CN2591641Y - 双波段雷达应答器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为双波段雷达应答器，主要为船舶服务，它通过接收船舶雷达发出的信号，雷达应答器收到此信号后立即应答并向船舶回发应答信号，正确引导船舶进港，整机包括六大部分：1)微波天线，2)微波发射与接收组件，3)对数检波器及鉴频组件，4)频率校正及编码调制组件，5)计算机组件，6)电源变压器，本实用新型由于采用了计算机处理、微波收发部件全部使用微波场效应管而不用体效应管，使设备在性能、稳定度、可靠性等各方面有了很大提高，满足了国际航标协会对雷达应答器设备的要求及我国实际需要，对我国海域辽阔、岛屿众多、海岸线极长的条件下推广应用具有重要的意义。
Description
一、技术领域：
本实用新型涉及无线电通讯设备，特别是公开一种双波段雷达应答器，应用在对船舶雷达信号接收、处理和回发应答信号，引导船舶进港。
二、背景技术：
中国海域辽阔，岛屿众多，海岸线长达1万8千里，需要大量的信标，我国海区航标历史悠久，有各类视觉、音响、无线电航标等多种手段体系，雷达应答器是近代发展起来的全气候、全时空的无线电信标，是个高新技术的产品，国际上只有少数国家生产，如美国的Lideland公司、英国Phalcon公司、瑞典Ericsson公司，目前国内需要的雷达应答器基本上靠进口，每年需耗资大量的外汇，本技术要填补国内空白并进入国际市场。
国外产品的主要问题：(1)价格昂贵；(2)过多的自检与可调部分，元器件大量增加，反使可靠性降低；(3)产品过于复杂，国内的操作、维护与维修人员难以胜任，又增加维修外汇；(4)由于国家经济的迅速发展，使航运频繁、航道迫切需要具有指向功能的雷达应答器帮助航船正确引航定位，国外雷达应答器均无这一功能；(5)航船的增加，应答器要能服务所管海域上百条船应答的能力，目前市场缺乏该种产品。
三、发明内容：
本实用新型提供一种双波段雷达应答器，双波段雷达应答器的任务主要是为船舶服务，它通过接收船舶雷达发出的信号，收到此信号后立即应答并向船舶回发应答信号，正确引导船舶进港，雷达应答器要实现下述主要功能：
1、能接收船舶雷达发出的信号，并向船舶回发应答信号；
2、采用摩尔斯码，码长随雷达信号脉冲宽度而变化；
3、具有对雷达天线付瓣信号的抑制功能；
4、周期性定时间歇工作。
本实用新型是这样实现的，一种用于对船舶雷达信号接收、处理和回发应答的双波段雷达应答器，其特征在于：它包括微波天线、微波发射与接收组件、对数检波器及鉴频组件、频率校正及编码调制组件、计算机组件和电源变压器，它们的连接关系和作用是：1)、微波天线
用于通过它接收雷达信号并向雷达发射信号；连接环行器，信号双向传递；2)、微波发射与接收组件
包括环行器、平衡混频器、低噪声前置中频放大器依次相连组成的接收机前端，以及由压控震荡器与多级功率放大器连接组成的发射机，用于当雷达应答器通过微波天线收到一个频率信号时，经发射接口直至微波组件的环行器经混频变为中频信号输至对数检波器及鉴频组件；3)、对数检波器及鉴频组件
由高稳定的集成电路组成的对数检波器，将频率转换成电压的鉴频器由宽频带相位检波器和延迟电缆构成，输入接前中频放大器，输出接单片机和A/D转换器，由微波接收组件来的中频信号经对数放大及鉴频、检波电路取出频率信号、幅度信号和脉宽信号输至CPU单片机；4)、频率校正及编码调制组件
组件包括对信号频率进行跟踪与截获的电路、对应答信号进行实时校正的电路，信号宽度鉴别电路和编码发生与调制电路，输入端接单片机，输出端接多功率放大器，将信号的频率、脉宽、幅度信息通过组件分别用于同频率回发应答信号，对雷达天线付瓣信号的抑制和回发信号的码长(摩尔斯码)的控制；5)、计算机组件
单片机输入连接脉宽信号、经A/D转换的幅度信号和频率信号、输出接压控振荡器、编码发生器、与遥控遥侧接口信号双向传递，并与电源部和复位模块连接；6)、电源变压器
提供电源电压9～36VDC，电源输出端连接单片机及其它各组件。
本实用新型设备在性能、稳定度、可靠性等各方面已有很大提高，本实用新型与国外同类产品相比检测数据比较表如下：
