CN111638509A - 基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法 - Google Patents

Abstract

一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，包括稀疏阵圆形相控阵天线模块、馈线模块、收发模块、综合处理模块、显示与控制模块和电源模块。本发明采用稀疏阵技术实现相控阵二次雷达功能，融合TCAS信息和ADS‑B地面站功能，能够进行多目标搜索和多目标跟踪，波束调度灵活，数据率更高。解决了目前二次雷达和ADS‑B地面站的不足。

Description

基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法

技术领域

本发明属于相控阵雷达测量技术领域，涉及一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法。

背景技术

随着我国低空空域管理改革的推进，低空空域内的飞行活动出现快速增长的态势。低空空域内飞行的航空器数量和种类庞杂，飞行用户和飞行活动的构成日趋多元化，给低空空域的使用管理带来严峻的挑战。充分利用科学技术进步的成果，构建用于支撑我国低空空域运行的服务保障体系，是保障低空空域飞行安全，保证国防安全，营造安全、高效、便捷的运行管理环境，提升低空空域飞行服务能力，实现我国低空空域管理改革目标的重要途径。

对于低空合作目标进行监视的地面设备主要有二次雷达及广播式自动相关监视地面站(ADS-B)，机载防撞系统(TCAS)的询问应答信号也可以用于目标监视。这三种信号使用的频率均为1030MHz和1090MHz，1030MHz用于询问，1090MHz用于应答。

二次雷达是现代空中交通管制系统中的重要组成部分，是航空管制系统重要的信息源。二次雷达采用单脉冲体制，具有S模式功能，可提供威力覆盖范围内装有机载二次雷达应答机的军、民航飞机的距离、方位、气压高度、识别代码和其它特殊标志(如：危急、通讯故障、被劫持，等等)。现有的二次雷达方位机械旋转，俯仰波束余割赋形，方位采用单脉冲测角体制，精度高。天线座方位传动系统和数据传动系统均采用并联冗余设计，当其中一路出现故障时，另一路仍能维持设备的正常运转，以减少系统出现故障的概率，提高系统的可靠度。

ADS-B地面站是一种接收广播式自动相关监视信息的地面端系统，接收空中飞机/地面车辆设施广播的ADS-B报文，通过地面通信网络将监视数据传输到地面监视终端。地面监视终端显示ADS-B航迹并进行实时跟踪，实现ADS-B地面站覆盖范围内交通状况的掌握。ADS-B地面站接收机载端广播的ADS-B报文后，从中解析出飞机的识别信息(ID)、经纬度、高度、速度、航向等信息，组装成符合ASTERIX标准的ADS-B报告，通过地面通信网络传输到地面监视终端，提供航迹显示以进行空中交通管理。

TCAS是Traffic Alert and Collision Avoidance System(空中交通告警和防撞系统)的缩写，中文简称为机载防撞系统。TCAS是一种装备在飞机上的电子系统，设法监视本架飞机周围空域中其它飞机的存在、位置以及运动状况，以使飞行员在明了本机邻近空域交通状况的情况下，主动地采取回避措施，防止与其它飞机危险接近。TCAS有助于机组维持与其他装有ATC应答机的飞机之间的空中交通安全间隔，是一种独立于地面的空中交通管制(ATC)系统而工作的机载系统。

现有的二次雷达采用双冗余设计，雷达的接收机、发射机、馈线组件、电源、信号处理、数据处理、显控、网络交换机、伺服系统都是双机冗余热备份。为了满足民航使用要求，天线采用大型垂直口径平面阵列形式，长度超过8m，高度约1.8m，重量约450kg。天线的正面是35条等间距排列的列馈和反射杆，天线背面是1个背馈，位于天线背面中心。现有的二次雷达占地面积大，需要安装在专用的雷达塔上，因此整个建设成本价格较高。由于雷达规模大，因此对维护保障要求也较高，在通航机场上的应用上表现出明显的不足。

按照国际民航组织的规划，ADS-B将是未来的主要监视系统，我国已经部署了300多套ADS-B地面站，美国在全国部署了700多个ADS-B地面站。但是，ADS-B系统存在一定的风险，主要是当GPS信号受干扰或者中断时，ADS-B地面站将无法收到正确的信息。因此必须提供备用监视功能以确保可以继续提供ATC服务。TCAS是安装在飞机上的系统，目前地面并无设备对其信号进行分析和处理。

