CN103399306A - 降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其包括正交模；还包括单路俯仰旋转关节，正交模与单路俯仰旋转关节间设置第一环形器、功分器、第二环形器、水平支路接收机、垂直支路接收机及频率综合器；功分器的第一端口与单路俯仰旋转关节连接，单路俯仰旋转关节通过方位单路旋转关节与第三环形器的第二端口连接，第三环形器的第三端口通过微波开关与延时网络的输入端连接，延时网络的输出端与发射机的输入端连接，发射机的输出端与第三环形器的第一端口连接。本发明结构紧凑，能减少俯仰旋转关节的数量，缩短接收馈线的传输距离，降低收发馈线的总损耗，提高多路馈线性能的一致性，提高探测性能。

Description

降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法

技术领域

本发明涉及一种方法，尤其是一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，属于雷达探测的技术领域。

背景技术

在雷达探测领域中，为了完成对目标的探测，雷达整机一般由以下几个部分组成：发射、接收、天馈线、信号处理、终端、电源、监控等分系统。对于机械式雷达为了完成对目标的扫描还必须要有天线传动机构和伺服分系统。

特别地，脉冲式全相参双偏振雷达为了确保探测性能，雷达发射机的功率、设备量一般均很大，当设备量大到无法将其设置在天线上时，必须要用波导等馈线系统将微波信号传输到天线，以向空中发射出去。对于全相参雷达，由于接收机发出的频率综合信号（发射机的输入信号）目前必须离发射机很近，雷达接收信号时也是用波导等馈线系统将微波从天线上传输下来传送到接收机。由于机械式扫描天线工作时一般需要做方位和俯仰的运转，因此，雷达波导馈线系统中少不了两个关键器件：方位旋转关节和俯仰旋转关节。这些波导、旋转关节等馈线器件的性能（比如损耗、驻波、稳定性等）直接影响雷达的收发馈线的性能指标，从而决定了雷达的整体探测性能。

特别是对于采用双发双收体制的双偏振雷达，由于收发通道有两路，方位旋转关节必须是双路的，俯仰旋转关节虽然可以用单路的，但必须用两个。双路馈线的一致性是双偏振雷达能否实现有效探测成败的关键。

如图1所示，首先对于全相参雷达，由频率综合器14产生的频率综合信号输入给发射机10，发射机10将频率综合信号放大，产生大功率的微波通过功分器7将微波分成功率相同的两路微波发射信号，并分别从功分器7的第二端口及功分器7的第三端口输出，每路微波信号分别输入第一环形器6的第一端口及第二环形器8的第一端口（图中所示以四端口环形器为例：端口间传输特性是：第一端口到第二端口、第二端口到第三端口、第三端口到第四端口、第四端口到第一端口方向可正常传输，理论上几乎没有损耗；上述反方向或不是相邻间的端口理论上是隔离的），再从第一环形器6的第二端口及第二环形器8的第二端口输出，通过方位双路旋转关节5并分别经水平支路俯仰旋转关节2和垂直支路俯仰旋转关节4传送到正交模3的第一端口和第二端口；正交模3将输入的两路正交极化信号合成一路从所述正交模3的第三端口输出，经馈源喇叭1通过天线将具有双线偏振的脉冲微波信号向空间发射出去。

接收时，接收路径是上述发射路径的相反过程，两路回波信号分别从第一环形器6的第二端口和第二环形器8的第二端口输入，并从第一环形器6的第三端口进入水平支路接收机12，从第二环形器8的第三端口进入垂直支路接收机13，以进行放大、混频、采样和信号处理，完成全相参双偏振雷达的相关功能。

以上是现有双偏振雷达馈线信号的传输过程，由于是双发双收体制，在馈线器件选择上“俯仰旋转关节”可以是单路的，但必须用两个，即必须同时使用水平支路俯仰旋转关节2及垂直支路俯仰旋转关节4，而且为了确保性能的一致性，往往需要严格的“配对”：要求旋转时每个旋转关节性能起伏尽量小；方位旋转关节须要用一个双路的，即必须采用方位双路旋转关节5，对其性能要求极高：除了要求旋转时每个旋转关节性能起伏尽量小以外，还要求两个支路间的隔离度要高，就目前国内外技术而言，还无法做得很高，总存在相互间的串扰。另外，由于所有的大功率的微波传输一般均要用波导传输，雷达主机与天线之间距离相对都较远，波导的传输损耗、驻波等性能的变化也是不可忽视的。上述问题的存在对双偏振雷达是非常不利的，目前这些问题是业内的技术难题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其能减少俯仰旋转关节的数量，缩短接收馈线的传输距离，降低收发馈线的总损耗，提高多路馈线性能的一致性，提高探测性能。。

