ES2833451T3 - Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud - Google Patents

Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud Download PDF

Info

Publication number
ES2833451T3
ES2833451T3 ES16715466T ES16715466T ES2833451T3 ES 2833451 T3 ES2833451 T3 ES 2833451T3 ES 16715466 T ES16715466 T ES 16715466T ES 16715466 T ES16715466 T ES 16715466T ES 2833451 T3 ES2833451 T3 ES 2833451T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
port
ports
pair
sum
network
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES16715466T
Other languages
English (en)
Inventor
Steven Christie
Denver Humphrey
Michael Gleaves
Barry Lunn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Arralis Holdings Ltd
Original Assignee
Arralis Holdings Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Arralis Holdings Ltd filed Critical Arralis Holdings Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2833451T3 publication Critical patent/ES2833451T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
    • G01S13/4445—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing amplitude comparisons monopulse, i.e. comparing the echo signals received by an antenna arrangement with overlapping squinted beams
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
    • G01S13/4463—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing using phased arrays
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/0006—Particular feeding systems
    • H01Q21/0031—Parallel-plate fed arrays; Lens-fed arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/007—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device
    • H01Q25/008—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns using two or more primary active elements in the focal region of a focusing device lens fed multibeam arrays
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q25/00—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns
    • H01Q25/02—Antennas or antenna systems providing at least two radiating patterns providing sum and difference patterns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/24—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching
    • H01Q3/245—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the orientation by switching energy from one active radiating element to another, e.g. for beam switching in the focal plane of a focussing device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • H01Q3/34—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means
    • H01Q3/40—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array by electrical means with phasing matrix
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S2013/0236—Special technical features
    • G01S2013/0245—Radar with phased array antenna
    • G01S2013/0254—Active array antenna

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

Un sistema de radar monoimpulso de comparacion de amplitud para generar y recibir senales de RF en el intervalo de frecuencia de banda W que comprende: una agrupacion de antenas en fase que comprende una pluralidad de elementos de antena para producir un patron de radiacion monoimpulso; y una red de formacion de haces acoplada a la agrupacion de antenas en fase; comprendiendo la red de formacion de haces: una cavidad de lente; una pluralidad de puertos de agrupacion de lentes para conectar a la pluralidad de elementos de antena; y una pluralidad de puertos de haz divididos en una pluralidad de pares; y una pluralidad de generadores de suma y diferencia, en donde cada par de puertos de haz esta conectado a uno respectivo de la pluralidad de generadores de suma y diferencia; en donde la red de formacion de haces esta adaptada para cambiar los retardos de fase entre los elementos de antena de la agrupacion de antenas en fase de tal forma que el patron de radiacion monoimpulso de la agrupacion de antenas en fase se explora a traves de un intervalo angular a traves del espacio; y en donde los puertos de agrupacion de la red de formacion de haces estan adaptados para muestrear senales generadas a traves de la excitacion simultanea de al menos un par de puertos de haz seleccionado con una senal emitida por su respectivo generador de suma y diferencia y los puertos de agrupacion estan adaptados adicionalmente para transmitir las senales muestreadas a los elementos de antena para producir el patron de radiacion monoimpulso.