因此，如何解决上述内容，针对民航空中交通管制服务的要求，设计一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达，融合ADS-B地面站功能，解决现有二次雷达及ADS-B地面站的不足，实现高精度航空监视；是本领域技术人员着重要研究的内容。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法；本发明是采用稀疏阵技术实现一种低成本圆形相控阵二次雷达，采用二次雷达的询问/应答工作方式，同时接收并处理分析ADS-B信息和TCAS信息，实现ADS-B地面站功能，以达到降低价格、减少占地面积、免维护等目标，满足实际使用需求。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，包括稀疏阵圆形相控阵天线模块、馈线模块、收发模块、综合处理模块、显示与控制模块和电源模块；其中：

所述稀疏阵圆形相控阵天线模块由N个天线阵子组成，沿着一个圆周放置，用于向空中辐射雷达电磁波信号及接收飞机发射的应答信号、ADS-B信息及TCAS信息；

所述馈线模块由N根等相等幅的电缆组成；

所述收发模块包括N个TR组件，每个TR组件由发射链路和接收链路组合而成；

所述综合处理模块由频综/监控模块、N个AD/DA模块、数字波束形成模块、信号处理模块、数据处理模块组成；

所述显示控制模块用于人机交互，信息显示；将实时飞行态势信息上报到监控中心，同时对系统工作状态进行显示；

所述电源模块为二次电源，接收来自外部的交直流电，形成各种稳压直流电源，为雷达各模块提供各种直流电源。

进一步地，采用稀疏阵构成的圆形相控阵天线阵，其天线阵子不需要按照一般圆形相控阵天线阵子那样均匀排列，天线阵子之间的间距采用蒙特卡洛算法计算，只需要保证在方位上主瓣高于副瓣3dB以上即可；单个稀疏天线阵子分别在俯仰上余割加权，合成后形成俯仰角上余割形状的波束，减小地杂波的影响。

进一步地，所述综合处理模块中，

所述频综/监控模块产生激励信号、系统时钟及本振信号，送到综合处理模块中的各部分，并进行系统监控；

所述N个AD/DA模块与收发模块中N个TR组件分别连接；通过AD/DA模块，数字波束形成模块控制每个TR组件的发射相位和发射功率幅度，形成在指定方位角度上的发射波束；AD/DA模块采样TR组件送来的接收信号，将其转化成数字信号送到数字波束形成模块中；

所述数字波束形成模块与N个AD/DA模块相连，通过改变每个TR组件的相位和幅度来得到期望性能和指向的波束，形成两个发射波束：和波束及控制波束；在数字波束形成模块中，将AD/DA模块送来的数字接收信号进行处理，形成两个接收波束：和波束与差波束，完成单脉冲测角；数字波束形成模块将处理结果送到信号处理模块中；由于每个天线阵子均是单独的数字化处理，因此可以收到所有方位上的应答机返回信号；

所述信号处理模块接收数字波束形成模块给出的和波束信号、差波束信号以及N路未处理的原始信号，对此N+2路信号进行处理，解析信号，获取目标位置和身份信息，形成目标原始点迹信息；

所述数据处理模块主要完成工作参数设置、问询序列生成、接收信号处理输出的原始信息、点迹/航迹处理、监控处理、通讯、数据记录、目标报告及应答报告直接输出。

进一步地，所述每根电缆连接一个天线阵子与一只TR组件；每个天线阵子连接一个TR组件，TR组件的输入信号是数字波束形成模块的输出，输出连接到馈线电缆，通过馈线电缆再连接到天线阵子；TR组件中将频率综合产生的信号通过滤波、上变频、放大形成射频电磁波信号向空间发射；每个TR组件的最大输出功率为100W，可以由AD/DA模块控制输出功率值；TR组件的接收通道对接收到的应答信号进行下变频，形成数字基带信号，为综合处理模块提供数据源。

进一步地，雷达的工作频率是：发射中心频率：1030MHz；接收中心频率：1090MHz。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供了一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置的探测方法，包括以下步骤：

步骤一：首先人机交互输入控制参数或者调取预置的控制参数，产生系统工作所需控制指令；

步骤二：雷达控制信号处理器定时产生A/C交替模式询问脉冲调制序列信号，通过数字波束形成模块计算后，DA变换后送到TR组件中，同时控制TR组件的发射幅度和发射相位，上变频后再送到天线阵子中向空中目标进行询问；控制发射功率可以实现机载防撞系统TCAS询问方式，用于区分不同距离上的飞机，抑制应答信号混叠；