按照本发明提供的技术方案，所述降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，包括正交模；还包括单路俯仰旋转关节，所述正交模与单路俯仰旋转关节间设置第一环形器、功分器、第二环形器、水平支路接收机、垂直支路接收机及频率综合器；正交模的第一端口与第一环形器的第二端口连接，正交模的第二端口与第二环形器的第二端口连接，第一环形器的第三端口与水平支路接收机连接，第一环形器的第四端口与频率综合器的输出端连接，第一环形器的第一端口与功分器的第二端口连接，第二环形器的第三端口与垂直支路接收机连接，第二环形器的第一端口与功分器的第三端口连接；

功分器的第一端口与单路俯仰旋转关节连接，单路俯仰旋转关节通过方位单路旋转关节与第三环形器的第二端口连接，第三环形器的第三端口通过微波开关与延时网络的输入端连接，延时网络的输出端与发射机的输入端连接，发射机的输出端与第三环形器的第一端口连接。

所述正交模的第三端口与馈源喇叭连接。所述第二环形器的第四端口与第二负载连接。

所述第三环形器的第四端口与第三负载连接。所述延时网络的延时时间不小于频率综合器产生的频率综合信号的脉冲宽度。

所述第三环形器位于发射机与方位单路旋转关节之间。

一种类似的技术方案，一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，包括正交模；还包括单路俯仰旋转关节，所述正交模与单路俯仰旋转关节间设置第一环形器、功分器、第二环形器、水平支路接收机、垂直支路接收机及频率综合器；正交模的第一端口与第一环形器的第二端口连接，正交模的第二端口与第二环形器的第二端口连接，第一环形器的第三端口与水平支路接收机连接，第一环形器的第一端口与功分器的第二端口连接，第二环形器的第三端口与垂直支路接收机连接，第二环形器的第一端口与功分器的第三端口连接，第二环形器的第四端口与频率综合器的输出端连接；

功分器的第一端口与单路俯仰旋转关节连接，单路俯仰旋转关节通过方位单路旋转关节与第三环形器的第二端口连接，第三环形器的第三端口通过微波开关与延时网络的输入端连接，延时网络的输出端与发射机的输入端连接，发射机的输出端与第三环形器的第一端口连接。

所述第一环形器的第四端口与所述第一环形器匹配的第二负载连接。

所述延时网络的延时时间不小于频率综合器产生的频率综合信号的脉冲宽度。

所述第三环形器位于发射机与方位单路旋转关节之间。

第三种类似的技术方案，一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，包括正交模；还包括单路俯仰旋转关节，所述正交模与单路俯仰旋转关节间设置第一环形器、功分器、第二环形器、水平支路接收机、垂直支路接收机及频率综合器与第四环形器；正交模的第一端口与第一环形器的第二端口连接，正交模的第二端口与第二环形器的第二端口连接，第一环形器的第三端口与水平支路接收机连接，第一环形器的第一端口与功分器的第二端口连接，第二环形器的第三端口与垂直支路接收机连接，第二环形器的第一端口与功分器的第三端口连接；功分器的第一端口与第四环形器的第二端口连接，第四环形器的第四端口与频率综合器连接，第四环形器的第一端口与单路俯仰旋转关节连接；

单路俯仰旋转关节通过方位单路旋转关节与第三环形器的第二端口连接，第三环形器的第三端口通过微波开关与延时网络的输入端连接，延时网络的输出端与发射机的输入端连接，发射机的输出端与第三环形器的第一端口连接。

所述第一环形器的第四端口与第一负载连接，第二环形器的第四端口与第二负载连接，第四环形器的第三端口与第四负载。

本发明的优点：通过增设第三环形器、微波开关和延时网络，经精确控制后达到将频率综合信号通过发射馈线通道从单路俯仰旋转关节与馈源喇叭之间的位置传送到发射机的目的，从而可以将接收机和频率综合器设置在单路俯仰旋转关节与馈源喇叭之间的位置，将设备量较大的发射机设置在雷达主机内，以这样的硬件配置方式来完成全相参双偏振雷达的工作。

对于全相参双偏振等雷达，可以避免使用价格昂贵的但性能又不理想的双（多）路方位旋转关节以及两个必须严格配对的单路的俯仰旋转关节，而只需选用两个常规的单路的旋转关节，单路俯仰旋转关节与方位单路旋转关节间无需“配对”。

