CN107436425A - 一种集成旋转式低辐射控制固态雷达 - Google Patents

一种集成旋转式低辐射控制固态雷达 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种集成旋转式低辐射控制固态雷达，收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元分层安装在雷达的旋转平台上；其中，收发天馈线系统通过支架安装在旋转平台上层；低功率T/R组件贴装在旋转平台上，信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制板通过垫柱安装在旋转平台上，驱动器和电机旁置并通过传动机构驱动旋转平台转动，旋转平台外置天线罩；AC‑DC电源模块和网络交换机置于电源盒内；旋转平台上各功能单元通过网络与显示控制终端连接；所述收发天馈线系统采用连续波工作体制，工作在毫米波频段。本发明结构灵巧、集成度高；发射功率低，电磁辐射安全性高；可实现近距离目标探测。

Description

一种集成旋转式低辐射控制固态雷达
技术领域
本发明属于近程搜索雷达技术领域，特别涉及一种集成旋转式低辐射控制固态雷达。
背景技术
搜索雷达经过几十年的发展，应用现代雷达和电子技术，使雷达探测性能得到逐步提高，目前国内外近程搜索雷达装备技术应用为：
近程搜索雷达通常采用两坐标或三坐标工作体制，工作频段以微波C、X频段为主，采用反射体或阵列天线形式、行波管或大功率固态发射机、脉冲压缩处理技术，实现对目标的探测定位，其优点是雷达对目标的探测距离较远，但存在如下不足：
(1)天线尺寸和旋转半径较大，设备体积和重量大，需要较大的安装和维护空间；
(2)发射功率较大，电磁辐射强度高，需要较远的人员安全保护距离；
(3)目标探测时，由于发射脉冲宽度较大，在近距离存在一定盲区，近程盲区通常大于500m。
发明内容
有鉴于此，为了解决现有搜索雷达体积重量大、适装性差、电磁辐射强度高和存在超近距离探测盲区的问题，本发明提出一种集成旋转式低辐射控制固态雷达，其结构灵巧、集成度高；发射功率低，电磁辐射安全性高；采用连续波工作体制，实现近距离目标探测。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种集成旋转式低辐射控制固态雷达，包括收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元、天线罩、AC-DC电源模块、网络交换机和显示控制终端；其中，伺服控制单元包括伺服控制板、驱动器及电机；所述收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元分层安装在雷达的旋转平台上；其中，收发天馈线系统通过支架安装在旋转平台上层；低功率T/R组件贴装在旋转平台上，信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制板通过垫柱安装在旋转平台上，驱动器和电机旁置并通过传动机构驱动旋转平台转动，旋转平台外置天线罩；AC-DC电源模块和网络交换机置于电源盒内；旋转平台上各功能单元通过网络与显示控制终端连接。
进一步，所述收发天馈线系统采用连续波工作体制，工作在毫米波频段；收发天馈线系统的发射天线和接收天线上下分置共用安装支架，中间设置隔离带；发射天线和接收天线的前端分别设置发射馈源和接收馈源，并分别通过馈线连接至低功率T/R组件的发射端口和接收端口。
进一步，所述低功率T/R组件用于产生发射的射频调频信号，并对接收的射频回波信号进行变频放大；其发射通道产生基带连续波调频信号，并上变频为射频调频信号，经固态功率放大、数控衰减处理后通过馈线送至发射天线；其接收通道接收射频回波信号，经过低噪声放大、滤波混频、差频放大后处理后输出差频信号至信号数据处理单元。
进一步，所述信号数据处理单元对输入的差频信号依次进行A/D变换、FFT处理、SFC处理、非相参积累、恒虚警及杂波图对消处理后产生数字视频信号，一路数字视频信号进行点迹检测提取和航迹处理，形成目标航迹数据并输出；另一路数字视频信号送至视频采集单元。
进一步，所述视频采集单元结合方位基准信息、距离同步信号对数字视频信号进行采集、视频压缩和打包，通过网络送至显示控制终端。
进一步，所述伺服控制板接收操控命令，控制电机通过传动机构和驱动器驱动旋转平台360°旋转，同时产生方位基准信息发送至信号数据处理单元和视频采集单元。
进一步，AC-DC电源模块用于将输入的交流电源转换为直流电源输出至电源板，电源板产生不同电压的稳定直流电源为旋转平台上各功能单元提供工作电源。
进一步，显示控制终端用于发送控制命令、显示视频和航迹信息；接收人机交互界面的操作控制，通过网络将控制命令发送给信号数据处理单元，信号数据处理单元对控制命令解析后，通过串口控制低功率T/R组件、伺服控制单元工作；同时，显示控制终端通过网络接收视频采集单元发送的压缩视频和航迹数据，解压缩后完成雷达一次视频显示和航迹显示。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)本发明将雷达主要功能单元在旋转平台上集成安装，旋转平台与显示控制终端、AC-DC电源模块仅需电源和网络信号连接，从而减少了信号传输的复杂度和难度；(2)本发明采用连续波工作体制，近程盲区小，超近程目标探测能力强，近程盲区小于15m。低功率T/R组件发射功率低，并能够进兴工率输出衰减控制，最大辐射功率仅1W，对外电磁辐射强度弱，对人员的电磁辐射安全性高；(3)本发明采用毫米波频段，收发天线尺寸和旋转半径小，主要功能单元集成安装在旋转平台上，并外置天线罩防护，使得雷达安装空间小，设备量少，适装性好。
附图说明