步骤三：飞机发出应答信号后，天线阵子接收到的信号通过馈线传输到对应的TR组件中，在TR组件中放大、滤波、下变频，再经过AD采样传输到数字波束形成；数字波束形成分别形成和波束信号、差波束信号后，与每路信号一起传输到信号处理器中；

步骤四：信号处理器处理每个天线阵子接收到的信号，还可以接收并处理飞机上的机载防撞系统TCAS和ADS-B航空电子设备发出的信息；

步骤五：信号处理器处理好的信息传输到数据处理器中，进行数据解析、点迹凝聚、航迹跟踪，获取目标位置、速度、身份信息，形成目标航迹信息；

步骤六：处理中如果未发现新的飞机，将使用TCAS及ADS-B的信息进行空中监视；

步骤七：数据处理器接收到信号处理器的处理信息后，形成目标综合报文信息，融合系统各分机工作状态信息传输到显示与控制终端，显控终端进行显示。

本发明的工作原理：

首先人机交互输入控制参数或者调取预置的控制参数，产生系统工作所需控制指令，控制信号处理器定时产生A/C交替模式询问脉冲调制序列信号，通过数字波束形成模块计算后，DA变换后送到TR组件中，同时控制TR组件的发射幅度和发射相位，上变频后再送到天线阵子中向空中目标进行询问。控制发射功率可以实现TCAS询问方式，用于区分不同距离上的飞机，抑制应答信号混叠。飞机发出应答信号后，天线阵子接收到的信号通过馈线传输到对应的TR组件中，在TR组件中放大、滤波、下变频，再经过AD采样传输到数字波束形成。数字波束形成分别形成和波束信号、差波束信号后，与每路信号一起传输到信号处理器中。信号处理器处理每个天线阵子接收到的信号，还可以接收并处理飞机上的机载防撞系统(TCAS)和ADS-B航空电子设备发出的信息。信号处理器处理好的信息传输到数据处理器中，进行数据解析、点迹凝聚、航迹跟踪，获取目标位置、速度、身份信息，形成目标航迹信息。处理中如果未发现新的飞机，将使用TCAS及ADS-B的信息进行空中监视。当收到未跟踪飞机的应答信号时，本发明装置即进行跟踪询问，询问飞机的C模式高度和A模式代码。这个策略将减少用于信标询问/应答的1030/1090MHz信号，减少在此频段上的信号拥塞，并将保持ADS-B所实现的高监视更新速率(每秒约1个)。数据处理器接收到信号处理器的处理信息后，形成目标综合报文信息，融合系统各分机工作状态信息传输到显示与控制终端，显控终端进行显示。

稀疏阵相控阵二次雷达的工作模式包括目标搜索和目标跟踪两种工作模式。开始询问时工作在目标搜索模式，雷达波束按照顺时针或逆时针依次均匀扫描，在一个方位角上完成二次雷达目标监视，并接收TCAS和ADS-B信息，完成后再依次进行下一个方位角的目标监视。

稀疏阵相控阵二次雷达工作在目标跟踪模式时，根据目标所在位置，调整雷达波束指向，使雷达对多个目标依次进行询问监视，依次类推，完成对所有目标的询问与监视，形成目标点航迹。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的有益效果如下：

1、本发明是一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达。采用稀疏阵技术和数字波束形成技术解决现有二次雷达建设成本高、占地面积大、维护成本高的问题。本发明二次雷达装置融合ADS-B地面站的功能，能克服ADS-B系统受干扰后无法获取目标信息的问题。本发明二次雷达装置还能接收TCAS信息进行分析处理。该稀疏阵相控阵二次雷达结构简单轻便，满足民航使用要求。

2、本发明通过改变TR组件的相位以形成和波束，和波束指向期望的方位角度，由定向询问和接收到的应答信号来完成飞机的监视，可以接收并处理二次雷达应答信号、TCAS应答信号、ADS-B信号。在和波束形成以后，通过改变TR组件的相位形成控制波束，以消除来自和波束之外飞机的应答。

3、本发明专利采用稀疏阵技术实现相控阵二次雷达功能，融合TCAS信息和ADS-B地面站功能，能够进行多目标搜索和多目标跟踪，波束调度灵活，数据率更高。解决了目前二次雷达和ADS-B地面站的不足。本发明专利中的稀疏阵圆形相控阵二次雷达装置支持S模式工作。