另外，虽然这单路俯仰旋转关节及方位单路旋转关节在工作时都会因旋转同样会导致性能有所起伏，但由于是在功分器输入端的前面，因此，对两个发射通道的一致性没有影响。接收通道由于设置在单路俯仰旋转关节与天线之间，没有经过上述单路俯仰旋转关节、方位单路旋转关节和较长波导的传输，两个接收通道的一致性也可以充分保证。通过上述技术手段，确实可以提高全相参双偏振雷达的整机性能，结构紧凑，能减少俯仰旋转关节的数量，缩短接收馈线的传输距离，降低收发馈线的总损耗，提高多路馈线性能的一致性，提高探测性能。

附图说明

图1为现有双偏振雷达馈线系统的结构框图。

图2为本发明的结构框图。

图3为本发明第三种技术方案的结构图。

附图标记说明：1-馈源喇叭、2-水平支路俯仰旋转关节、3-正交模、4-垂直支路俯仰旋转关节、5-方位双路旋转关节、6-第一环形器、7-功分器、8-第二环形器、9-第一负载、10-发射机、11-第二负载、12-水平支路接收机、13-垂直支路接收机、14-频率综合器、15-单路俯仰旋转关节、16-方位单路旋转关节、17-第三环形器、18-微波开关、19-第三负载、20-延时网络、21-第四负载及22-第四环形器。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图2所示：为了能够能减少俯仰旋转关节的数量，缩短接收馈线的传输距离，降低收发馈线的总损耗，提高多路馈线性能的一致性，提高探测性能，本发明包括正交模3；还包括单路俯仰旋转关节15，所述正交模3与单路俯仰旋转关节15间设置第一环形器6、功分器7、第二环形器8、水平支路接收机12、垂直支路接收机13及频率综合器14；正交模3的第一端口与第一环形器6的第二端口连接，正交模3的第二端口与第二环形器8的第二端口连接，第一环形器6的第三端口与水平支路接收机12连接，第一环形器6的第四端口与频率综合器14的输出端连接，第一环形器6的第一端口与功分器7的第二端口连接，第二环形器8的第三端口与垂直支路接收机13连接，第二环形器8的第一端口与功分器7的第三端口连接；

功分器7的第一端口与单路俯仰旋转关节15连接，单路俯仰旋转关节15通过方位单路旋转关节16与第三环形器17的第二端口连接，第三环形器17的第三端口通过微波开关18与延时网络20的输入端连接，延时网络20的输出端与发射机10的输入端连接，发射机10的输出端与第三环形器17的第一端口连接。

具体地，本发明实施例中，水平支路接收机12及垂直支路接收机13共同形成接收机，将置第一环形器6、功分器7、第二环形器8、水平支路接收机12、垂直支路接收机13及频率综合器14设置于正交模3与单路俯仰旋转关节15之间，即是将第一环形器6、功分器7、第二环形器8、水平支路接收机12、垂直支路接收机13及频率综合器14设置于天线的上部。

所述正交模3的第三端口与馈源喇叭1连接。所述第二环形器8的第四端口与第二负载11连接。所述第三环形器17的第四端口与第三负载19连接。所述延时网络20的延时时间不小于频率综合器14产生的频率综合信号的脉冲宽度，即延时网络20的延时时间大于或等于频率综合器14产生的频率综合信号的脉冲宽度。所述第三环形器17位于发射机10与方位单路旋转关节16之间。本发明实施例中，第三负载19的作用与前述的第一负载9及第二负载11的作用相同。

另外，所述馈源喇叭1、正交模3、第一环形器6、第二环形器8、功分器7、第二负载11、发射机10、第三环形器17的结构均与现有双偏振雷达馈线系统中的结构一致，所述单路俯仰旋转关节15及方位单路旋转关节16的结构也与现有双偏振雷达馈线系统中的结构一致，只是本发明中采用单路的形式，本发明实施例中，通过采用单路俯仰旋转关节15及方位单路旋转关节16能提高馈线的一致性。所述频率综合器14能产生频率综合信号。第三环形器17的作用主要是对频率综合信号和发射信号传输方向的控制与信号间的隔离作用。

功分器7与接收部分设置在单路俯仰旋转关节15与馈源喇叭1之间，与发射机10之间只要方位单路旋转关节16和单路俯仰旋转关节15以及相应的波导进行连接，在双偏振雷达的应用过程中消除了方位旋转关节和俯仰旋转关节以及相应的波导对发射馈线的指标中一致性和损耗、相位的不利影响。

