CN209028207U - 雷达及具有该雷达的船舶交通导航系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种雷达及具有该雷达的船舶交通导航系统。雷达包括：天线、固态发射机、接收机、控制器、频率综合器和提取器；频率综合器用于根据控制器发送的发射频率产生全相参的射频信号，固态发射机用于放大所述射频信号，天线用于向被测区域辐射所述射频信号以及接收从所述被测区域返回的回波信号，所述接收机用于接收所述回波信号并对所述回波信号进行处理以及向所述控制器输出雷达视频回波；所述提取器用于接收控制器输出的所述雷达视频回波，并从所述雷达视频回波中提取目标信息。本实用新型中采用了固态发射机，由于固态发射机可以发射大时宽、大带宽的全相参信号，以提高发射的平均功率，以比较小的发射功率保证足够的最大作用距离。
Description
技术领域
本实用新型涉及船舶交通导航系统技术领域，特别涉及一种雷达及具有该雷达的船舶交通导航系统。
背景技术
VTS(船舶交通导航系统，Vessel Traffic Services)的主要功能是收集水域内船舶交通有关信息，对搜集到的信息进行处理，实现对水域内船舶进行监视、咨询服务及交通组织管理。监控雷达作为船舶交通管理系统的重要组成部分，其向相关水域主动发射微波信号，通过接收目标反射回波，实现相关水域内船舶捕捉、定位与跟踪等功能，对目标的探测和跟踪起着至关重要的作用。
目前，VTS系统中应用的监控雷达体制一般为磁控管体制，该体制的监控雷达的发射频率变化范围小，峰值功率高，寿命和可靠性低，维护费用高，而且容易受到相近频率其它雷达的影响，最大作用距离有限。此外，该体制的监控雷达普遍采用单载频非相参脉冲体制，容易造成了目标的误跟踪和丢失，特别在密集多目标、小目标、目标机动大或杂波干扰大时更为严重。
实用新型内容
本实用新型提出了一种雷达，旨在解决现有船舶交通管理系统中的监控雷达系统最大作用距离有限以及抗干扰能力差的问题。
一个方面，本实用新型提出了一种雷达，该系统包括：天线、固态发射机、接收机、控制器、频率综合器和提取器。其中，所述频率综合器与所述控制器电连接，用于根据所述控制器发送的各发射频率产生全相参的射频信号。所述固态发射机与所述频率综合器电连接，用于放大所述射频信号。所述天线与所述固态发射机电连接，用于向被测区域辐射所述射频信号以及接收从所述被测区域返回的回波信号。所述接收机与所述天线电连接，用于接收所述回波信号并对所述回波信号进行处理以及向所述控制器输出雷达视频回波。所述提取器用于接收控制器输出的所述雷达视频回波，并从所述雷达视频回波中提取目标信息。
上述雷达中，所述天线的主波束宽度为0.4～1.5度。
上述雷达中，所述天线的副瓣-30dB～-25dB。
上述雷达中，所述天线的工作频段为X频段。
上述雷达中，所述接收机包括：接收混频前端组件和中频放大组件；其中，所述混频前端组件用于对接收的回波信号的限幅和下变频；所述中频放大组件用于接收混频前端组件输出的信号，并对接收的所述信号进行放大和滤波，得到雷达视频回波。
上述雷达还包括：显示器；其中，所述显示器与控制器相连接，用于对所述提取目标进行显示。
上述雷达中，所述显示器通过光纤与控制器相连接。
上述雷达中，所述发射频率范围为9.2G～9.6G。
本实用新型中采用了固态发射机，由于固态发射机可以发射大时宽、大带宽的全相参信号，以提高发射的平均功率，以比较小的发射功率保证足够的最大作用距离，同时固态发射机还可以发射窄脉冲实现近距离跟踪。此外，由于频率综合器可以产生覆盖整个X频段的发射频率，所以可以通过设置不同的发射频率，采用自动跳频的方式，达到抑制同频异步干扰的目的。
另一方面，本实用新型还提出了一种船舶交通导航系统，该系统设置有上述任一种雷达。
由于雷达具有上述效果，所以该船舶交通导航系统也具有相应的技术效果。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的VTS雷达系统的结构示意图。
图2为本实用新型实施例提供的VTS雷达系统的外场试验结果统计表。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式进行详细说明。
参见图1，图中示出了本实用新型实施例提供的VTS雷达系统的优选结构。如图所示，该系统可以包括天线1、固态发射机2、接收机3、控制器4、频率综合器5、电源6、I/O接口7和提取器8。
频率综合器5与控制器4电连接，频率综合器5用于根据控制器4 发送的各码型参数、各发射频率产生全相参的射频信号。具体地，控制器4产生码型参数以及发射频率，并将该码型参数、发射频率输入给频率综合器5，频率综合器5根据该码型参数及发射频率产生射频信号，并将产生的射频信号发送给固态发射机2。控制器14产生的发射频率可以覆盖整个X频段。
具体实施时，频率综合器5可以采用DDS技术为整个雷达子系统提供全相参的射频信号、本振信号和时钟信号，实现全相参的线性调频信号调制输出。优选地，发射频率的范围为9.2G～9.6G。
固态发射机2与频率综合器5电连接，固态发射机2的发射通道用于对频率综合器5输入的射频信号进行功率放大，并将放大后的射频信号通过馈线网络馈入天线1。
固态发射机2对输入的射频信号进行功率放大，产生大功率高频探测脉冲，能够产生具有相参特性的脉冲信号，通过采用脉冲压缩技术，可以在不增加峰值发射功率的情况下,充分利用发射机的平均功率,增大最大作用距离。
天线1与固态发射机2电连接，用于向被测区域辐射该射频信号，照射在被测区域上，被测区域发射后的回波信号被天线1接收，形成和路射频回波信号，输出给接收机3。
接收机3与天线1电连接，用于接收该回波信号并对该回波信号进行处理得到雷达视频回波，以及将该雷达视频回波输出给控制器4。接收机3对射频回波信号进行放大混频、增益控制，经正交解调后输出雷达视频回波I和Q两路。具体实施时，接收机3的中频频率可以为60MHz，带宽可以为20MHz，接收灵敏度可以为-118dBm。