4、本发明专利采用稀疏阵技术，与传统的二次雷达相比，天线阵子数量少，无旋转部件，通道少，体积小，重量轻，结构简单，免维护。

5、本发明专利将二次雷达与TCAS系统、ADS-B地面站功能融合在一体，具有较高的方位精度和分辨率，能获得更加精确和全面的目标信息，满足民航相关技术要求。本发明专利采用全固态发射技术、数字接收技术、数字波束形成技术、模块化设计及双机冗余设计，抗干扰能力强，设备可靠性高。

6、本发明专利依据国际民航组织(ICAO)的相应标准设计，面向通航机场及其他低空监视需求，提供威力覆盖范围内装有二次雷达应答机的合作目标的距离、方位、代号、气压高度及特殊状态，如危急、通讯故障、被劫持等，信息，融合ADS-B地面站功能，接收机载端广播的ADS-B报文后，从中解析出飞机的识别信息(ID)、经纬度、高度、速度、航向等信息，组装成符合ASTERIX标准的ADS-B报告，通过地面通信网络传输到地面监视终端，提供航迹显示以进行空中交通管理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的稀疏阵相控阵二次雷达系统框图；

图2是本发明的稀疏阵相控阵二次雷达天线阵子位置示意图；

图3是本发明的稀疏阵相控阵二次雷达方位波束扫描示意图；

图4是本发明的稀疏阵相控阵二次雷达俯仰波束方向图示意图；

图5是本发明的雷达信号处理流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所示。

本发明描述的一种稀疏阵圆形相控阵二次雷达装置，包括稀疏阵天线模块、馈线模块、收发模块、综合处理模块、显示与控制模块和电源模块。

在一个优选实施例中，稀疏阵圆形相控阵天线模块由17个天线阵子1组成，沿着一个圆周放置，用于向空中辐射雷达电磁波信号及接收飞机发射的应答信号、ADS-B信息、TCAS信息。

在一个优选实施例中，馈线模块由17根等相等幅的电缆组成，每根电缆连接一个天线阵子与一只TR组件。

在一个优选实施例中，收发模块包括17个TR组件，分别与17个天线阵子连接。TR组件的输入信号是数字波束形成模块的输出，输出连接到馈线电缆，通过馈线电缆再连接到天线阵子。TR组件中将频率综合产生的信号通过滤波、上变频、放大形成射频电磁波信号向空间发射，一个优选实施例中每个TR组件的最大输出功率为100W，可以由AD/DA模块控制输出功率值。TR组件的接收通道对接收到的应答信号进行下变频，形成数字基带信号，为综合处理模块提供数据源。

在一个优选实施例中，综合处理模块由频综/监控模块、17个AD/DA模块、数字波束形成模块、信号处理模块、数据处理模块组成。

频综/监控模块产生激励信号、系统时钟及本振信号，送到综合处理模块中的各部分，并进行系统监控。

在一个优选实施例中，17个AD/DA模块与收发模块中17个TR组件分别连接。通过AD/DA模块，数字波束形成模块控制每个TR组件的发射相位和发射功率幅度，形成在指定方位角度上的发射波束。AD/DA模块采样TR组件送来的接收信号，将其转化成数字信号送到数字波束形成模块中。

在一个优选实施例中，数字波束形成模块与17个AD/DA模块相连，通过改变每个TR组件的相位和幅度来得到期望性能和指向的波束，形成两个发射波束：和波束及控制波束。在数字波束形成模块中，将AD/DA模块送来的数字接收信号进行处理，形成两个接收波束：和波束与差波束，完成单脉冲测角。每个天线阵子均是单独的数字化处理，除了形成和、差波束外，还可以收到所有方位上TCAS信号的ADS-B信号。数字波束形成模块将处理结果送到信号处理模块中。

信号处理模块接收数字波束形成模块给出的和波束信号、差波束信号以及17路未处理的原始信号，对此19路信号进行处理，解析信号，获取目标位置和身份信息，形成目标原始点迹信息。

