CN111308464A - 一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达。所述雷达包括超宽带辐射计线阵、焦平面椭球天线、转台、伺服系统、处理系统、显示系统；所述超宽带辐射计线阵接收目标噪声辐射和散射，所述焦平面椭球天线汇聚超宽带辐射计线阵接收到的目标噪声辐射和散射；焦平面椭球天线连接转台，所述转台连接伺服系统，所述伺服系统连接处理系统，所述处理系统连接显示系统。本发明采用焦平面阵椭球天线结构，具有更好的能量汇聚作用，可以更好的分辨出目标与噪声。本发明同时可以减小雷达功耗、隐蔽性高、可在太赫兹波段工作。

Description

一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达
技术领域
本发明涉及太赫兹雷达技术领域，是一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达。
背景技术
隐身技术一般是通过特殊外形减弱某些方向的电磁信号辐射，或覆盖能吸收雷达电磁波的材料来隐身。反隐身雷达就是用于对抗隐身技术、监测隐身目标的雷达。
常见的反隐身雷达有米波雷达、双多基地雷达、无源雷达。米波雷达的工作范围频段是30～300MHz，恰好避开了隐身战机的隐身波段(0.3～29GHz)，故而能探测到隐身战机，但米波雷达的尺寸大、适应性差、生存性差、探测精度低等问题导致其发展受限。双多基地雷达可以达到反隐身效果，但因其有源性而增大了被敌方侦察的可能。无源雷达是指雷达本身不发射电磁波信号而只用目标辐射电磁波信号(外辐射源)进行目标探测和跟踪的雷达，它具有造价低、隐蔽性强、机动性高等优点，但会对外界辐射源有一定的依赖性。
目前国内对空反隐身雷达的相关专利(CN106059537A)大多为产生高电压窄脉冲输出信号的有源反隐身雷达，或者是依赖于广播电视信号等外辐射源的无源反隐身雷达。而本专利用目标本身辐射和散射噪声信号获得目标特性，通过对比目标辐射信号与大气背景辐射信号，确定目标的存在。这种雷达不受环境制约且生存性强、功耗低。
发明内容
本发明为检测隐身目标，本发明提供了一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，本发明提供了以下技术方案：
一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，所述雷达包括超宽带辐射计线阵、焦平面椭球天线、转台、伺服系统、处理系统和显示系统；
所述焦平面椭球天线汇聚目标噪声辐射和散射，以便所述超宽带辐射计线阵接收目标噪声辐射和散射；焦平面椭球天线连接转台，所述转台连接伺服系统，所述伺服系统连接处理系统，所述处理系统连接显示系统。
优选地，所述处理系统包括低噪放大器、检波器、视频放大器、积分器和空中目标辐射特性仿真系统，所述低噪放大器连接检波器，所述检波器连接视频放大器，所述视频放大器连接积分器，所述积分器连接空中目标辐射特性仿真系统，所述空中目标辐射特性仿真系统连接显示系统。
优选地，所述超宽带太赫兹无源反隐身雷达工作在94GHz和220GHz频段，进行大于50KM距离的探测。
优选地，当目标的辐射被焦平面椭球天线汇聚后，目标周围的背景辐射信号同时被超宽带辐射计线阵接收，所述伺服系统随着接收到的目标周围的背景辐射信号控制转台转动，实现转台在空中二维覆盖。
本发明具有以下有益效果：
本发明采用太赫兹辐射计线阵作为接收机。线阵扫描结合伺服系统的转台及控制，可以实现雷达的俯仰和水平两个方向上的转动，即空中探测的全覆盖。直接检波式辐射计接收到的信号，首先通过低噪声放大器进行信号放大，然后直接检波输出，再进行后续信号处理。这种形式的辐射计结构简单，灵敏度也较高。
本发明采用焦平面阵椭球天线结构，具有更好的能量汇聚作用，可以更好的分辨出目标与噪声。传统的抛物面天线只具有单焦点聚焦功能，不能通过改变馈源的位置迫使波束聚焦的方法来获得聚焦场。而椭球天线具有双焦点特性，利用此双焦点结构，可以将来自一点目标的能量聚焦于另一个焦点，因此可以降低对接收机灵敏度的要求，提高系统分辨率。本发明同时可以减小雷达功耗、隐蔽性高、可在太赫兹波段工作。
附图说明
图1为超宽带太赫兹无源反隐身雷达原理图；
图2为超宽带太赫兹无源反隐身雷达信号处理原理图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