| 产品型号项目 | 外国同类产品 | 本实用新型 |
| 发射功率 | 1W | 1W |
| 接收灵敏度 | 机外可调 | 机外可调 |
| 频率跟踪精度80ns | ＜2MHz | ＜2MHz |
| 频率跟踪精度1us | ＜2MHz | ＜2MHz |
| 付瓣信号抑制功能 | 有 | 有 |
| 应答延时 | ＜0.6ns | ＜0.6ns |
| 应答码长 | 码长随脉宽变化 | 码长随脉宽变化 |
| 防雷击措施 | 有 | 有 |
| 工作温度范围 | -40℃～70℃ | -40℃～70℃ |
在确保整机主要性能指标同国际水平一致的前提下，减少不必要的部分，用新思路简化设计，以适应目前国内人员的操作、维护、维修与管理的水准，减少元器件数、提高可靠性，实现低成本，使性能价格比优于国外同类产品。
采用高速与高性能的数字处理器件与技术，以及双标志旁辨抑制技术，使雷达应答器能应答所管服务区内上百条船的询问。
雷达应答器能精确检测询问雷达天线主波束的位置，并发射指向信号，引导航船进港。
四、附图说明：
附图1本实用新型整机方框图
附图2本实用新型微机系统接口方框图
附图3本实用新型控制系统接口方框图
附图4本实用新型电源线路图
附图5本实用新型中放线路图
附图6本实用新型计算机线路图
附图7本实用新型结构图
附图8本实用新型应用连接方框图
图7中：1、X波段天线；2、S波段天线；3、微波接收与发射组件；4、对数检波及鉴频组件；5、频率校正及编码调制组件和计算机组件；6、电源变压器
五、具体实施方式：
根据附图8，雷达应答器应用时，在距离船舶小于20海里范围内，本实用新型的工作原理如下：当雷达应答器通过天线收到一个频率信号时，经发射接口直至微波组件的环行器(收发隔离)经混频变为中频信号，此中频信号经对数放大及鉴频、检波等电路取出频率信号、幅度信号和脉宽信号三个信号后，分别用于用同频率回发应答信号，对雷达天线付瓣信号的抑制和回发信号的码长(摩尔斯码)的控制，为了对这三组信号完整处理，我们采用一整套硬软件来保证。并由CPU控制各自采样信号，进行数据处理。
本实用新型的整机方案如图1所示，整机包括六大部分：1)微波天线；2)微波接收与发射组件；3)对数检波及鉴频组件；4)频率校正及编码调制组件；5)计算机组件；6、电源变压器。现对各组件分述于下：1)、微波天线
用来通过它接收雷达信号并向雷达发射信号，X波段工作于水平极化；2)、微波发射与接收组件
包括环行器、平衡混频器、介质稳频的本地震荡器和低噪声前置中频放大器组成的接收机前端，以及由压控震荡器与多级功率放大器组成的发射机，用来接收船舶雷达信号和发射应答信号；3)、对数检波器及鉴频组件
由高稳定的集成电路组成的对数检波器，具有较大的输入动态范围和优良的信号保真度，以保证计算机准确地进行数据处理，鉴频器由宽频带相位检波器和延迟电缆构成，将频率转换成电压；4)、频率校正及编码调制组件
组件包括对信号频率进行跟踪与截获的电路，对应答信号进行实时校正的电路，信号宽度鉴别电路，编码发生与调制电路，信号的频率、宽度、幅度信息均通过组件内的接口电路送至计算机组件；5)、计算机组件
计算机组件除对送来的频率宽度、幅度等信息进行处理，实现功率控制、付瓣抑制等功能外，还定期对发射功率和应答精度进行测量，并对测得的应答误差进行补偿，此外，计算机组件本设备所使用的码、静默时间、发射功率、接收灵敏度等级、应答精度即使用的信号形式等数据送至遥控设备或状态显示器，也可按遥控设备或状态显示器送来的指令信号，对信标机的工作码、静默时间、接收灵敏度及信号形式进行更改；6)、电源变压器
提供电源，电源电压9～36VDC，UPS在此范围内变化均能正常工作。
此外还要说明的是，根据附图2、3，本实用新型的微机系统接口有：A/D转换接口、频率跟踪接口、脉宽控制接口、发射控制接口、中断接口、复位接口、编码发生器接口，微波系统对360度范围内的所有雷达进行采样信号，然后对信号微波的波束进行频率及幅度处理去控制系统中各接口，微波收发部件全部使用微波场效应管而不用体效应管。
根据附图4，电源部分：电源提供±6V电源，供给微波部分+9V电源。