数据处理模块主要完成工作参数设置、问询序列生成、接收信号处理输出的原始信息、点迹/航迹处理、监控处理、通讯、数据记录、目标报告、应答报告直接输出等。

显示控制模块用于人机交互，信息显示。将实时飞行态势信息上报到监控中心，同时对系统工作状态进行显示。

电源模块为二次电源，接收来自外部的交直流电，形成各种稳压直流电源，为雷达各模块提供各种直流电源。

如图2所示：在一个优选实施例中，稀疏阵天线模块由17个天线阵子1组成，沿着一个直径为4m的圆周放置，天线阵子不采用一般圆形相控阵天线阵子的均匀排列方式，天线阵子之间的间距采用蒙特卡洛算法计算，布置方式如图。该方式布置后，天线在方位上的3dB波束宽度约为4°，主瓣高于副瓣约5dB。通过相位配置方位角指向精度达到0.05°。

如图3所示：在一个优选实施例中，单个稀疏天线阵子分别在俯仰上余割加权，合成后形成俯仰角上余割形状的波束，其目的是减小地杂波的影响，减少多路径信号干扰。

如图4所示：在一个优选实施例中，采用的方位波束扫描示意图如图4所示。稀疏阵圆形相控阵二次雷达的工作模式包括目标搜索和目标跟踪两种工作模式。开始询问时工作在目标搜索模式，雷达波束按照顺时针或逆时针依次均匀扫描，在方位上360°被均分为最少K个波位，这里K＝360/4＝90，即至少有90个波位，当然也可以更多。在每个方位角波位上形成和波束和差波束，采用单脉冲测角的方式完成二次雷达目标监视，并接收TCAS和ADS-B信息，完成后再依次进行下一个方位角的目标监视。

稀疏阵相控阵二次雷达工作在目标跟踪模式时，根据目标所在位置，调整雷达波束指向，在每个方位角上形成和波束和差波束，采用单脉冲测角的方式使雷达对多个目标依次进行询问监视，依次类推，完成对所有目标的询问与监视，形成目标点航迹。

本发明通过改变TR组件的相位以形成和波束，和波束指向期望的方位角度，由定向询问和接收到的应答信号来完成飞机的监视，可以接收并处理二次雷达应答信号、TCAS应答信号、ADS-B信号。在和波束形成以后，通过改变TR组件的相位形成控制波束，以消除来自和波束之外飞机的应答。

如图5所示：在一个优选实施例中，稀疏阵圆形相控阵二次雷达的探测方法是：

步骤一：首先人机交互输入控制参数或者调取预置的控制参数，产生系统工作所需控制指令；

步骤二：雷达控制信号处理器定时产生A/C交替模式询问脉冲调制序列信号，通过数字波束形成模块计算后，DA变换后送到TR组件中，同时控制TR组件的发射幅度和发射相位，上变频后再送到天线阵子中向空中目标进行询问。控制发射功率可以实现TCAS询问方式，用于区分不同距离上的飞机，抑制应答信号混叠。

步骤三：飞机发出应答信号后，天线阵子接收到的信号通过馈线传输到对应的TR组件中，在TR组件中放大、滤波、下变频，再经过AD采样传输到数字波束形成。数字波束形成分别形成和波束信号、差波束信号后，与每路信号一起传输到信号处理器中。

步骤四：信号处理器处理每个天线阵子接收到的信号，还可以接收并处理飞机上的机载防撞系统(TCAS)和ADS-B航空电子设备发出的信息。

步骤五：信号处理器处理好的信息传输到数据处理器中，进行数据解析、点迹凝聚、航迹跟踪，获取目标位置、速度、身份信息，形成目标航迹信息。

步骤六：处理中如果未发现新的飞机，将使用TCAS及ADS-B的信息进行空中监视。当收到未跟踪飞机的应答信号时，本发明装置即进行跟踪询问，询问飞机的C模式高度和A模式代码。这个策略将减少用于信标询问/应答的1030/1090MHz信号，减少在此频段上的信号拥塞，并将保持ADS-B所实现的高监视更新速率。

步骤七：数据处理器接收到信号处理器的处理信息后，形成目标综合报文信息，融合系统各分机工作状态信息传输到显示与控制终端，显控终端进行显示。

本发明专利中的稀疏阵圆形相控阵二次雷达装置支持S模式工作。在一个优选实施例中，S模式功能包括S模式目标搜索与点名询问。在S模式工作状态下，利用交互模式发现S模式目标，建立初始点迹，同时向点名询问列表添加新的目标属性。然后对S模式目标进行地址码的校对和锁定。校对成功后，对目标分别进行高度询问和识别询问。获得相应的应答后，将目标标识为S模式目标，在下一天线周期中进行点名询问。同时输出目标报告，通过显控终端的通讯卡，按照规定的数据传输规范向管制中心输送。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，其特征在于：包括稀疏阵圆形相控阵天线模块、馈线模块、收发模块、综合处理模块、显示与控制模块和电源模块；其中：

