CN101013157B - 二次测风雷达的和差环组件 - Google Patents

Abstract

二次测风雷达的和差环组是一种用于二次测风雷达角误差提取的微波组件，件，该组件包括由若干阻抗不同的传输线组合而成的网络，传输线选用开槽传输线的形式，整个和差环组件是在一块铝板正反两面开槽实现的；铝板的正面为两个“日”字形的传输线，分为为“AB段传输线、DE段传输线、FG段传输线、ADF段传输线、BEG段传输线”组成的上下环和“A′B′段传输线、D′E′段传输线、F′G′段传输线、A′D′F′段传输线、B′E′G′段传输线”组成的左右环；其中每个环又分为上半部“AB段传输线、DE段传输线、AD段传输线、BE段传输线”组成的的和差环和下半部“FG段传输线、DF段传输线、EG段传输线”组成的的调制环。

Description

二次测风雷达的和差环组件

技术领域

本发明是一种用于二次测风雷达角误差提取的微波组件，涉及微波传输技术领域。

背景技术

在新型测风雷达研制成功之前，高空气象探测网大量使用的是701型二次测风雷达，它是上世纪六十年初研制成功，并投入业务使用的以模拟器件为主的测风雷达，存在技术体制落后、探测精度低、自动化程度低、同频干扰严重、体积大、重量重等缺点，特别是角度跟踪不能自动化，这使得操作员的劳动强度特别大，因为在放球的90分钟内操作员必须牢牢盯住目标角度的变化，稍有疏忽资料的准确性就会受到影响。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种二次测风雷达的和差环组件，运用于角误差的提取，采用该组件后使得雷达具备了角度自动跟踪的功能，提高了测角精度，减轻了操作人员的劳动强度。

技术方案：本发明的工作原理为：用和差环得到和信号、方位差信号、俯仰差信号，再用调制环在程序方波的控制下按50Hz的速率分别将方位差信号、俯仰差信号调制到和信号上。这样，目标的角误差获取是与单脉冲一样的，但角误差信号不是直接送到接收机，而是先调制到和信号上以后再送到接收机。雷达接收机将方位差信号、俯仰差信号放大、解调后送给天控分系统进而控制天线，以实现目标的自动跟踪。

本发明的二次测风雷达的和差环组件是由若干阻抗不同的传输线组合而成的网络，传输线选用开槽传输线的形式，整个和差环组件是在一块铝板正反两面开槽实现的。

铝板的正面为两个“日”字形的传输线，分为为“AB段传输线、DE段传输线、FG段传输线、ADF段传输线、BEG段传输线”组成的上下环和“A′B′段传输线、D′E′段传输线、F′G′段传输线、A′D′F′段传输线、B′E′G′段传输线”组成的左右环；其中每个环又分为上半部“AB段传输线、DE段传输线、AD段传输线、BE段传输线”组成的的和差环和下半部“DE段传输线、FG段传输线、DF段传输线、EG段传输线”组成的的调制环。

和差环中传输线AC、BC段的内导体直径为Φ3.5mm、阻抗为70Ω；传输线AD、DE、BE段的内导体直径为Φ4.7mm、阻抗为53Ω，内导体用聚四氟乙烯介质架空在槽中间。调制环是内导体直径均为Φ5mm、阻抗为50Ω。

图1中4个天线所接收的微波信号通过各自的移相器送至和差环，通过和差环可得到3路信号，即和信号、方位差信号、俯仰差信号，这3路信号再送至调制环，目的是在程序方波的控制下分别将方位差信号、俯仰差信号调制到和信号上，这样角误差的获取方式与单脉冲体制相同，而雷达的接收机只需一套，既提高了角跟踪的精度，又降低了设备成本。

和差环：它将上、下(或左、右)天线的信号同时相加或相减，即得到和信号：∑、差信号：Δ，其电路如图2所示：

从图2中可以看出，来自天线的信号在C点相加(相位相同)得∑＝E_A+E_B，在D点相减(相位相差180°)得Δ＝E_A-E_B，而E点信号相位相反，故得-Δ＝E_B-E_A。所以通过和差环可以得到和信号及两路差信号，且两路差信号相位差180°，和差环由此而得名。

调制环：它的作用就是将差信号按一定的时序调制到和信号上，以获得与跳变扫描完全一样的波瓣特性，其方法是通过一段可控的传输线来实现，其电路如图3所示：

当程序方波不加时，二极管V₁、V₂截止形成λ/4开路线，F、G两点相当于对地短路，差信号±Δ均不能加到H点，K点输出的就为和信号；而当程序方波加到上V₁时，V₁导通，形成λ/4短路线，F点相当于对地开路，于是+Δ差信号就经F、H点加到K点，K点则得到∑+Δ；同理当V₂加上程序方波时，K点就得到∑-Δ，这样当程序方波轮流加到V1、V2上时，在K点就得到与跳变扫描一样的波瓣特性。