图1为本发明集成旋转式低辐射控制固态雷达功能单元组成示意图；
图2为本发明雷达中集成旋转平台及天线罩侧视剖视图；
图3为本发明雷达中集成旋转平台及天线罩俯视剖视图。
具体实施方式
容易理解，依据本发明的技术方案，在不变更本发明的实质精神的情况下，本领域的一般技术人员可以想象出本发明集成旋转式低辐射控制固态雷达的多种实施方式。因此，以下具体实施方式和附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限制或限定。
结合图1，本发明集成旋转式低辐射控制固态雷达包括：收发天馈线系统1、低功率T/R组件2、信号数据处理单元3、视频采集单元4、电源板5、伺服控制单元6、天线罩7、AC-DC电源模块、网络交换机和显示控制终端。其中，伺服控制单元6包括伺服控制板、驱动器及电机等。
结合图2和图3，收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元分层集成安装在雷达的旋转平台上，外置天线罩7。其中，收发天馈线系统通过支架安装在旋转平台上层；低功率T/R组件直接贴装在旋转平台上，信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制板采用共形设计通过垫柱安装在旋转平台上，驱动器和电机旁置并连接传动机构驱动旋转平台转动，旋转平台外置天线罩；AC-DC电源模块和网络交换机置于电源盒内；旋转平台上各功能单元与显示控制终端通过网络连接。
收发天馈线系统，采用连续波工作体制，采用毫米波频段，用于发射的射频调制信号、接收的回波信号的传输和发射、接收波束的形成。收发天馈线系统包括发射天线和接收天线，发射天线和接收天线上下分置共用安装支架，中间设置隔离带；发射天线和接收天线的前端分别设置发射、接收馈源，发射天线和接收天线分别通过馈源和馈线连接到低功率T/R组件的发射端口和接收端口。
低功率T/R组件用于产生发射的射频调频信号，并对接收的射频回波信号进行变频放大。低功率T/R组件由频率源、发射模块电路和接收模块电路组成，将调频波形产生、频率合成、小功率放大和射频接收放大、混频、差频放大功能集成在同一组件内。低功率T/R组件包括发射通道和接收通道。发射通道产生基带连续波调频信号，并上变频为射频调频信号，经固态功放、数控衰减器进行小功率放大、衰减控制后通过馈线送至发射天线，同时分路作为本振信号用于接收信号下变频混频。接收通道接收射频回波信号，经过低噪声放大、滤波混频、差频放大后输出差频信号到信号数据处理单元。
信号数据处理单元，用于对差频信号进行处理，产生数字视频信号和目标航迹。具体为，信号数据处理单元对输入的差频信号进行A/D变换、FFT(快速傅立叶变换)处理、SFC(灵敏度-频率控制)处理、非相参积累、恒虚警及杂波图对消处理后，产生数字视频信号，一路数字视频信号进行点迹检测提取，航迹处理，形成目标航迹信息通过网络输出；另一路数字视频信号送至视频采集单元。
视频采集单元，用于对数字视频信号进行采集压缩和网络发送。视频采集单元接收输入的数字视频信号，结合方位、距离同步信号对雷达数字视频信号进行采集、视频压缩和打包，实现视频网络化，通过网络送至显示控制终端显示。
伺服控制单元，用于驱动旋转平台以稳定转速旋转。伺服控制单元接收操控命令，控制电机连接传动机构驱动旋转平台旋转，从而带动安装在平台上的天线等功能模块旋转，实现收发天线同步进行方位360°扫描，同时产生方位基准信息发送至信号数据处理单元和视频采集单元。
天线罩用于对集成在旋转平台上的各功能单元进行防水、防尘保护。
AC-DC电源模块，用于将输入的交流电源转换为直流电源输出至电源板，电源板产生不同电压的稳定直流电源为平台上安装的各功能单元提供工作电源。
显示控制终端，用于发送控制命令、显示视频和航迹信息；接收人机交互界面的操作控制，通过网络将控制命令发送给信号数据处理单元，信号数据处理单元对控制命令解析后，通过串口控制低功率T/R组件、伺服控制单元工作。同时，通过网络接收视频采集单元压缩视频和航迹数据，解压缩后完成雷达一次视频、航迹显示。
本发明所述集成旋转式低辐射控制固态雷达的工作过程如下：
设备加电工作时，AC-DC电源模块给电源板供电，电源板为天线罩内各功能单元供电，伺服控制单元驱动收发天馈线系统旋转，低功率T/R组件发射通道产生基带连续波调频信号，并上变频为射频激励信号，进行小功率放大后通过发射馈线送至发射天线，形成所需的探测波束，发射到指定空域。接收天线接收到回波信号，通过接收馈线送至低功率T/R组件接收通道，经过低噪声放大、滤波混频、差频放大后输出差频信号到信号数据处理单元。信号数据处理单元进行A/D变换、FFT、SFC处理、非相参积累、恒虚警、杂波图对消处理后产生数字视频信号，一路视频信号进行点迹提取、形成目标航迹信息输出；另一路输出至视频采集单元，结合方位、距离同步信号，对数字视频进行采集和压缩处理，通过网络交换机实现视频网络化传输，送至显示控制终端，经解压缩后完成雷达一次视频和航迹信息显示。
本发明集成度较高，具体表现在：
收发天线集成：发射和接收天线分层安装在同一天线支架，工作时同步旋转进行方位扫描，使得其方位指向一致，不需要考虑二者偏差。
T/R集成：低功率T/R组件将调频波形产生、频率合成、小功率放大、衰减控制和射频接收放大、混频、差频放大功能集成在同一模块内，模块集成度高、体积小，并减少了设备量。
控制集成：雷达显示控制终端收集雷达探测的信息和状态并显示，同时下达工作控制指令，信号数据处理单元接收控制命令后，集中对信号数据处理、低功率T/R组件、伺服控制单元的工作状态进行控制。
本发明设备体积更为小巧，本发明将收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元集成共用旋转平台，减小了设备安装空间，提高了雷达适装性。