功分器7与接收部分设置在单路俯仰旋转关节15与馈源喇叭1之间，从而避免了通过方位旋转关节和俯仰旋转关节以及相应的波导对接收到的回波进行传输，消除了这些部件对接收性能的影响，降低了接收馈线的设备量和损耗，提高了接收馈线的性能。

本发明实施例中，第一环形器6中第一端口与图中第一环形器6上标注的数字1对应，第一环形器6中第二端口、第三端口及第四端口分别与图中第一环形器6上标注的数字2、3及4对应，正交模3、第二环形器8及功分器7的端口描述及标注均与第一环形器6的描述及标注对应一致，不再逐一对照描述。

具体地，当需要发射微波脉冲信号时，接收机的频率综合器14在控制信号的控制下输出高稳定度的频率综合信号，并输入第一环形器6的第四端口，从第一环形器6的第一端口输出；所述频率综合信号通过第一环形器6的第一端口进入功分器7的第二端口，从功分器7的第一端口输出，通过单路俯仰旋转关节15与方位单路旋转关节16传输到第三环形器17的第二端口。

当从第三环形器的第三端口输出时，控制信号已将微波开关18控制处于导通的状态，这样频率综合信号的脉冲前沿就开始进入延时网络20；延时网络20的延时时间设计成比频率综合信号的脉冲宽度略宽，这样当频率综合信号的脉冲后沿进入延时网络20时，可确保前沿还没有从延时网络20输出到发射机10，发射机10不会发射出大功率的微波信号；当频率综合信号的脉冲后沿完全进入延时网络20后，控制信号将控制微波开关18处于关闭状态，以确保只有频率综合信号进入延时网络20；当频率综合信号从延时网络20输出到发射机10时，就可通过发射机10的放大功能输出相同频率、相同脉冲宽度的大功率的微波信号到第三环形器17的第一端口；第三环形器17的第一端口将大功率的发射脉冲从所述第三环形器17的第二端口输出，再传输到方位单路旋转关节16、单路俯仰旋转关节15及功分器7的第一端口。

功分器7将从第一端口输入的脉冲信号分成特性相同的两路脉冲信号，同时从功分器7的第二端口、功分器7的第三端口输出，该两路信号作为水平和垂直两个极化通道的发射脉冲信号分别传输到第一环形器6的第一端口和第二环形器8的第一端口，再经第一环形器6的第二端口、第二环形器8的第二端口进入正交模3内。正交模3将输入的两路正交极化信号合成一路从所述正交模3的第三端口输出，经馈源喇叭1通过天线将具有双线偏振的脉冲微波信号向空间发射出去，以完成了雷达的发射功能。

本发明实施例中，所设置的微波开关18在频率综合信号进入前才处于导通状态，当频率综合信号传输完立即处于关闭状态。由于实际的第三环形器17端口间难免存在串扰，若不设置该微波开关18会导致在发射期间有串扰信号从第三环形器17的第三端口进入延时网络20，继而导致发射机10重复发射。设置该微波开关18，并对它进行严格的时序控制，可以避免上述情况的发生。延时网络20的设立，确保了频率综合信号的传输通道与共用的发射通道部分是分时复用的，简化了收发馈线，确保了收发馈线性能一致性的实施。频率综合器14产生的频率综合信号通过延时网络20进入发射机10的输入端后，作为发射的信号源。所述微波开关18及延时网络20可以采用常规的技术手段实现。

接收时，天线将接收到的具有双线偏振信息的脉冲微波信号从馈源喇叭1输入并传输到正交模3的第三端口；正交模3将第三端口输入的具有双线偏振的信号分解成水平和垂直的两路极化信号分别从正交模3的第一端口输入第一环形器6，并通过正交模3的第二端口输入第二环形器8；然后从第一环形器6的第三端口进入水平支路接收机12，从第二环形器8的第三端口进入垂直支路接收机13；水平支路接收机12及垂直支路接收机13为两路性能一致的接收系统，能完成信号的放大、混频、采样、信号处理等工作。

上述发射过程中，与现有全相参双偏振雷达馈线系统相比，只用了两个常规的单路旋转关节，即只采用了单路俯仰旋转关节15及方位单路旋转关节16，与现有全相参双偏振雷达馈线系统相比，无需在方位上使用双路的旋转关节、减少了俯仰旋转关节的数量。