在实际结构中，和差环、调制环是用多段传输线按一定的规律在空间排列而成，传输线外导体由铝板(400mm*200mm)上的沟槽(深18mm宽9mm)构成，而内导体则是φ5mm的铜棒，为了减小面积传输线被分布在铝板的两个面上。

有益效果：由于本发明成功运用，使得新型二次测风雷达实现了起始抓球、跟踪的自动化，大大降低了操作人员的劳动强度，而且操作人员也由原来的3人减至现在的1人，这对于全国近百个台站就人力资源的节约来说也产生了非常可观的效益。

同时采用本发明的新型二次测风雷达其探测质量也明显优于59-701系统，与芬兰的GPS探空仪相当，在较大的程度上改变了长期以来我国高空探测质量落后的面貌，给大气探测与研究、减灾防灾提供了有力工具，为我国的高空气象探测事业作出了较大的贡献。

附图说明

图1标明了本发明在雷达信号流程中的位置。

图2、3是本发明的和差环、调制环电原理图。其中，A、B、D、E、F、G、A′、B′、D′、E′、F′、G′分别表示各传输线的端点。

图4是本发明在和差环箱中的位置。

图5是本发明和差环组件传输线空间分布图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

和差环组件是由若干阻抗不同的传输线组合而成的网络。传输线选用开槽传输线的形式，其槽宽为9mm，深为18mm。整个和差环组件是在一块长292.5mm，宽110mm，厚39mm的铝板正反两面开槽实现的，其结构紧凑。

铝板的正面为两个“日”字形的传输线，分为为“AB段传输线、DE段传输线、FG段传输线、ADF段传输线、BEG段传输线”组成的上下环和“A′B′段传输线、D′E′段传输线、F′G′段传输线、A′D′F′段传输线、B′E′G′段传输线”组成的左右环；其中每个环又分为上半部“AB段传输线、DE段传输线、AD段传输线、BE段传输线”组成的的和差环和下半部“FG段传输线、DF段传输线、EG段传输线”组成的的调制环。和差环中传输线AC、BC段的内导体直径为Φ3.5mm、阻抗为70Ω；传输线AD、DE、BE段的内导体直径为Φ4.7mm、阻抗为53Ω，内导体用聚四氟乙烯介质架空在槽中间。调制环是内导体直径均为Φ55mm、阻抗为50Ω。

调制环由与之相连的开关管套控制，分时将差信号调制到和信号上。由于上下和左右两环的信号需合成，因此将上下环和左右环的和、差信号在C、H点处利用同轴线传输到网络背后，经传输线KJ段内导体直径为Φ5.8的41Ω和传输线JI段内导体直径为Φ3的80Ω开槽传输线传输后合并，再由50Ω开槽传输线输出。在输出端加有一节λ/8的双支节阻抗调配段MN用以调节网络的输出阻抗。

Claims (3)

1.一种二次测风雷达的和差环组件，其特征在于该组件包括由若干阻抗不同的传输线组合而成的网络，传输线选用开槽传输线的形式，整个和差环组件是在一块铝板正反两面开槽实现的；铝板的正面为两个“日”字形的传输线，分为为“AB段传输线、DE段传输线、FG段传输线、ADF段传输线、BEG段传输线”组成的上下环和“A′B′段传输线、D′E′段传输线、F′G′段传输线、A′D′F′段传输线、B′E′G′段传输线”组成的左右环；其中每个环又分为上半部“AB段传输线、DE段传输线、AD段传输线、BE段传输线”组成的的和差环和下半部“FG段传输线、DF段传输线、EG段传输线”组成的的调制环；

其中，A、B、D、E、F、G、A′、B′、D′、E′、F′、G′分别表示各传输线的端点。

2.根据权利要求1所述的二次测风雷达的和差环组件，其特征在于和差环中传输线AC、BC段的内导体直径为Φ3.5mm、阻抗为70Ω；传输线AD、DE、BE段的内导体直径为Φ4.7mm、阻抗为53Ω，内导体用聚四氟乙烯介质架空在槽中间。

3.根据权利要求1所述的二次测风雷达的和差环组件，其特征在于调制环是内导体直径均为Φ5mm、阻抗为50Ω。

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