CN1732392A - 船载3－d雷达以及用于它的天线设备 - Google Patents
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Abstract
特有的船载雷达工作站包含在隔开的子频带中操作的两个雷达信道。每个信道由各自的电子扫描发射接收天线阵列组成。安装所述天线阵列，使得它们在公用稳定平台上是圆周可旋转的，并且形成所述天线阵列，使得由此发射的信号朝向相互相反的方向。每个信道提供有超高频发射器－接收器。所述船载雷达也包括形成、处理和信号倍增装置、信息自动处理装置和用于两个信道显示的装置。
Description
技术领域
本发明涉及无线电定位领域，特别涉及船载雷达工作站(雷达)。所提出的雷达可以用于空中和地面目标的检测以及目标指示的传送。
背景技术
已经知道船载雷达(英国专利No.2177566)，其中为了增加从目标反射的脉冲的数量，提出了发射两条或者若干条射束，这些射束在转角的水平板(horizontal plate on a corner)中被分隔开，并且射束的宽度是相当的。这种判定的不足在于它没有增加数据更新速率。
与所公开的发明最接近的类似物(原型)是美国海军的3-D雷达AN/SPS-48E(根据世界海军武器系统的海军学会指南(The NavalInstitute Guide to World Naval Weapons Systems)的目录1997-1998)。雷达AN/SPS-48E表示仅仅工作在频率范围的一个位置的单信道工作站。雷达AM/SPS-48E通过利用水平板中天线的圆周形电机旋转来扫描一条或者一组射束，而来执行在垂直板(vertical plate)中的空间检查。天线设备具有波导的缝隙孔(slot-hole)结构。通过电子方式来执行与摇摆(roll)和仰俯(pitch)有关的天线射束图样的稳定。取决于雷达的操作模式，发射装置产生具有高、中等或者低发射功率的相应射束。雷达AN/SPS-48E的基本缺点是相当低的数据更新速率，以及不能检测到在低空飞行的目标。特有的不足可以导致跟踪稳定性的减小，以及目标指示传送的范围和精确度的减少。
发明内容
本发明的目的在于开发一种雷达工作站，其具有增加的数据更新速率、目标坐标测量和目标指示传送的高精确度、增加的检测范围，包括低空飞行的小尺寸的目标。与原型相比，特有的目的是通过具有两信道结构的雷达来实现的，其中通过两个独立的信道来实现探测信号的发射和从目标反射的信号的接收。两个频率信道在结构上是相同的，并且工作在公共发射接收路径中E带的两个分开的频率子范围处。每个信道具有发射接收天线、HF信号的发射和接收装置。由于在结构上设置了两个频率信道累加和分割装置，所以提供在两个分开子范围频率中的雷达的独立操作。雷达信道的发射和接收天线彼此相对张开，使得从它们发射的信号在相互相对的方向上导向它们，并且发射和接收天线与IFF天线一起安装在通用稳定框架上。雷达信道和IFF系统的天线的旋转轴的充分机械稳定将消除船的摇摆对雷达特性的影响。由于具有低旁瓣(side-lobes)电平的射束图样的形成，所以实现了目标指示传送的高精确度。利用两个频率信道的操作允许排除对在低空飞行的空中目标的检测的严重无效，并且将数据更新速率增加了两倍。
通过对垂直板中的射束和水平板中天线的机械旋转的电子扫描，利用两个雷达信道来执行空间检查。根据在对应于确立的操作模式的特定程序下的发射频率信号的变化，来执行垂直板的扫描。扫描程序设定射束跟随的顺序以及各种探测信号。为了实现必要的能量势和范围测量所要求的精确度，应用具有线性频率调制(LFM)的合成探测信号。由显示单元和模式控制来执行脉冲周期、重现频率以及发射信号的功率和种类的控制，该控制使得发射能量在空间的分布最优化，以及允许取决于障碍物的空间布置来有效地使用干扰保护资源。为了增加使用效率，在雷达中，自动实现操作切换、各种装置的相互作用、适用性和故障搜索的控制、扫描控制、信号种类及其处理方法的选择中的大多数。对于同一目的，取决于工作站在目前时间期间所解决的问题，应用空间检查的各种模式，即射束运动、信号的形成和处理的算法。为了执行发射和接收装置的调整而没有发射信号到以太，约定切断从天线到发射装置以及它们到“等效物”的连接的时机。
附图说明
图1显示了雷达的基本装置以及它们的相互关系。