Description

DESCRIPCIÓN
Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud
Campo de la invención
La presente invención se refiere a sistemas de radar que requieren un haz explorado. Más particularmente, la invención se refiere a un sistema de radar de este tipo que puede producir un patrón de radiación monoimpulso de comparación de amplitud.
Antecedentes de la invención
La capacidad de situar o seguir una fuente de radiación u objetivo de radar es beneficiosa para muchas aplicaciones de comunicación, radar y formación de imágenes, tales como, por ejemplo, aplicaciones militares y comerciales. Un método convencional para determinar la ubicación de un objetivo es a través de una técnica de exploración mecánica, que implica el movimiento físico de una antena para seguir a un objetivo. Otro método convencional se conoce como un sistema de radar monoimpulso, que usa un único impulso para detectar un objetivo. Este sistema puede implementarse a través de o bien una comparación de amplitud o bien una comparación de fase.
En un sistema monoimpulso de amplitud convencional, los haces principales de dos antenas distintas se apuntan en direcciones diferentes pero separadas estrechamente en el espacio en modo de transmisión, como se ilustra en la Figura 1. En un sistema de este tipo, cuando opera en modo de recepción, se miden tanto la suma como la diferencia de la potencia de señal recibida de los patrones de antena con estrabismo, como se muestra en la Figura 2. La suma de la potencia de señal recibida proporciona información de distancia asociada a un objetivo, mientras la relación de la diferencia y la suma de la potencia de señal recibida se usa para producir una tensión de error que es proporcional a la desviación angular del objetivo del eje de puntería. Se apreciará que cuando el objetivo se sitúa directamente en el eje de puntería, la señal de error es cero, ya que la amplitud de eco del objetivo es la misma en ambos haces de antena. El desvanecimiento del eco se producirá en ambos haces, y por tanto esto no afecta a la comparación, excepto para las imprecisiones habituales con una baja relación señal a ruido.
Mientras tales sistemas de radar monoimpulso proporcionan estimaciones de prioridad alta de la posición de objetivo, tienen un campo de visión estrecho. Un equivalente electrónico a los escáneres mecánicos son antenas en fase y de retardo de tiempo verdadero. Estas antenas ofrecen la capacidad de explorar de forma continua a través de un campo de visión más amplio. Sin embargo, sufren del inconveniente de tener anchos de banda inherentemente estrechos, así como alto coste y gran tamaño de componentes y pérdidas en frecuencias de banda W.
Las redes de formación de haces pueden ofrecer una alternativa atractiva a antenas en fase y de retardo de tiempo verdadero, debido a un diseño más barato, simple y compacto y un número de componentes que es habitualmente bajo. Un tipo de red de formación de haces se conoce como la guía de ondas de lente de Rotman. Las lentes de Rotman se usan habitualmente en implementaciones cuando se requiere un haz explorado. La Figura 3 muestra la geometría de una lente de Rotman convencional. Comprende una pluralidad de puertos de entrada o de haz, una cavidad de lente o región de láminas paralelas, y una pluralidad de puertos de salida o agrupación. Para propósitos de ilustración, la lente mostrada en la Figura 3 tiene cinco puertos de haz y cuatro puertos de agrupación, pero debería apreciarse que puede usarse cualquier número de puertos. Los puertos de haz se sitúan a lo largo de un arco focal en un borde de la región de láminas paralelas de la lente, mientras los puertos de agrupación están situados en el borde opuesto. Los puertos de agrupación se conectan a una agrupación de elementos de radiación o antenas a través de líneas de corrección de fase de longitud distinta. Durante la operación, la lente se excita en uno de los puertos de haz cada vez. Cuando cada puerto de haz se excita, una señal se propaga a través de la región de láminas paralelas, se muestrea por los puertos de agrupación, y transmiten a través de las líneas de corrección de fase a los elementos de agrupación. Los elementos de agrupación, a continuación, radian la señal en el espacio libre. Conmutando entre puertos de haz, el haz radiado puede explorarse a través del campo de visión de la lente.
Las longitudes de trayectoria de propagación desde el puerto de haz en excitación a los elementos de antena proporcionan un retardo de tiempo lineal progresivo a través de la agrupación. Debido a una interferencia constructiva, un retardo de At entre elementos de agrupación adyacentes, que están separados por una distancia de N, produce un patrón de radiación en un ángulo de exploración, Qs, en relación con el eje central, que se define mediante la siguiente ecuación:
Qs = sen-1^ - At)
en la que c es la velocidad de la luz en el espacio libre. La lente es un formador de haces de retardo de tiempo verdadero: los valores de c y N son constantes, y el ángulo de exploración de haz depende únicamente del retardo de tiempo, At. Proporcionar At es independiente de frecuencia o tiene únicamente una débil dependencia de la frecuencia, el ángulo de exploración no varía con la frecuencia, como es el caso con las agrupaciones en fase. Esta lente proporciona tres puntos focales, Fi, G y F2, que, cuando se excitan, forman patrones de radiación con picos en -a°, 0° y a° respectivamente.
Para conseguir una gran resolución angular entre haces en una lente de Rotman convencional, se requiere un gran número de puertos de haz. Esto puede conducir a un requisito para un número de componentes alto en el lado de entrada de la lente, así como altas pérdidas de desbordamiento debido a anchos de puerto pequeños.
