CN104569922A - 一种l波段多波束步进电扫目标指示雷达 - Google Patents

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芮文刚
罗诗旭
朱倩
徐盼盼
王宇航
汪言康
檀剑飞
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Abstract

本发明提出的一种L波段多波束步进电扫目标指示雷达，包括：发射机和4K个天线辐射单元，K≧2；4K个天线辐射单元呈圆周排列，形成4K个方向上的辐射波瓣，相邻波瓣之间在N波瓣宽度处相交；4K个，N>0；发射机通过1/4K矩阵开关连接4K个天线辐射单元，1/4K矩阵开关用于控制发射机与每一个天线辐射单元的通断切換；在工作状态下，发射机通过1/4K矩阵开关控制4K个天线辐射单元呈时分割工作进行4K个方位360°空域搜索，通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法确定目标方位。发明采用波束步进扫描可实现4K个方位360°空域搜索，可达到比机械式圆锥扫描更快的扫描速度。发明可通过调节天线辐射单元的数量，调节定位精度，灵活性强。

Description

一种L波段多波束步进电扫目标指示雷达
技术领域
本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种L波段多波束步进电扫目标指示雷达。
背景技术
随着电子设备的智能化，无人机得到了迅猛发展，即将成为空中打击力量的主流。在无人机的设计中，无需生命保障系统，无需高昂代价培养飞行驾驶员。可以作有人机不可忍受的高难度、高强度动作，可以在恶劣环境下执行高风险的更精准的攻击任务。近几年来世界各国对其都有大量投入。美国在尹拉克战场和最在对利比亚政府军的空袭中都使用了“捕食者”无人战机进行精确打击，该机可携带8枚导弹，有极强精确攻击能力。近期又部署了升级版MQ-1C“灰鹰”和RQ-7“影子”无人战机，在“福特”航母上搭载了X-47B无人机，其作战半径为5000km。将重量只有5磅的大威力、高打击精度“长钉”袖珍导弹取代挂载在无人机的重100磅的“地狱火”导弹。美国军方宣称，到2020年无人机的覆盖率将达空军部队的80％。欧洲各国以及以色列、日本、印度等国都装备有无人战机。我国研制的“翼龙”、“翔龙”、“彩虹”和隐身无人战机“暗箭”等都达到国际先进水平。另外,国内民用无人机已在应急救援、环境检测、电力巡线、航拍测绘、农业植保等多个领域得到广泛应用。
我国的无人机适航条例也正在制订。在军用、民用无人机迅猛发展的大背景下，提出无人战机机载预警雷达和火控雷达的研发。
目前，不论是无人机还是有人机，其主要目的都是进行空域搜索，故而搜索范围和搜索速度十分重要。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种L波段多波束步进电扫目标指示雷达。
本发明提出的一种L波段多波束步进电扫目标指示雷达，包括：发射机和4K个天线辐射单元，K≧2；
4K个天线辐射单元呈圆周排列，形成4K个方向上的辐射波瓣，相邻波瓣之间在N波瓣宽度处相交；4K个，N>0；
发射机通过1/4K矩阵开关连接4K个天线辐射单元，1/4K矩阵开关用于控制发射机与每一个天线辐射单元的通断切換；
在工作状态下，发射机通过1/4K矩阵开关控制4K个天线辐射单元呈时分割工作进行4K个方位360°空域搜索，通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法确定目标方位。
优选地，天线辐射单元采用印刷耦极子天线辐射单元。
优选地，印刷耦极子天线辐射单元波束驻留时间3ms，波束切换时间200ns。
优选地，K＝2或3或4。
优选地，N的取值通过外场标定进行确定。
优选地，N＝2dB。
优选地，1/4K矩阵开关采用1/4KPIN二极管矩阵开关。
优选地，4K个天线辐射单元所在圆周平面的圆心设置有微带矩形贴片天线，微带矩形贴片天线通过一个矩阵开关连接至发射机。
优选地，1/4K矩阵开关和矩阵开关由一个1/M矩阵开关一体实现，M＝4K+1。
本发明提供的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，采用4K个天线辐射单元呈圆周排列的方式可实现4K个方位360°空域搜索，而且通过1/4K矩阵开关连接发射机和4K个天线辐射单元，可实现发射机控制4K个天线辐射单元呈时分割工作，从而实现波束步进扫描，以达到比机械式圆锥扫描更快的扫描速度。
本发明中，相邻波束相交，从而通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法确定目标方位，且可通过调节天线辐射单元的数量，调节定位精度，灵活性强。
附图说明
图1为8个印刷耦极子天线辐射单元排列示意图。
具体实施方式
本发明提出的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，包括发射机和4K个天线辐射单元，K≧2。
发射机通过1/4K矩阵开关连接4K个天线辐射单元，1/4K矩阵开关用于控制发射机与每一个天线辐射单元的通断切換。发射机通过1/4K矩阵开关控制4K个天线辐射单元呈时分割工作进行4K个方位360°空域搜索，实现雷达的波束步进扫描。
4K个天线辐射单元呈圆周排列，形成4K个方向上的辐射波瓣，波瓣之间在N波瓣宽度处相交，N>0。如此，通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法可确定搜索目标方位。
以下结合具体实施例本本发明做进一步解释。
实施例一
本实施例提供的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，包括发射机和8个天线辐射单元，即K＝2。8个天线辐射单元分别为天线、天线2、天线3、天线4、天线5、天线6、天线7和天线8。
发射机通过1/8矩阵开关连接8个天线辐射单元，1/8矩阵开关用于控制发射机与每一个天线辐射单元的通断切換。发射机通过1/8矩阵开关控制8个天线辐射单元呈时分割工作进行8个方位360°空域搜索，实现雷达的波束步进扫描。
本实施方式中，1/8矩阵开关采用1/8大功率PIN二极管矩阵开关，天线辐射单元采用印刷耦极子天线辐射单元。如此可实现波束步进扫描过程中，波束驻留时间3ms,波束切换时间200ns。
参照图1，8个天线辐射单元呈圆周排列，形成8个方向上的辐射波瓣，波瓣之间在2dB波瓣宽度处相交，即N＝2dB。如此，通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法可确定搜索目标方位。
如图1中所示，采用8个印刷耦极子天线辐射单元，则每一个印刷耦极子天线辐射单元的水平波瓣可达到(360+8×2)/8＝47o。当目标在OM轴向位置上时，相邻的两副天线--天线2和天线3上所收到的回波信号幅度相同；当目标偏离OM轴向，偏向天线3落在ON轴向位置上，则天线2和3接收的幅度不同。如此，采用比幅方法可确定目标方位。
本实施方式中，N＝2dB通过外场标定工作获得，具体实施时，也可获得更高定位精度。
实施例二
本实施例中，采用沿圆周平面并列的12付天线辐射单元,12个天线辐射单元所在圆周平面的圆心设置有微带矩形贴片天线。
发射机通过1/13矩阵开关连接12个天线辐射单元和微带矩形贴片天线，1/13矩阵开关用于控制发射机与每一个天线辐射单元的通断切換。发射机通过1/13矩阵开关控制12个天线辐射单元和微带矩形贴片天线呈时分割工作进行水平方向上12个方位360°和垂直方向上的空域搜索，实现雷达的波束步进扫描。
12个天线辐射单元呈圆周排列，形成12个方向上的辐射波瓣，波瓣之间在2dB波瓣宽度处相交。
本实施例中，12个天线辐射单元中每个波束的宽度为:水平波瓣32°,垂直波瓣75°；微带矩形贴片天线波束的宽度为,顶空波束θH＝θV＝90°。12个天线辐射单元和微带矩形贴片天线组成了全空域电扫目标探索系统。如此，通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法可确定搜索目标方位。
本实施例中，1/13矩阵开关可采用1/13PIN二极管矩阵开关实现，PIN二极管在额定功率下工作寿命为10万小时。大功率PIN二极管可采用MA/COM出品,其击穿电压为3000V,电路设计采用谐振方式提高开关隔离。
具体实施时，本实施例中的1/13矩阵开关也可替换为一个1/12矩阵开关和一个矩阵开关；使发射机通过1/12矩阵开关连接12个天线辐射单元，并通过矩阵开关连接微带矩形贴片天线，从而通过1/12矩阵开关和矩阵开关控制12个天线辐射单元和微带矩形贴片天线实现波束步进扫描。
以上两个实施例分别针对8位步进和12位步进对本发明做出了解释，步进位数对应天线辐射单元个数。具体实施时，本发明通过增加天线辐射单元，也可实现16位步进或更高的步进位数，且位数多则定位精度也高。采用16位步进需要16天线辐射单元实现，即K＝4。
本发明提供的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，天线辐射单元在L波段上工作，L波段步进波束扫描天线各路之间呈时分割工作,相互之间绝对隔离,使得天线与询问识别系统兼容。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。6 -->