具体而言，接收机3可以包括接收混频前端组件和中频放大组件。混频前端组件完成对接收微波信号的限幅和下变频功能。中频放大组件对混频前端组件输入的信号进行放大、滤波及输出雷达视频回波。
提取器8通过I/O接口7与控制器4电连接，提取器8用于接收控制器4输出的雷达视频回波，并从该雷达视频回波中提取目标信息。该目标信息可以通过发送装置发送至向VTS显控中心9。
电源6对输入的电源进行二次电源变换，并完成各组成分机之间指令信号的连接和传递。控制器4还可以实现对电源接口提供的电源6进行分配与转接给固态发射机2、接收机3以及频率综合器5，进行供电。
本实施例中采用了固态发射机，由于固态发射机可以发射大时宽、大带宽的全相参信号，以提高发射的平均功率，以比较小的发射功率保证足够的最大作用距离，同时固态发射机还可以发射窄脉冲实现近距离跟踪。此外，由于频率综合器15可以产生覆盖整个X频段的发射频率，所以可以通过设置不同的发射频率，具有抗同频异步干扰能力。当雷达接收到来自外界其它雷达的同频干扰时，具有自动跳频能力，达到抑制同频异步干扰的目的。
上述实施例中，天线11可以采用窄波束低副瓣的天线，具体而言，天线11的主波束宽度可以为0.4～1.5度，副瓣可以为-30dB～-25dB。
由于本实施例采用了窄波束低副瓣的天线11，所以可以获得好的脉压结果和方位分辨力。
上述实施例中，还可以包括：显示器(图中未示出)。其中，显示器可以通过光纤与控制器4相连接，用于对提取目标进行显示。
对本实施例中的雷达系统进行了如下试验：
雷达天线架设高度为20m，可实现33海里范围内船舶目标的检测与跟踪，采用18英尺波导开缝天线，具有较窄的水平波束宽度和较低的旁瓣，方位波束宽度为0.42度，旁瓣为－28dBc，实现射频信号的对外辐射，同时天线接收目标反射的信号，形成和路射频回波信号。试验结果参见图2，该雷达系统对于动态目标和静态目标搜索和跟踪性能，均达到了IALA规定雷达优异标准。
综上，本实用新型实施例采用固态发射机，在不增加发射功率的前提下，增大雷达的作用距离，明显改善雷达目标的探测和跟踪性能。
导航系统实施例：
本实用新型提出了一种船舶交通导航系统，该系统设置有上述任一种VTS雷达系统。其中，VTS雷达的具体实施过程参见上述说明即可，本实施例在此不再赘述。
由于VTS雷达系统具有上述效果，所以该船舶交通导航系统也具有相应的技术效果。
本领域技术人员可以理解，上述实施例中控制器中所涉及的程序/软件为现有技术常见的方法，如将现有雷达系统中方法在控制器中运行即可，本实用新型不涉及任何软件方面的改进。本实用新型仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接即可，其中并不涉及任何程序软件方面的改进。而至于各个相应功能的硬件装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。
上述具体实施方式仅用于解释和说明本实用新型的技术方案，但并不能构成对权利要求保护范围的限定。本领域技术人员应当清楚，在本实用新型的技术方案的基础上进行任何简单的变形或者替换而得到的新的技术方案，均将落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种雷达，其特征在于，包括：天线(1)、固态发射机(2)、接收机(3)、控制器(4)、频率综合器(5)和提取器(8)；其中，
所述频率综合器(5)与所述控制器(4)电连接，用于根据所述控制器(4)发送的各发射频率产生全相参的射频信号；
所述固态发射机(2)与所述频率综合器(5)电连接，用于放大所述射频信号；
所述天线(1)与所述固态发射机(2)电连接，用于向被测区域辐射所述射频信号以及接收从所述被测区域返回的回波信号；
所述接收机(3)与所述天线(1)电连接，用于接收所述回波信号并对所述回波信号进行处理以及向所述控制器(4)输出雷达视频回波；
所述提取器与所述控制器(4)电连接，用于接收控制器(4)输出的所述雷达视频回波，并从所述雷达视频回波中提取目标信息。
2.根据权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述天线(1)的主波束宽度为0.4～1.5度。
3.根据权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述天线(1)的副瓣-30dB～-25dB。
4.根据权利要求1所述的雷达，其特征在于，所述天线(1)的工作频段为X频段。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达，其特征在于，所述接收机(3)包括：接收混频前端组件和中频放大组件；其中，
所述混频前端组件用于对接收的回波信号的限幅和下变频；
所述中频放大组件用于接收混频前端组件输出的信号，并对接收的所述信号进行放大和滤波，得到雷达视频回波。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达，其特征在于，还包括：显示器；其中，所述显示器与控制器(4)相连接，用于对所述提取目标进行显示。
7.根据权利要求6所述的雷达，其特征在于，所述显示器通过光纤总线与控制器(4)相连接。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的雷达，其特征在于，所述发射频率范围为9.2G～9.6G。
9.一种船舶交通导航系统，其特征在于，设置有如权利要求1至8中任一项所述的雷达。
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