CN110988815A - 探测雷达收发装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探测雷达收发装置，并公开了具有探测雷达收发装置的控制方法，探测雷达收发装置包括：射频端口、极化天线、幅相控制模块、低噪声放大器、功率放大器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、第四射频开关；射频端口与第一射频开关电连接；第一射频开关与第二射频开关、第三射频开关分别电连接；幅相控制模块与所述第二射频开关、第三射频开关分别电连接；第二射频开关与功率放大器电连接；第三射频开关与低噪声放大器电连接；第四射频开关与低噪声放大器、功率放大器、极化天线分别电连接。本发明提供的探测雷达收发装置及控制方法共用幅相控制电路以简化收发组件实现结构，并降低了系统成本。

Description

探测雷达收发装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及雷达探测领域，特别涉及一种探测雷达收发装置及其控制方法

背景技术

目前在天气探测雷达应用中，通常采用双偏振探测雷达(或者双极化探测雷达)方式对天气目标进行探测。与传统的机械雷达相比较，双偏振探测雷达在时空分辨率方面具备明显优势。而在工程应用中，双偏振探测雷达需要支持定向发射、全向发射等多种不同的工作方式，对双偏振探测雷达的收发组件来说，需要支持水平极化波束、垂直极化波束两个波束的灵活实现。双偏振探测雷达的收发组件的不同实现方式，对双偏振探测雷达的实现方式、技术难度、成本都有重要影响。

而为了满足双偏振探测雷达水平极化波束、垂直极化波束定向发射、全向发射等工作模式，则收发组件往往采用物理上相互独立的水平极化通道、垂直极化通道，以实现水平极化波束、垂直极化波束定向发射、全向发射工作。然垂直极化接收通道、垂直极化发射通道、水平极化接收通道、水平极化发射通道分别独立使用一个射频端口、一个移相器和一个衰减器来实现发射和接收的波束控制。这种实现方式增加了收发组件实现成本，同时接收和发射端口物理分开，增加了收发组件外部走线或者外部射频电缆的数量和成本，增加了系统的复杂度及电路板设计面积。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出一种探测雷达收发装置，能够共用幅相控制电路以简化收发组件的实现结构，并降低系统成本。

本发明还提出一种具有上述探测雷达收发装置的控制方法。

根据本发明的第一方面实施例的探测雷达收发装置，包括：射频端口、极化天线、幅相控制模块、低噪声放大器、功率放大器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、第四射频开关；

所述射频端口与所述第一射频开关电连接；

所述第一射频开关与所述第二射频开关、所述第三射频开关分别电连接；

所述幅相控制模块与所述第二射频开关、所述第三射频开关分别电连接；

所述第二射频开关与所述功率放大器电连接；

所述第三射频开关与所述低噪声放大器电连接；

所述第四射频开关与所述低噪声放大器、所述功率放大器、所述极化天线分别电连接。

根据本发明实施例的探测雷达收发装置，至少具有如下有益效果：通过设置多个射频开关以共用幅相控制模组对极化输出信号、极化响应信号进行幅度相位处理，进而简化收发组件实现结构，并降低了系统成本。

根据本发明的一些实施例，所述第二射频开关与所述功率放大器之间设有第一GB增益模块；

所述第三射频开关与所述低噪声放大器之间设有第二GB增益模块。

通过设置第一GB增益模块、第二GB增益模块，以使极化输出信号、极化响应信号进行转换。

根据本发明的一些实施例，所述第一射频开关与所述第二射频开关、所述第三射频开关分别包括主接口、第一接口及第二接口；

所述第一射频开关的主接口与所述射频端口电连接；

所述第一射频开关的第一接口与所述第二射频开关的第二接口电连接；

所述第一射频开关的第二接口与所述第三射频开关的第二接口电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第二射频开关的主接口与所述幅相控制模块输出端电连接；

所述第二射频开关的第一接口与所述第一GB增益模块电连接。

所述第一射频开关的第二接口与所述第三射频开关的第二接口电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第三射频开关的主接口与所述幅相控制模块输入端电连接；