Claims (9)

1.一种L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，包括：发射机和4K个天线辐射单元，K≧2；
4K个天线辐射单元呈圆周排列，形成4K个方向上的辐射波瓣，相邻波瓣之间在N波瓣宽度处相交；4K个，N>0；
发射机通过1/4K矩阵开关连接4K个天线辐射单元，1/4K矩阵开关用于控制发射机与每一个天线辐射单元的通断切換；
在工作状态下，发射机通过1/4K矩阵开关控制4K个天线辐射单元呈时分割工作进行4K个方位360°空域搜索，通过相邻天线辐射单元对目标反射信号接收的幅度差异，采用比幅方法确定目标方位。
2.如权利要求1所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，天线辐射单元采用印刷耦极子天线辐射单元。
3.如权利要求2所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，印刷耦极子天线辐射单元波束驻留时间3ms，波束切换时间200ns。
4.如权利要求1所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，K＝2或3或4。
5.如权利要求1所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，N的取值通过外场标定进行确定。
6.如权利要求5所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，N＝2dB。
7.如权利要求1所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，1/4K矩阵开关采用1/4KPIN二极管矩阵开关。
8.如权利要求1所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，4K个天线辐射单元所在圆周平面的圆心设置有微带矩形贴片天线，微带矩形贴片天线通过一个矩阵开关连接至发射机。
9.如权利要求8所述的L波段多波束步进电扫目标指示雷达，其特征在于，1/4K矩阵开关和矩阵开关由一个1/M矩阵开关一体实现，M＝4K+1。
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