一种全向覆盖多波束探测雷达系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114114249A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111308817.1(22)申请日2021.11.05(71)申请人北京理工雷科电子信息技术有限公司地址100081北京市海淀区中关村南大街5号2区683号楼理工科技大厦401(72)发明人刘海波崔莹莹曾大治于冲(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人温子云李爱英(51)Int.Cl.G01S13/88(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种全向覆盖多波束探测雷达系统(57)摘要本发明涉及一种全向覆盖多波束探测雷达系统，用于解决飞鸟等低空慢速小目标的探测问题，包括圆柱形相控阵天线阵列、综合控制模块、频综模块、数字接收波束形成模块及数字信号处理模块。频综模块产生射频激励信号并送至圆柱形相控阵天线阵列，圆柱形相控阵天线阵列用于信号的发射与接收；当有目标时，圆柱形相控阵天线阵列接收到回波并将多通道数据传送至数字接收波束形成模块进行接收波束DBF，完成接收波束DBF后将得到的数据传送至数字信号处理模块，数字信号处理模块对得到的数据处理后得到目标的信息，并将目标点迹通过综合控制模块输出显示。本方法波束形成灵活快速，抗干扰能力强，方位全向覆盖，能够有效捕捉“低慢小”目标。CN114114249ACN114114249A权利要求书1/2页1.一种全向覆盖多波束探测雷达系统，包括圆柱形相控天线阵列模块、综合控制模块、频综模块、数字接收波束形成模块以及数字信号处理模块，各个模块之间依次连接，组成整个雷达系统；所述的圆柱形相控天线阵列共有M*N个阵元，所有阵元均匀分布在圆柱形阵面上，其中，圆柱阵面沿纵向共有N个圆环均匀分布在圆柱面上，每个圆环共M个阵元，即共M条竖直放置的线阵均匀分布在圆柱面上，每条线阵由N个阵元组成；整个阵列的所有阵元均能够完成信号的接收与发射；每列线阵视为一个TR组件，整个阵列工作时共M个TR组件同时进行工作；频综模块产生射频激励信号并送至圆柱形相控阵天线阵列，圆柱形相控阵天线阵列用于信号的发射与接收；当有目标时，圆柱形相控阵天线阵列接收到回波并将多通道数据传送至数字接收波束形成模块进行接收波束DBF，完成接收波束DBF后将得到的数据传送至数字信号处理模块，数字信号处理模块对得到的数据处理后得到目标的信息，并将目标点迹通过综合控制模块输出显示。2.根据权利要求1所述的一种全向覆盖多波束探测雷达系统，其特征在于：圆柱形相控天线阵列方位向采取凝视工作模式，俯仰采取波束扫描模式；发射波束采取方位向全向辐射，俯仰向分时扫描的工作原理；通过控制列天线中各个通道的发射信号相位，控制俯仰向波束分时指向不同俯仰角；通过控制360°方位中每一列天线采用相同的幅度相位，在方位向上形成360°全向辐射方向图。3.根据权利要求1所述的一种全向覆盖多波束探测雷达系统，其特征在于：所述的数字接收波束形成模块对接收数据进行的数字波束形成包括：单个TR和差波束形成：每个TR为一列均匀线阵，共N个阵元，将每个TR均分为上下两个半阵，当阵列接收到回波时，首先对其进行俯仰低副瓣处理，然后将上下两部分子阵相加减，分别得到单个TR的和波束以及单个TR的差波束；子阵和差波束形成：首先，对接收方向图的形成进行说明，当得到每个TR的和差波束后，选取其中相邻的K个TR进行一个子阵和差波束的形成，该子阵记为子阵1，完成子阵1和差波束形成后，对其进行步长为1个阵元的滑窗处理，得到的新子阵记为子阵2，对其按相同的方法进行和差波束形成后继续滑窗，以此类推，最终得到M个子阵，每个子阵包含一个子阵和波束与两个子阵差波束，两个子阵差波束即子阵俯仰差波束与子阵方位差波束；子阵和波束的形成方法是将每个子阵所包含的所有单个TR的和波束相加；子阵俯仰差波束就是把子阵所包含所有单个TR的差波束相加，子阵方位差波束就是将子阵所包含的所有TR的和波束按子阵对称的方式左右做差。4.根据权利要求1所述的一种全向覆盖多波束探测雷达系统，其特征在于：所述TR组件进行工作时，通过幅度与相位加权来控制发射信号的强度与指向。5.根据权利要求1所述的一种全向覆盖多波束探测雷达系统，其特征在于：所述的综合控制模块用于实现操作者对雷达系统的控制，包括设置雷达的工作模式、控制TR组件的工作与关闭、控制数字波束形成及数字信号处理模块的工作，从而得到目标的点迹和航迹信息，并对其进行输出。6.根据权利要求1所述的一种全向覆盖多波束探测雷达系统，其特征在于：所述的频综模块用于产生DA时钟、基带信号、本振及校准信号，并提供TR组件上的天线单元向空中辐射2CN114114249A权利要求书2/2页电磁波；其中，频综通过DA时钟产生原始基