根据附图5，中放部分电路用于供给计算机部分频率信号、脉宽信号、幅度信号，供给微波部分输出的频率信号和码信号。
根据附图6，计算机部分电路用于供给中放线路部分付瓣抑制的判断信号、编码信号。供给电源部分静默时间的控制信号。
本实用新型的特点及基本原理如下：
1、本实用新型满足了国际航标协会(IALA)对雷达应答设备的要求及国内的实际需要，并符合如下条件：
1)、对雷达天线付瓣信号的抑制进行如下操作，雷达应答器对某雷达发出频率F1其幅度＞AMF1-26dB电平的F1信号才作应答。
注：AMF1——是雷达应答器在雷达发出频率F1的前一次扫描中测得最大幅值。
2)、根据雷达的脉冲宽度，用不同长度的码回答雷达，使码长在雷达显示器的各档距离量程上有较为均称的显示踪迹。
3)、根据客户的特殊需要可以增加指向功能为保证雷达应答器在发出指向信号，要求计算机进行如下处理，
即在Ai+Ai1＝Ai+Ai+1时产生指向信号。
2、因信号采用计算机处理、微波收发部件全部使用微波场效应管而不用体效应管，使设备在性能、稳定性、可靠性等各方面有了很大的提高。
3、微机系统接口见附图2，单片微处理器选择80C51FA，A/D转换选择AD7825，复位选择MAX813，80C51FA CPU主频可用到24MHz，本身具有4K掩膜编程的ROM程序存储器，128个字节内部RAM数据存储器，32位双向输入输出线，一个全双工的异步窜行器，两个16定时器/计数器，5个中断源，2个中断优先级。
4、根据对微波信号的分析要实现指向标的功能，其程序容量大约在3K左右，微机系统需要对微波的波束进行频率及幅度的处理，在处理之前需要将360度范围内的所有雷达进行采样，并将采样到信号进行处理，取得所需要的数据然后去控制系统中各接口，见图3。
Claims (4)
1、一种用于对船舶雷达信号接收、处理和回发应答信号的双波段雷达应答器，其特征在于：它包括微波天线、微波发射与接收组件、对数检波器及鉴频组件、频率校正及编码调制组件、计算机组件和电源变压器，它们的连接关系和作用是：1)、微波天线
用于通过它接收雷达信号并向雷达发射信号；连接环行器，信号双向传递；2)、微波发射与接收组件
包括环行器、平衡混频器、低噪声前置中频放大器依次相连组成的接收机前端，以及由压控震荡器与多级功率放大器连接组成的发射机，用于当雷达应答器通过微波天线收到一个频率信号时，经发射接口直至微波组件的环行器经混频变为中频信号输至对数检波器及鉴频组件；3)、对数检波器及鉴频组件
由高稳定的集成电路组成的对数检波器，将频率转换成电压的鉴频器由宽频带相位检波器和延迟电缆构成，输入接前中频放大器，输出接单片机和A/D转换器，由微波接收组件来的中频信号经对数放大及鉴频、检波电路取出频率信号、幅度信号和脉宽信号输至CPU单片机；4)、频率校正及编码调制组件
组件包括对信号频率进行跟踪与截获的电路、对应答信号进行实时校正的电路，信号宽度鉴别电路和编码发生与调制电路，输入端接单片机，输出端接多功率放大器，将信号的频率、脉宽、幅度信息通过组件分别用于同频率回发应答信号，对雷达天线付瓣信号的抑制和回发信号的码长(摩尔斯码)的控制；5)、计算机组件
单片机输入连接脉宽信号、经A/D转换的幅度信号和频率信号、输出接压控振荡器、编码发生器、与遥控遥侧接口信号双向传递，并与电源部和复位模块连接；6)、电源变压器
提供电源电压9～36VDC，电源输出端连接单片机及其它各组件。
2、根据权利要求1所述的双波段雷达应答器，其特征在于：所述的微机系统接口包括：A/D转换接口、复位接口、编码发生器接口、调制器接口和单片机接口，单片机组件上还有频率跟踪接口、脉宽控制接口、发射控制接口、中断接口，复位信号输给单片机，单片机与A/D转换信号双向传输，单片机信号还输至编码发生器后，又输至调制器。
3、根据权利要求1或2所述的双波段雷达应答器，其特征在于：所述微波系统对360度范围内的所有雷达进行采样信号，然后对信号微波的波束进行频率及幅度处理去控制系统中各接口。
4、根据权利要求3所述的双波段雷达应答器，其特征在于：微波收发部件全部使用微波场效应管。
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