Claims (8)

1.一种集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，包括收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元、天线罩、AC-DC电源模块、网络交换机和显示控制终端；其中，伺服控制单元包括伺服控制板、驱动器及电机；
所述收发天馈线系统、低功率T/R组件、信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制单元分层安装在雷达的旋转平台上；其中，收发天馈线系统通过支架安装在旋转平台上层；低功率T/R组件贴装在旋转平台上，信号数据处理单元、视频采集单元、电源板、伺服控制板通过垫柱安装在旋转平台上，驱动器和电机旁置并通过传动机构驱动旋转平台转动，旋转平台外置天线罩；AC-DC电源模块和网络交换机置于电源盒内；旋转平台上各功能单元通过网络与显示控制终端连接。
2.如权利要求1所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，所述收发天馈线系统采用连续波工作体制，工作在毫米波频段；收发天馈线系统的发射天线和接收天线上下分置共用安装支架，中间设置隔离带；发射天线和接收天线的前端分别设置发射馈源和接收馈源，并分别通过馈线连接至低功率T/R组件的发射端口和接收端口。
3.如权利要求2所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，所述低功率T/R组件用于产生发射的射频调频信号，并对接收的射频回波信号进行变频放大；其发射通道产生基带连续波调频信号，并上变频为射频调频信号，经固态功率放大、数控衰减处理后通过馈线送至发射天线；其接收通道接收射频回波信号，经过低噪声放大、滤波混频、差频放大后处理后输出差频信号至信号数据处理单元。
4.如权利要求3所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，所述信号数据处理单元对输入的差频信号依次进行A/D变换、FFT处理、SFC处理、非相参积累、恒虚警及杂波图对消处理后产生数字视频信号，一路数字视频信号进行点迹检测提取和航迹处理，形成目标航迹数据并输出；另一路数字视频信号送至视频采集单元。
5.如权利要求4所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，所述视频采集单元结合方位基准信息、距离同步信号对数字视频信号进行采集、视频压缩和打包，通过网络送至显示控制终端。
6.如权利要求5所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，所述伺服控制板接收操控命令，控制电机通过传动机构和驱动器驱动旋转平台360°旋转，同时产生方位基准信息发送至信号数据处理单元和视频采集单元。
7.如权利要求5所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，AC-DC电源模块用于将输入的交流电源转换为直流电源输出至电源板，电源板产生不同电压的稳定直流电源为旋转平台上各功能单元提供工作电源。
8.如权利要求5所述集成旋转式低辐射控制固态雷达，其特征在于，显示控制终端用于发送控制命令、显示视频和航迹信息；接收人机交互界面的操作控制，通过网络将控制命令发送给信号数据处理单元，信号数据处理单元对控制命令解析后，通过串口控制低功率T/R组件、伺服控制单元工作；同时，显示控制终端通过网络接收视频采集单元发送的压缩视频和航迹数据，解压缩后完成雷达一次视频显示和航迹显示。
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