所述第三射频开关的第一接口与所述第二GB增益模块电连接。

根据本发明的一些实施例，所述第四射频开关的主接口与所述极化天线电连接；

所述第四射频开关的第一接口与所述功率放大器电连接；

所述第四射频开关的第二接口与所述低噪声放大器电连接。

根据本发明的一些实施例，所述幅相控制模块包括幅度控制元件、相位控制元件、放大元件；

所述幅度控制元件与所述放大元件的输入端电连接；

所述相位控制元件与所述放大元件的输入端电连接。

根据本发明的第二方面实施例的探测雷达收发装置的控制方法，当极化信号输出阶段，所述第一射频开关的主接口与第二接口导通；

所述第二射频开关的主接口与第一接口导通；

所述第三射频开关的主接口与第二接口导通；

所述第四射频开关的主接口与第一接口导通。

根据本发明实施例的探测雷达收发装置的控制方法，至少具有如下有益效果：通过分时控制射频开关连接方式，以使控制极化信号传输至极化天线或使极化响应信号传输至射频端口。

根据本发明的一些实施例，当极化信号接收阶段，所述第一射频开关的主接口与第一接口导通；

所述第二射频开关的主接口与第二接口导通；

所述第三射频开关的主接口与第一接口导通；

所述第四射频开关的主接口与第二接口导通。

上述极化输出信号包括垂直极化信号、水平极化信号，极化响应信号包括垂直极化信号、水平极化信号。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的探测雷达收发装置的发射状态示意图；

图2为图1示出的探测雷达收发装置的接收状态的示意图。

附图标记说明

10、射频端口；21、第一射频开关；22、第二射频开关；23、第三射频开关；24、第四射频开关；30、幅相控制模块；31、幅度控制元件；32、放大元件；33、相位控制元件；41、第一GB增益模块；42、第二GB增益模块； 50、功率放大器；60、低噪声放大器；70、极化天线。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，一种探测雷达收发装置，包括：射频端口10、极化天线70、幅相控制模块30、低噪声放大器60、功率放大器50、第一射频开关21、第二射频开关22、第三射频开关23、第四射频开关24；射频端口10与第一射频开关 21电连接；第一射频开关21与第二射频开关22、第三射频开关23分别电连接；幅相控制模块30与第二射频开关22、第三射频开关23分别电连接；第三射频开关23与功率放大器50电连接；第二射频开关22与低噪声放大器60电连接；第四射频开关24与低噪声放大器60、功率放大器50、极化天线70分别电连接。

第三射频开关23与功率放大器50之间设有第一GB增益模块41；第二射频开关22与低噪声放大器60之间设有第二GB增益模块42。

且上述第一GB增益模块41、第二GB增益模块42，用于对极化发射信号、极化响应信号进行放大。

第一射频开关21与第二射频开关22、第三射频开关23分别包括主接口、第一接口及第二接口；第一射频开关21的主接口与射频端口10电连接；第一射频开关21的第一接口与第二射频开关22的第二接口电连接；第一射频开关 21的第二接口与第三射频开关23的第二接口电连接。

第二射频开关22的主接口与幅相控制模块30输出端电连接；第二射频开关22的第一接口与第一GB增益模块41电连接。第一射频开关21的第二接口与第三射频开关23的第二接口电连接。

第三射频开关23的主接口与幅相控制模块30输入端电连接；第三射频开关23的第一接口与第二GB增益模块42电连接。

第四射频开关24的主接口与极化天线70电连接；第四射频开关24的第一接口与功率放大器50电连接；第四射频开关24的第二接口与低噪声放大器60 电连接。

通过设置多个射频开关，并选择性驱动射频开关的连接状态，以通过同一个幅相控制模块30对极化发射信号、极化响应信号进行幅度相位处理。

幅相控制模块30包括幅度控制元件31、相位控制元件33、放大元件32；幅度控制元件31与放大元件32的输入端电连接；相位控制元件33与放大元件 32的输入端电连接。幅度控制元件31用于对极化信号进行幅度控制，放大元件32用于补偿幅度相位控制带来的损耗，并输入至相位控制元件33中，以对极化信号进行相位处理。

以下结合具体工作过程，对上述实施例中的探测雷达收发装置工作原理进行说明。

本发明实施例还提供一种基上述的探测雷达收发装置的控制方法，请参照图1，当极化信号输出阶段，第一射频开关21的主接口与第二接口导通；

第二射频开关22的主接口与第一接口导通；第三射频开关23的主接口与第二接口导通；第四射频开关24的主接口与第一接口导通。

极化发射信号由射频端口10输入，经由第一射频开关21输入至第二射频开关22，并输入至幅相控制模块30进行幅度相位处理，以使极化发射信号具有预设振幅信息、预设相位信息。具有预设振幅信息、预设相位信息的极化发射信号经由功率放大器50进行调节至预定功率后，通过第四射频开关24传输至极化天线70。通过极化天线70将极化发射信号辐射到空中，极化发射信号在待检测目标表面发生反射生成极化响应信号，并回传至探测雷达收发装置，以被极化天线70接收。与极化发射信号相比较，极化响应信号的相位及幅度存在偏差值，故通过对偏差值进行解析、对比，可获取待检测目标的特征信息。

