关包括第一射频输入通道、第二射频输入通道、第三射频输入通道、开关输出端、第一控制线、第二控制线与第三控制线；所述第一控制线、第二控制线与第三控制线用于所述第一射频输入通道、第二射频输入通道、第三射频输入通道的通断控制。

3.根据权利要求1所述一种固态雷达标定系统，其特征在于，所述数控衰减单元包括三级依次相连的数控衰减器。

4.根据权利要求1所述一种固态雷达标定系统，其特征在于，所述延迟线包括依次连接设置的输入匹配网络、输入薄膜换能器、传声介质、输出薄膜换能器、输出匹配网络。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及雷达技术领域，尤其涉及一种固态雷达标定系统。

背景技术

近年来极端天气频发，自然灾害比较严重，其中气象灾害居首，受灾面积也在逐步扩大，越来越多的行业发展受气象灾害制约。为了保障气象探测及预报，各型雷达需24小时不间断的正常工作现有雷达系统存在以下缺点：

(1)系统灵活度差；

(2)准确性差；

(3)稳定性与抗干扰性能较差；

(4)系统调试难度及安装难度较大；

(5)对雷达收发系统的工作状态及各项工作指标缺乏监控功能。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种固态雷达标定系统，包括天线、收发系统与标定系统。

所述收发系统包括依次相连的发射机、第一耦合器、环形器、第二耦合器、接收机与频率源；所述天线与环形器相连。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型能够增强系统标较的灵活性；提高标较准确性；增强系统稳定性与抗干扰性能；降低系统调试难度及安装难度；实时监控雷达收发系统的工作状态及各项工作指标。

附图说明

图1是本实用新型的系统图；

图2是延迟线的结构示意图；

图3是三位开关的结构示意图。

图中：1-输入薄膜换能器；2-输入薄膜换能器；3-传声介质。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如附图1所示，本实用新型一种固态雷达标定系统，包括天线、收发系统与标定系统。

所述收发系统包括依次相连的发射机、第一耦合器、环形器、第二耦合器、接收机与频率源；所述天线与环形器相连。

进一步的，所述开关为TTL三位开关；所述TTL三位开关包括第一射频输入通道、第二射频输入通道、第三射频输入通道、开关输出端、第一控制线、第二控制线与第三控制线；所述第一控制线、第二控制线与第三控制线用于所述第一射频输入通道、第二射频输入通道、第三射频输入通道的通断控制。

进一步的，所述数控衰减单元包括三级依次相连的数控衰减器。

进一步的，所述延迟线包括依次连接设置的输入匹配网络、输入薄膜换能器1、传声介质3、输入薄膜换能器2、输出匹配网络。

延迟线采用声体波(BAW)微波延迟线，损耗低、体积小、衰减稳定性好。发射机输出信号经耦合器耦合后经输入匹配网络进入薄膜换能器后通过换能器薄膜的逆压电效应，将电信号转变为声信号并在传声介质3中传播，当声信号到达输入薄膜换能器2时，再由换能薄膜的压电效应将声信号转变为电信号，经输出匹配网络输出。由于声信号的传播速度比电信号要慢10^4量级，因此可以在较短的声传播长度内得到较长的延迟，延时5us，插损50dB。

本实用新型采用三位开关为TTL控制型，工作频率可从DC至18GHz，插入损耗小，通道间隔离度大，易于调试。第一控制线TTL1、第二控制线TTL2与第三控制线TTL3三路TTL控制线分别控制RF1、RF2、RF3三路射频通道导通至开关输出端C，三位开关工作时，延迟线输出信号、数控衰减器输出射频信号、噪声源输出噪声信号分别由第一射频输入通道RF1、第二射频输入通道RF2、第三射频输入通道RF3输入，由TTL1、TTL2、TTL3三根控制线选择相应的通道导通至开关输出端。

由于天气回波的功率范围较大，所以天气雷达接收机正常工作所接收的信号功率范围较大，为了在整个接收机的功率接收范围内能够准确探测气象目标的反射率，这就要求接收在一定的功率接收范围内输入、输出功率为一固定线性关系，即接收机的动态范围。本实用新型采用最大衰减量为31dB，步进1dB 的步进衰减器。采用三个数控衰减器级连，总衰减量达到了93dB。

为了标定大动态范围的接收机，就需要大衰减量的步进数控衰减器。

本实用新型用于对固态雷达收发系统进行标较，监控收发系统的工作状态并测试收发系统工作参数。标定发射机时，发射机输出信号经发射通道耦合器耦合一部分能量进入延迟线，再由三位开关选通后进入接收通道耦合器并进入接收机进行测试；标定接收机时，噪声源输出噪声信号经三位开关选通至接收通道耦合器并进入接收机或者频率源输出测试信号经三位开关选通至接收通道耦合器并进入接收机进行标定测试。

接收机标定内容包括接收机增益、接收机噪声系数、接收机动态范围及反射率标定。

接收机噪声系数标定时，三位开关选通至噪声源，分别打开噪声源和关断噪声源，让冷噪声及热噪声分别通过接收通道的第二耦合器进入接收机进行测试，并通过噪声源的超噪比计算出接收机的噪声系数。

接收机增益标定时，三位开关选通至数控衰减器，由频率源输出已知功率射频信号经数控衰减器、三位开关后通过接收通道的第二耦合器进入接收机，通过接收机监测到的射频测试信号功率同频率源输出的信号的已知功率做对比即可标定出接收机增益及系统反射率；调整数控衰减器以提供接收机耦合输入大范围可调的信号功率即可标定出接收机的线性工作范围即动态范围。

发射机标定内容包括发射功率标定与地杂波抑制能力标定。

发射功率标定时，三位开关选通至延迟线通道，发射机输出信号经耦合器后，主要信号能量进入环形器后通过天线发射出去，环形器有部分能量泄漏至接收通道，发射耦合器将少部分能量耦合至标定系统的延迟线，并经三位开关、接收通道耦合器进入接收机。由于发射通道耦合器、接收通道耦合器及延迟线对信号的插损均为固定值，所以接收机可以通过检测标定系统输出的延迟线信号功率反算出发射机的输出功率，以此完成发射机输出功率标定。

地杂波抑制能力标定时，射频延迟线对信号传输的功率损耗和时间延迟均为固定值，由此可以利用该特性模拟离雷达某一固定距离的地物回波信号，将此信号与发射信号进行计算，即可标定出雷达系统的地杂波抑制能力。

本实用新型能够增强系统标较的灵活性；提高标较准确性；增强系统稳定性与抗干扰性能；降低系统调试难度及安装难度；实时监控雷达收发系统的工作状态及各项工作指标。

本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。

设计图

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