如图1所示，雷达按顺序由下列装置组成：
1、第一信道天线；
2、第二信道天线；
3、第一频率信道累加和分割装置；
4、IFF天线；
5、多信道旋转结合部；
6、导波旋转结合部；
7、驱动和稳定装置；
8、模式“等效物”-“天线”的切换装置；
9、第二频率信道累加和分割装置；
10、第一信道天线开关；
11、第一信道放大自动调节装置；
12、移动目标指示器(MTI)；
13、第二信道放大自动调节装置；
14、第二信道天线开关；
15、第一信道接收器保护装置；
16、第一信道发射装置；
17、限制和调整过滤装置；
18、第二信道发射装置；
19、第二信道接收器保护装置；
20、第一信道SHF接收装置；
21、第一信道衰减器；
22、单值信号选通装置；
23、第二信道衰减器；
24、第二信道的SHF接收装置；
25、信号消隐(blanking)装置；
26、用于形成线性频率线性调制信号的装置；
27、数据表示和模式控制装置
28、数据处理装置；
29、信号检测和复制装置；
30、驱动控制装置。
具体实施方式
天线设备具有在水平板中的旋转和在摇摆和俯仰中机械稳定的框架，在其上放置了结构相似的第一雷达信道天线1、第二雷达信道天线2和IFF天线3，其中第一雷达信道天线1和第二雷达信道天线2通过相反侧的发射表面而张开。在图1中，在位置7显示了驱动和稳定装置。
发射信号来自用于形成线性频率信号的装置26中的数据表示和模式控制装置27。根据检查程序产生的线性频率信号达到装置20和24，其由超高频(SHF)接收器、振荡器和超高频信号形成装置组成，进一步信号到达发射装置16和18。第一和第二频率信道的发射装置在结构上是相同的，并且具有3级联强化链。在第一级联设置波移动照明器(lamp)，在第二和第三级联使用振荡器。SHF信号受制于HV(高压)脉冲而在强化链中放大，HV脉冲来自包括在发射装置中的高压调制器。在缺乏调制信号时，发射器的第二和第三级联的特高频功率放大管放大器使得SHF信号以微小的衰减通过，其能够实现可操作地控制发射功率。
第一和第二信道的发射装置的探测信号经过开关10和14，在装置9中累加，经过开关8、旋转结合部6、旋转结合部5并且到达天线设备，在此在装置4中分割后到达天线1和2。平坦波导缝隙孔天线1和2由具有窄壁上的发射孔的波导标尺(ruler)组成，其与包括在天线组成中的波导功率确定器连接，并使用波导同轴直接耦合器形成正弦波导。根据每个信道的载波频率的离散变化，提供在高度上的检查区域中的射束电子扫描。为了执行调整工作而不发射信号到以太，约定在包括开关和“等效物”的装置8帮助下，从天线断开发射装置以及它们到“等效物”的连接的机会。
从目标反射的雷达信号被天线1和2所接收，在装置4处累加，经过旋转结合部5、旋转结合部6、开关8、装置9、开关10和14以及装置15和19，到达接收装置20和24。为了在接收器处在中频转换接收的信号，使用同一振荡器，作为转换器，其执行在发射范围的SHF信号中的中频频谱的转化。从装置20和24，中频信号到达装置11和13，其中执行放大的时间调整和噪音干扰和障碍物水平的自动稳定。进一步，信号到达装置12，其中执行被动障碍的补偿和来自检查区域的底部射束上的运动目标的信号分配，从其输出，信号到达装置17的输入，装置17用于抵制宽带脉冲障碍和合成信号的调整过滤。直接来自装置11和13的输出并从检查区域顶部射束上的目标所反射的信号到达装置17的输入。然后，信号到达确定(unequivocal)信号探测装置22和信号消隐的探测装置25。为了表达地面条件(检测区域的底部射束)，设置信道衰减器21和23，其中信号来自装置11，并且进一步传送到装置17和25。之后，信号到达信号检测和复制装置29，以及进一步到达数据处理装置28、数据表达装置和工作站控制模式装置27，以及信息的其它消费者。装置28是操作者进行目标初始输入和支持的自动工作场所。雷达的表示和模式控制装置27的结构包括控制面板和数据表示块。由装置30执行旋转模式和稳定的控制。
Claims (6)