由于双路旋转关节每一路的损耗往往大于单路旋转关节的损耗，因此，虽然没有减少馈线长度，但发射的馈线总损耗还是低于现有全相参双偏振雷达馈线系统。对于双偏振雷达的有益之处还不仅仅在于发射的馈线总损耗低，主要在于两路发射支路的一致性得到了质的提高。首先，对于所使用的两个单路旋转关节无需“配对”，即单路俯仰旋转关节15与方位单路旋转关节16间无需配对，实际工作时就算单个性能有所起伏，由于尚处于功分器7输入前端，对两路发射支路而言，信号的变化是一致的，有利于提高双偏振信号处理的精度；由于从发射到方位旋转关节之间的波导在整个馈线系统中长度最长，现有全相参雷达馈线系统需要两路，本发明实施例中只用一路，因此也有利于提高双偏振信号处理的精度；另外，最关键的还是在方位支路上避免使用双路旋转关节，由于双路旋转关节的一致性差、隔离度低，这些是现有双偏振雷达的发射馈线性能无法进一步提高的关键之处，本发明实施例中不存在这方面的问题。

上述接收过程中，回波的信号流程没有经过俯仰和方位的旋转关节，而且传输通道极短，因此信号的失真度降低到很低的水平，也完全不存在常规方案中由于旋转关节的不匹配、隔离度差、长距离传输等影响双偏振探测精度的因素。

对本方案的收发馈线损耗及变化进行计算如下，设水平发射通道馈线损耗和垂直发射通道馈线损耗分别是Lf(x)、Lf(y)；水平接收通道馈线损耗和垂直接收通道馈线损耗分别是Ls(x)、Ls(y)；则根据上述流程不难分析计算出：

Lf(x)=LH(3)+LB(1)+LX(F)+LX(Y)+LG(12)+LH(1)+ LZ(13)+LB(ZF1)；

Lf(y)=LH(3)+LB(1)+LX(F)+LX(Y)+LG(13)+LH(2)+LZ(23)+LB(ZF2)；

Ls(x)=LB(ZS1)+ LZ(31)+LH(1)；

Ls(y)=LB(ZS2)+ LZ(32)+LH(2)；

其中：LH(n)为第n个环形器的损耗，可全部等效为LH，n为1、2或3。LB(1)为从发射机10出口到方位单路旋转关节16输入端波导部分的损耗；LX(F)为方位单路旋转关节16的损耗，可全部等效为LX。LX(Y)为单路俯仰旋转关节15的损耗，可全部等效为LX。LG(ij)为功分器7从第i端口到第j端口之间的损耗，可全部等效为LG。LZ(lk)为正交模3从第l端口到第k端口之间的损耗，可全部等效为LZ。LB(ZF1)为水平发射支路中扣除LB(1)部分所有的波导损耗。LB(ZF2)为垂直发射支路中扣除LB(1)部分所有的波导损耗。LB(ZS1)为水平接收通道中所有的波导损耗。LB(ZS2)为垂直接收通道中所有的波导损耗。进一步地，LB(ZF1)、LB(ZF2)、LB(ZS1)、LB(ZS2)均可全部等效为LB。

对上述相关项进行同类合并，设水平收发通道和垂直收发通道的总损耗为Lfs(x)、Lfs(y)：则：

Lfs(x)=3LH+LB(1)+2LX+LG+2LZ+2LB                           （1）

Lfs(y)= 3LH+LB(1)+2LX+LG+2LZ+2LB                           （2）

用相同的方法对常规的方案进行分析计算，可以发现现有全相参双偏振雷达馈线系统的收发馈线损耗是：

Lf(x_old)=LG(12)+LH(1)+LB(11)+L2X(F1)+LX(Y1)+ LZ(13) +LB(ZF1)；

Lf(y_old)=LG(13)+LH(2)+LB(22)+L2X(F2)+LX(Y2)+ LZ(23) +LB(ZF2)；

Ls(x_old)= LB(ZS1)+ LZ(31)+ LX(Y1)+ L2X(F1) +LB(11)+ LH(1)；

Ls(y_old)= LB(ZS2)+ LZ(32)+ LX(Y2)+ L2X(F2) +LB(22)+LH(2)；

按上述相同的方法对同类合并后，两路收发通道的总损耗可简单表示为：

Lfs(x_old)=2LH+2LB(11)+2LX+LG+2LZ+2LB+2L2X(F1)             （3）

Lfs(y_old)= 2LH+2LB(22)+2LX+LG+2LZ+2LB+2L2X(F2)            （4）

其中：LB(11)、LB(22)分别是水通道平和垂直通道从发射机10出口到方位旋转关节输入端波导部分的损耗。L2X(F1)、L2X(F2)为分别是双路的方位旋转关节水平和垂直通道的损耗。