具体实施例一：
根据图1所示，本发明提供一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，所述雷达包括超宽带辐射计线阵、焦平面椭球天线、转台、伺服系统、处理系统、显示系统；
所述超宽带辐射计线阵接收目标噪声辐射和散射，所述焦平面椭球天线汇聚超宽带辐射计线阵接收到的目标噪声辐射和散射；焦平面椭球天线连接转台，所述转台连接伺服系统，所述伺服系统连接处理系统，所述处理系统连接显示系统。
根据图1所示，所利用噪声源为大气和地面的噪声信号图1中B，隐身目标本身的辐射和经其反射的大气及地面的噪声辐射信号图1中C，被图一中的焦平面椭球天线结构图1中的E所反射，汇聚到位于另一焦点处的辐射计线阵处图1中的D。同时，目标周围的背景辐射信号图1中的A也会被天线所接收，但信号强度相对会弱很多。伺服系统可以随着接收信号而做出相应的控制，转动转台可以实现空中二维的全覆盖。
根据图2所示，所述处理系统包括低噪放大器、检波器、视频放大器、积分器和空中目标辐射特性仿真系统，所述低噪放大器连接检波器，所述检波器连接视频放大器，所述视频放大器连接积分器，所述积分器连接空中目标辐射特性仿真系统，所述空中目标辐射特性仿真系统连接显示系统。
超宽带太赫兹无源反隐身雷达探测目标与背景电磁噪声辐射差异，只要目标存在即可被探测，该雷达对于空中和海面隐身及非隐身目标具有很好的探测能力。工作在太赫兹频段的大气窗口处，能实现大于50km距离的探测。具体可实现的指标如下：
(1)探测距离：不小于50km。
(2)工作频段：94GHz和220GHz。
(3)极化方式：双极化方式。
(4)探测目标：隐身及非隐身飞机，海面舰艇等。
当有目标时的接收信号和无目标时的背景噪声信号会有亮温差，空中目标微波辐射特性仿真系统与具体的探测环境有关。该系统通过设置空中目标的高度、距离、目标表面材料的介电常数和磁导常数，并设置当时的气候、天气情况，以及设置微波辐射计的工作频率、系统高度，来计算空中目标的辐射亮温以及大气向上辐射亮温和大气辐射亮温，从而获得空中有无目标的视在亮温差，并将所得数据存放在界面表格中，画出不同距离下亮温差与目标高度的关系。针对某一个特定的目标，提供辐射计获得的有无目标的亮温差。用灰体的辐射亮度公式对目标的各个方位的各个角度进行微波辐射特性测量，从而推算出实际目标的微波辐射特性。对于具体的实际环境，建立完毕辐射特性系统后，通过分析对比目标辐射信号与大气背景辐射信号，即可确定目标的二维坐标。本申请中目标辐射特性仿真系统采用辐射计接收机。
以上所述仅是一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达的优选实施方式，一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，其特征是：所述雷达包括超宽带辐射计线阵、焦平面椭球天线、转台、伺服系统、处理系统和显示系统；
所述焦平面椭球天线汇聚目标噪声辐射和散射，以便所述超宽带辐射计线阵接收目标噪声辐射和散射；焦平面椭球天线连接转台，所述转台连接伺服系统，所述伺服系统连接处理系统，所述处理系统连接显示系统。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，其特征是：所述处理系统包括低噪放大器、检波器、视频放大器、积分器和空中目标辐射特性仿真系统，所述低噪放大器连接检波器，所述检波器连接视频放大器，所述视频放大器连接积分器，所述积分器连接空中目标辐射特性仿真系统，所述空中目标辐射特性仿真系统连接显示系统。
3.根据权利要求1所述的一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，其特征是：所述超宽带太赫兹无源反隐身雷达工作在94GHz和220GHz频段，进行大于50KM距离的探测。
4.根据权利要求1所述的一种超宽带太赫兹无源反隐身雷达，其特征是：当目标的辐射被焦平面椭球天线汇聚后，目标周围的背景辐射信号同时被超宽带辐射计线阵接收，所述伺服系统随着接收到的目标周围的背景辐射信号控制转台转动，实现转台在空中二维覆盖。
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