请参照图2，当极化信号接收阶段，第一射频开关21的主接口与第一接口导通；第二射频开关22的主接口与第二接口导通；第三射频开关23的主接口与第一接口导通；第四射频开关24的主接口与第二接口导通。

极化响应信号经由极化天线70、第四射频开关24传输至低噪声放大器 60，以对极化响应信号进行放大。低噪声放大器60对极化响应信号放大后，将极化响应信号经由第二GB增益模块42传输至幅相控制模块30，以对极化响应信号的振幅、相位进行适应性调节。将进行适应性调节后的极化响应信号通过第二射频开关22、第一射频开关21传输至射频端口10，以完成极化响应信号的接收。通过对极化响应信号进行解析，以获取极化响应信号的振幅信息、相位信息。通过对比极化输出信号的预设相位信息、预设幅度信息与极化响应信号的相位信息、幅度信息，以获取待检测目标的特征信息。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (9)

1.一种探测雷达收发装置，其特征在于，包括：射频端口、极化天线、幅相控制模块、低噪声放大器、功率放大器、第一射频开关、第二射频开关、第三射频开关、第四射频开关；

所述射频端口与所述第一射频开关电连接；

所述第一射频开关与所述第二射频开关、所述第三射频开关分别电连接；

所述幅相控制模块与所述第二射频开关、所述第三射频开关分别电连接；

所述第二射频开关与所述功率放大器电连接；

所述第三射频开关与所述低噪声放大器电连接；

所述第四射频开关与所述低噪声放大器、所述功率放大器、所述极化天线分别电连接。

2.如权利要求1所述的探测雷达收发装置，其特征在于，

所述第二射频开关与所述功率放大器之间设有第一GB增益模块；

所述第三射频开关与所述低噪声放大器之间设有第二GB增益模块。

3.如权利要求2所述的探测雷达收发装置，其特征在于，所述第一射频开关与所述第二射频开关、所述第三射频开关分别包括主接口、第一接口及第二接口；

所述第一射频开关的主接口与所述射频端口电连接；

所述第一射频开关的第一接口与所述第二射频开关的第二接口电连接；

所述第一射频开关的第二接口与所述第三射频开关的第二接口电连接。

4.如权利要求3所述的探测雷达收发装置，其特征在于，

所述第二射频开关的主接口与所述幅相控制模块输出端电连接；

所述第二射频开关的第一接口与所述第一GB增益模块电连接；

所述第一射频开关的第二接口与所述第三射频开关的第二接口电连接。

5.如权利要求3所述的探测雷达收发装置，其特征在于，

所述第三射频开关的主接口与所述幅相控制模块输入端电连接；

所述第三射频开关的第一接口与所述第二GB增益模块电连接。

6.如权利要求3所述的探测雷达收发装置，其特征在于，

所述第四射频开关的主接口与所述极化天线电连接；

所述第四射频开关的第一接口与所述功率放大器电连接；

所述第四射频开关的第二接口与所述低噪声放大器电连接。

7.如权利要求1至6任一项所述的探测雷达收发装置，其特征在于，

所述幅相控制模块包括幅度控制元件、相位控制元件、放大元件；

所述幅度控制元件与所述放大元件的输入端电连接；

所述相位控制元件与所述放大元件的输入端电连接。

8.一种基于权利要求1至7任一项所述的探测雷达收发装置的控制方法，其特征在于，

当极化信号输出阶段，所述第一射频开关的主接口与第二接口导通；

所述第二射频开关的主接口与第一接口导通；

所述第三射频开关的主接口与第二接口导通；

所述第四射频开关的主接口与第一接口导通。

9.如权利要求8所述的探测雷达收发装置的控制方法，其特征在于，当极化信号接收阶段，所述第一射频开关的主接口与第一接口导通；

所述第二射频开关的主接口与第二接口导通；

所述第三射频开关的主接口与第一接口导通；

所述第四射频开关的主接口与第二接口导通。

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