将公式（1）、公式（2）和公式（3）、公式（4）进行比较发现（以水平通道为例）：

Lfs(x_old)－Lfs(x)=LB(11)+2L2X(F1)－LH

其中，LB(11)和LB(1)可认为在损耗大小方面是相同的，所以运算时可以抵消。运算结果中：LB(11)是水平通道从发射机10出口到方位旋转关节输入端长波导部分的损耗，2L2X(F1)是双路的方位旋转关节水平通道的损耗，LH是本发明实施例中新增的第三环形器的损耗。就目前器件实际的情况而言，LH一般小于L2X(F1)。因此，现有全相参双偏振雷达馈线系统的收发馈线损耗远远大于本发明实施例中馈线系统的馈线损耗。

上述馈线的损耗除了对雷达探测距离、探测弱小回波的能力有影响外，主要还影响到双偏振雷达两路收发馈线的一致性，分别将Lfs(x)和Lfs(y)相减以及Lfs(x_old)和Lfs(y_old)相减可以得到以下结果：

Lfs(x)－Lfs(y)=[ LG(12)－LG(13)]+2[LH(1)－LH(2)]+[LZ(13)－LZ(23)]

+[LB(ZF1)－LB(ZF2)]+[LB(ZS1)－LB(ZS2)]+[LZ(31)－LZ(32)]

=0                                                （5）

上述中括号中相减的每一项均是固定连接的部分，而且所用器件可以确保指标一致或本身损耗的数值就极小，比如：LB(ZF1)、LB(ZF2)、LB(ZS1)、LB(ZS2)因连接波导很短，其损耗本身就可忽略不计；另外，有些指标可以精确测量，进行标定、修正。因此，Lfs(x)－Lfs(y)的运算结果接近于0，也就是说馈线的一致性极高。这对双偏振雷达来说是最重要的。

对于现有全相参双偏振雷达馈线系统的方案：

Lfs(x_old)－Lfs(y_old)=2[L2X(F1)－L2X(F2)]+2[LX(Y1)－LX(Y2)]

+2[LB(11)－LB(22)] 

若考虑目前所有器件的实际情况，还要对上述运算结果修真如下：

Lfs(x_old)－Lfs(y_old)=2[L2X(F1) －L2X(F2)]+2[LX(Y1) －LX(Y2)]

+2[LB(11) －LB(22)] +C(L2X)                （6）

其中，L2X(F1)和L2X(F2)是双路的方位旋转关节水平和垂直通道的损耗，由于技术的局限性，目前还无法做到两个通道的一致性很好，特别是在旋转过程中性能更无法确保；另外，由于两个通道的隔离度有限，通道间存在串扰，公式中修正项C(L2X)代表串扰引起性能改变的修正值，该值是无法通过测量进行修正的；LX(Y1)和LX(Y2)是两个单路的用于俯仰的旋转关节，由于是不同个体，就算用配对等手段，在旋转工作的过程中同样也很难确保一致性很好；LB(11)和LB(22)是两个通道从发射机输出到方位旋转关节输入端之间的波导损耗，由于该段波导一般比较长，连接端比较多，两路波导的长度虽然可以做到一样长，但性能还是很难确保一样，因此无法简单地认为可相互抵消。从运算结果看，引起性能变化的因素很多，两路的性能很难确保一致。

从公式（6）中可以发现：现有全相参双偏振雷达馈线系统由于收发部分同在馈线的下端，不可避免地在方位部分要用性能差、价格又昂贵的双路旋转关节，在俯仰部分用两个单路的旋转关节。由于收发是双向的，通道中每个部分的差异都要扩大一倍（乘以2）；而且，引起性能起伏的主要器件是正常工作时需要旋转的旋转关节，在实际使用过程中很难进行修正。另外，公式（6）中还没有考虑上述器件的驻波系数对性能的影响。

公式（5）和公式（6）虽然是计算两个通道的损耗误差，但也代表引起误差的原因和程度。对于双偏振雷达而言，两个通道的一致性不仅仅是指损耗，还包括对相位的影响。通过公式（5）和公式（6）同样可以分析两路通道的相位误差。