所述稀疏阵圆形相控阵天线模块由N个天线阵子组成，沿着一个圆周放置，用于向空中辐射雷达电磁波信号及接收飞机发射的应答信号、ADS-B信息及TCAS信息；

所述馈线模块由N根等相等幅的电缆组成；

所述收发模块包括N个TR组件，每个TR组件由发射链路和接收链路组合而成；

所述综合处理模块由频综/监控模块、N个AD/DA模块、数字波束形成模块、信号处理模块、数据处理模块组成；

所述显示控制模块用于人机交互，信息显示；将实时飞行态势信息上报到监控中心，同时对系统工作状态进行显示；

所述电源模块为二次电源，接收来自外部的交直流电，形成各种稳压直流电源，为雷达各模块提供各种直流电源。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，其特征在于：所述综合处理模块中，

所述频综/监控模块产生激励信号、系统时钟及本振信号，送到综合处理模块中的各部分，并进行系统监控；

所述N个AD/DA模块与收发模块中N个TR组件分别连接；通过AD/DA模块，数字波束形成模块控制每个TR组件的发射相位和发射功率幅度，形成在指定方位角度上的发射波束；AD/DA模块采样TR组件送来的接收信号，将其转化成数字信号送到数字波束形成模块中；

所述数字波束形成模块与N个AD/DA模块相连，通过改变每个TR组件的相位和幅度来得到期望性能和指向的波束，形成两个发射波束：和波束及控制波束；在数字波束形成模块中，将AD/DA模块送来的数字接收信号进行处理，形成两个接收波束：和波束与差波束，完成单脉冲测角；数字波束形成模块将处理结果送到信号处理模块中；

所述信号处理模块接收数字波束形成模块给出的和波束信号、差波束信号以及N路未处理的原始信号，对此N+2路信号进行处理，解析信号，获取目标位置和身份信息，形成目标原始点迹信息；

所述数据处理模块主要完成工作参数设置、问询序列生成、接收信号处理输出的原始信息、点迹/航迹处理、监控处理、通讯、数据记录、目标报告及应答报告直接输出。

3.根据权利要求1所述的基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，其特征在于：所述每根电缆连接一个天线阵子与一只TR组件；每个天线阵子连接一个TR组件，TR组件的输入信号是数字波束形成模块的输出，输出连接到馈线电缆，通过馈线电缆再连接到天线阵子；TR组件中将频率综合产生的信号通过滤波、上变频、放大形成射频电磁波信号向空间发射；每个TR组件的最大输出功率为100W，可以由AD/DA模块控制输出功率值；TR组件的接收通道对接收到的应答信号进行下变频，形成数字基带信号，为综合处理模块提供数据源。

4.一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置的探测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：首先人机交互输入控制参数或者调取预置的控制参数，产生系统工作所需控制指令；

步骤二：雷达控制信号处理器定时产生A/C交替模式询问脉冲调制序列信号，通过数字波束形成模块计算后，DA变换后送到TR组件中，同时控制TR组件的发射幅度和发射相位，上变频后再送到天线阵子中向空中目标进行询问；控制发射功率可以实现机载防撞系统TCAS询问方式，用于区分不同距离上的飞机，抑制应答信号混叠；

步骤三：飞机发出应答信号后，天线阵子接收到的信号通过馈线传输到对应的TR组件中，在TR组件中放大、滤波、下变频，再经过AD采样传输到数字波束形成；数字波束形成分别形成和波束信号、差波束信号后，与每路信号一起传输到信号处理器中；

步骤四：信号处理器处理每个天线阵子接收到的信号，还可以接收并处理飞机上的机载防撞系统TCAS和ADS-B航空电子设备发出的信息；

步骤五：信号处理器处理好的信息传输到数据处理器中，进行数据解析、点迹凝聚、航迹跟踪，获取目标位置、速度、身份信息，形成目标航迹信息；

步骤六：处理中如果未发现新的飞机，将使用TCAS及ADS-B的信息进行空中监视；

步骤七：数据处理器接收到信号处理器的处理信息后，形成目标综合报文信息，融合系统各分机工作状态信息传输到显示与控制终端，显控终端进行显示。

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