1、一种船载3-D雷达，包含：第一信道天线(1)；IFF天线(4)，其输入-输出与多信道旋转结合部(5)的输入-输出连接；第一信道天线开关(10)，其输出经由第一信道接收器保护装置(15)与第一信道超高频(SHF)接收装置(20)的第一输入连接，第一信道超高频接收装置(20)的第一输出与第一信道发射装置(16)的输入连接，第一信道发射装置(16)的输入与第一信道天线开关(10)的输入连接，以及第一信道超高频(SHF)接收装置(20)的第二输出与第一信道放大系数自动调节装置(11)的输入连接，第一信道放大系数自动调节装置(11)的输出与运动目标指示器(MTI)(12)的输入连接，运动目标指示器(12)与限制和调整滤波装置(17)始终连接；单值信号选通装置(22)和信号消隐装置(25)，信号消隐装置(25)的第二输入与第一信道衰减器(21)的输出连接，第一信道衰减器(21)的第二输出与限制和调整滤波装置(17)的第二输入连接，限制和调整滤波装置(17)的第三输入连接到第一信道放大系数自动调节装置(11)的第二输出，第一信道放大系数自动调节装置(11)的第三输出与第一信道衰减器(21)的输入连接，由此信号消隐装置(25)的输出与信号检测和复制装置(29)的输入连接，信号检测和复制装置(29)的第一输出是雷达的输出，第二输出与数据表示和模式控制装置(27)的输入连接，以及第三输出与数据处理装置(28)的输入连接，数据处理装置(28)连续地与数据表示和模式控制装置(27)和用于形成线性频率调制信号的装置(26)连接，用于形成线性频率调制信号的装置(26)的第一输出与第一信道SHF接收装置(20)的第二输入连接，其特征在于，其包括第二信道天线(2)；驱动和稳定装置(7)；驱动控制装置(30)；第一频率信道累加和分割装置(3)，其第一输入-输出与第一信道天线(1)连接，其第二输入-输出与第二信道天线(2)连接，以及第三输入-输出经由多信道旋转结合部(5)、波导旋转结合部(6)和模式“等效物”-“天线”切换装置(8)、与第二频率信道累加和分割装置(9)的第一输入-输出连接，第二频率信道累加和分割装置(9)的第二输入-输出与第一信道天线开关(10)的输入-输出连接，以及其第三输入-输出与第二信道天线开关(14)的输入-输出连接，第二信道天线开关(14)的输出经由第二信道接收机保护装置(19)与第二信道SHF接收装置(24)的第一输入连接，第二信道SHF接收装置(24)的第一输出与第二信道接收装置(18)的输入连接，第二信道接收装置(18)的输出与第二信道天线开关(14)的输入连接，以及第二信道SHF接收装置(24)的第二输出与第二信道放大系数自动调节装置(13)的输入连接，第二信道放大系数自动调节装置(13)的第一输出与运动目标指示器(MTI)(12)的输入连接，其第二输出与限制和调整过滤装置(17)的第四输入连接，以及第三输出与第二信道衰减器(23)的输入连接，第二信道衰减器(23)的第一输出与限制和调整过滤装置(17)的第五输入连接，以及第二输出与信号消隐装置(25)的第三输入连接，由此用于形成线性频率调制信号的装置(26)的第二输出与第二信道SHF接收装置(24)的第二输入连接，以及数据表示和模式控制装置(27)的第二输出与驱动控制装置的输入连接，驱动控制装置的输出与驱动和稳定装置的输入连接，驱动和稳定装置机械地与波导旋转结合部和多信道旋转结合部连接。
2、根据权利要求1的工作站，其特征在于，第一和第二雷达信道发射装置自身具有3级联强化链，并且在第一级联处使用波传播照明器，以及在第二和第三级联处使用特高频功率放大管。
3、根据权利要求1的工作站，其特征在于，第一和第二雷达信道超高频接收装置由该超高频接收器、振荡器和超高频信号形成装置组成。
4、根据权利要求1的工作站，其特征在于，为了执行调整工作而不发射信号到以太，约定切断从天线到发射装置以及它们到“等效物”的连接的时机。
5、一种用于船载3-D雷达的天线设备，包含安装在框架上的接收和发射天线，框架可以在水平板中圆周旋转，其特征在于，为了增加信息更新速率和增加目标运动参数的精确定义，设置第二结构类似的接收和发射天线，其工作在另一子频带中，并与第一接收和发射天线结合安装在该框架上，使得天线的发射信号被导向相互相反的方向，由此驱动用于机械稳定摇摆和俯仰及晃动的装置以及稳定在确立天线的情况中的摇摆。
6、根据权利要求5的装置，其特征在于，为了减少在垂直板中该天线的射束图样的旁瓣电平，它们被布置在水平朝向波导缝隙发射器的N线视野内，它们的每一个经由波导同轴耦合器与正弦波导连接。
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