公式（6）中无法消除的误差因素，就是当前业内对于大功率双发双收双偏振雷达无法进一步提高探测性能的最大难题。

本发明实施例中，还可以采用一种类似的技术方案，具体地，所述正交模3与单路俯仰旋转关节15间设置第一环形器6、功分器7、第二环形器8、水平支路接收机12、垂直支路接收机13及频率综合器14；正交模3的第一端口与第一环形器6的第二端口连接，正交模3的第二端口与第二环形器8的第二端口连接，第一环形器6的第三端口与水平支路接收机12连接，第一环形器6的第一端口与功分器7的第二端口连接，第二环形器8的第三端口与垂直支路接收机13连接，第二环形器8的第一端口与功分器7的第三端口连接，第二环形器8的第四端口与频率综合器14的输出端连接；所述第一环形器6的第四端口与所述第一环形器6匹配的第二负载11连接。

功分器7的第一端口与单路俯仰旋转关节15连接，单路俯仰旋转关节15通过方位单路旋转关节16与第三环形器17的第二端口连接，第三环形器17的第三端口通过微波开关18与延时网络20的输入端连接，延时网络20的输出端与发射机10的输入端连接，发射机10的输出端与第三环形器17的第一端口连接。

如图3所示，本发明还可以第三种类似的技术方案，具体地，所述正交模3与单路俯仰旋转关节15间设置第一环形器6、功分器7、第二环形器8、水平支路接收机12、垂直支路接收机13及频率综合器14与第四环形器22；正交模3的第一端口与第一环形器6的第二端口连接，正交模3的第二端口与第二环形器8的第二端口连接，第一环形器6的第三端口与水平支路接收机12连接，第一环形器6的第一端口与功分器7的第二端口连接，第二环形器8的第三端口与垂直支路接收机13连接，第二环形器8的第一端口与功分器7的第三端口连接；功分器7的第一端口与第四环形器22的第二端口连接，第四环形器22的第四端口与频率综合器14连接，第四环形器22的第一端口与单路俯仰旋转关节15连接；

单路俯仰旋转关节15通过方位单路旋转关节16与第三环形器17的第二端口连接，第三环形器17的第三端口通过微波开关18与延时网络20的输入端连接，延时网络20的输出端与发射机10的输入端连接，发射机10的输出端与第三环形器17的第一端口连接。

所述第一环形器6的第四端口与第一负载9连接，第二环形器8的第四端口与第二负载11连接，第四环形器22的第三端口与第四负载21。

本发明实施例中，频率综合器14发出的频率综合信号经过第四环形器22、单路俯仰旋转关节15、方位单路旋转关节16、第三环形器17、微波开关18及延时网络20进入发射机10内，发射机10输出的大功率微波信号经过第三环形器17、方位单路旋转关节16、单路俯仰旋转关节15、第四环形器22进入功分器7，功分器7将信号分成两路，分别进入第一环形器6及第二环形器8内，再进入正交模3内，正交模3通过馈源喇叭1通过天线将具有双线偏振的脉冲微波信号向空间发射出去，以完成了雷达的发射功能。另外，此实施例进行接收的过程可以参考上述进行信号接收的过程。

比较公式（5）和本发明的技术方案，可以发现本发明的有益效果是：对于大功率的发射机10在无法将其设置在雷达天线上时，通过本发明的技术方案：即通过增设第三环形器17、微波开关18和延时网络20，经精确控制后达到将频率综合信号通过发射馈线通道从单路俯仰旋转关节15与馈源喇叭1之间的位置传送到发射机10的目的，从而可以将接收机和频率综合器14设置在单路俯仰旋转关节15与馈源喇叭1之间的位置，将设备量较大的发射机10设置在雷达主机内，以这样的硬件配置方式来完成全相参双偏振雷达的工作。

对于全相参双偏振等雷达，可以避免使用价格昂贵的但性能又不理想的双（多）路方位旋转关节以及两个必须严格配对的单路的俯仰旋转关节，而只需选用两个常规的单路的旋转关节，单路俯仰旋转关节15与方位单路旋转关节16间无需“配对”。

另外，虽然这单路俯仰旋转关节15及方位单路旋转关节16在工作时都会因旋转同样会导致性能有所起伏，但由于是在功分器7输入端的前面，因此，对两个发射通道的一致性没有影响。接收通道由于设置在单路俯仰旋转关节15与天线之间，没有经过上述单路俯仰旋转关节15、方位单路旋转关节16和较长波导的传输，两个接收通道的一致性也可以充分保证。通过上述技术手段，确实可以提高全相参双偏振雷达的整机性能，结构紧凑，能减少俯仰旋转关节的数量，缩短接收馈线的传输距离，降低收发馈线的总损耗，提高多路馈线性能的一致性，提高探测性能，解决了业内多年的技术难题。

Claims (10)

1.一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，包括正交模（3）；其特征是：还包括单路俯仰旋转关节（15），所述正交模（3）与单路俯仰旋转关节（15）间设置第一环形器（6）、功分器（7）、第二环形器（8）、水平支路接收机（12）、垂直支路接收机（13）及频率综合器（14）；正交模（3）的第一端口与第一环形器（6）的第二端口连接，正交模（3）的第二端口与第二环形器（8）的第二端口连接，第一环形器（6）的第三端口与水平支路接收机（12）连接，第一环形器（6）的第四端口与频率综合器（14）的输出端连接，第一环形器（6）的第一端口与功分器（7）的第二端口连接，第二环形器（8）的第三端口与垂直支路接收机（13）连接，第二环形器（8）的第一端口与功分器（7）的第三端口连接；

功分器（7）的第一端口与单路俯仰旋转关节（15）连接，单路俯仰旋转关节（15）通过方位单路旋转关节（16）与第三环形器（17）的第二端口连接，第三环形器（17）的第三端口通过微波开关（18）与延时网络（20）的输入端连接，延时网络（20）的输出端与发射机（10）的输入端连接，发射机（10）的输出端与第三环形器（17）的第一端口连接。

2.根据权利要求1所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述正交模（3）的第三端口与馈源喇叭（1）连接。

3.根据权利要求1所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述第二环形器（8）的第四端口与第二负载（11）连接。

4.根据权利要求1所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述第三环形器（17）的第四端口与第三负载（19）连接。

5.根据权利要求1所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述延时网络（20）的延时时间不小于频率综合器（14）产生的频率综合信号的脉冲宽度。

6.根据权利要求1所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述第三环形器（17）位于发射机（10）与方位单路旋转关节（16）之间。

7.一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，包括正交模（3）；其特征是：还包括单路俯仰旋转关节（15），所述正交模（3）与单路俯仰旋转关节（15）间设置第一环形器（6）、功分器（7）、第二环形器（8）、水平支路接收机（12）、垂直支路接收机（13）及频率综合器（14）；正交模（3）的第一端口与第一环形器（6）的第二端口连接，正交模（3）的第二端口与第二环形器（8）的第二端口连接，第一环形器（6）的第三端口与水平支路接收机（12）连接，第一环形器（6）的第一端口与功分器（7）的第二端口连接，第二环形器（8）的第三端口与垂直支路接收机（13）连接，第二环形器（8）的第一端口与功分器（7）的第三端口连接，第二环形器（8）的第四端口与频率综合器（14）的输出端连接；

功分器（7）的第一端口与单路俯仰旋转关节（15）连接，单路俯仰旋转关节（15）通过方位单路旋转关节（16）与第三环形器（17）的第二端口连接，第三环形器（17）的第三端口通过微波开关（18）与延时网络（20）的输入端连接，延时网络（20）的输出端与发射机（10）的输入端连接，发射机（10）的输出端与第三环形器（17）的第一端口连接。

8.根据权利要求7所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述第一环形器（6）的第四端口与所述第一环形器（6）匹配的第一负载（9）连接。

9.一种降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，包括正交模（3）；其特征是：还包括单路俯仰旋转关节（15），所述正交模（3）与单路俯仰旋转关节（15）间设置第一环形器（6）、功分器（7）、第二环形器（8）、水平支路接收机（12）、垂直支路接收机（13）及频率综合器（14）与第四环形器（22）；正交模（3）的第一端口与第一环形器（6）的第二端口连接，正交模（3）的第二端口与第二环形器（8）的第二端口连接，第一环形器（6）的第三端口与水平支路接收机（12）连接，第一环形器（6）的第一端口与功分器（7）的第二端口连接，第二环形器（8）的第三端口与垂直支路接收机（13）连接，第二环形器（8）的第一端口与功分器（7）的第三端口连接；功分器（7）的第一端口与第四环形器（22）的第二端口连接，第四环形器（22）的第四端口与频率综合器（14）连接，第四环形器（22）的第一端口与单路俯仰旋转关节（15）连接；

单路俯仰旋转关节（15）通过方位单路旋转关节（16）与第三环形器（17）的第二端口连接，第三环形器（17）的第三端口通过微波开关（18）与延时网络（20）的输入端连接，延时网络（20）的输出端与发射机（10）的输入端连接，发射机（10）的输出端与第三环形器（17）的第一端口连接。

10.根据权利要求9所述的降低雷达馈线损耗和提高双路馈线一致性的方法，其特征是：所述第一环形器（6）的第四端口与第一负载（9）连接，第二环形器（8）的第四端口与第二负载（11）连接，第四环形器（22）的第三端口与第四负载（21）。

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