La patente de Estados Unidos N.° US 3.979.754 divulga una frecuencia de radio agrupación de antenas que emplea lentes de láminas paralelas apiladas.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema y un método para seguir una fuente de radiación que supera al menos uno de los problemas anteriormente mencionados.
Sumario de la invención
De acuerdo con la invención se proporciona un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud como se expone en las reivindicaciones adjuntas.
Breve descripción de los dibujos
La invención se entenderá más claramente a partir de la siguiente descripción de una realización de la misma, proporcionada a modo de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1 muestra los dos haces de antena con estrabismo requeridas para un sistema monoimpulso de comparación de amplitud;
La Figura 2 muestra cómo se calcula la dirección de un sistema monoimpulso de comparación de amplitud en el que (a) muestra los patrones recibidos individuales (b) muestra la suma y diferencia de estos patrones (c) muestra la curva de discriminación de error;
La Figura 3 muestra la geometría de una lente de Rotman convencional;
La Figura 4 muestra el sistema de la presente invención cuando opera en modo de transmisión, y un par de puertos de haz está produciendo un patrón de radiación de suma monoimpulso;
La Figura 5 muestra el sistema de la presente invención cuando opera en modo de recepción, y el nulo de patrón de diferencia cuando el puerto delta se alimenta desde un par de puertos de haz;
La Figura 6 muestra una realización de la invención cuando se conecta una red de cuatro puertos 'de T mágica' a un par de puertos de haz; y
La Figura 7 muestra un ejemplo que hace uso de una red de conmutación.
Descripción detallada de los dibujos
La presente invención implementa un sistema de radar monoimpulso de amplitud, en el que los patrones de suma y diferencia pueden explorarse a través del espacio, a diferencia de sistemas monoimpulso de amplitud estáticos convencionales. El sistema de la invención comprende, por lo tanto, una red de formación de haces para acoplar a una agrupación de antenas en fase y adaptada para cambiar los retardos de fase entre los elementos de antena en una agrupación de antenas en fase de tal forma que el patrón de radiación monoimpulso puede explorarse a través de un intervalo angular a través del espacio.
Una realización del sistema se describirá ahora con referencia a las Figuras 4 a 6, en la que la red de formación de haces comprende una lente de Rotman, y se muestra acoplada a una agrupación de antenas en fase. De acuerdo con la presente invención, se emparejan puertos de haz situados adyacentes de la lente de Rotman, para proporcionar una pluralidad de pares de puertos de haz. A continuación, se emplean líneas de corrección de fase de longitud distinta para alimentar los pares de puertos de haz. Las longitudes de estas líneas de corrección de fase se varían para imponer una longitud de trayectoria de propagación igual desde cada puerto de haz en el par al centro del contorno de puerto de agrupación (0,0), como puede observarse a partir de la Figura 4.
Como resultado de esta disposición, durante la operación del sistema en modo de transmisión, cuando dos puertos de haz emparejados se excitan simultáneamente con igual amplitud y fase, la adición de las líneas de corrección de fase produce un patrón de radiación de suma que tiene su pico en el ángulo (0si+0s2)/2, a medio camino entre los ángulos de exploración al eje central que corresponde a los puertos de haz individuales (indicados 0si y 0s2), como se muestra en la Figura 4. Por lo tanto, esto habilita que la dirección de haz principal monoimpulso se mueva en ángulo y espacio, ya que cada par de puertos de haz se selecciona secuencialmente para su excitación. Adicionalmente, a través de la excitación de dos puertos de haz adyacentes en fase, se mejora el enfoque de la señal en los puertos de agrupación de lentes, que reduce la pérdida de potencia debido a que una porción de la señal es incidente en las paredes laterales de lente y se absorbe, un fenómeno conocido como una pérdida de desbordamiento.
De acuerdo con esta realización de la invención, la generación de los patrones de suma y diferencia del monoimpulso de amplitud en modos de transmisión y recepción se facilita a través del uso de una red de cuatro puertos en forma de una T mágica, como se muestra en la Figura 6. Cada uno de los pares de puertos de haz de lente de Rotman se conecta a través de las líneas de corrección de fase a los puertos 1 y 2 de la red de T mágica (en la Figura 6, el puerto 1 de la lente de Rotman se muestra acoplado al puerto 2 de la T mágica, mientras puerto 2 de la lente de Rotman se acopla al puerto 1 de la T mágica. Sin embargo, se apreciará que, como alternativa, el puerto 1 de la lente de Rotman podría acoplarse al puerto 1 de la T mágica, y el puerto 2 de la lente de Rotman podría acoplarse al puerto 2 de la T mágica). Los restantes dos puertos en la red de T mágica, puertos 3 y 4, se indican el puerto de suma ( !) y delta (A) respectivamente. Durante el modo de transmisión, la excitación de la T mágica en el puerto ! excita los puertos 1 y 2, que alimentan el par de puertos de haz de lente de Rotman con fase y amplitud iguales, produciendo un patrón de radiación de suma que tiene su pico dirigido en un ángulo de (0si 0s2)/2, como se ha explicado anteriormente.
De la misma manera, debido a la reciprocidad, durante el modo de recepción, los puertos 1 y 2 de la lente de Rotman excitan los puertos 1 y 2 de la red de T mágica, produciendo una señal en el puerto ! de la T mágica que es la suma de las ondas en los dos puertos de haz emparejados. Adicionalmente, la señal producida en el puerto A en modo de recepción corresponde a la diferencia de las dos ondas transmitidas a la red de T mágica desde el par de puertos de haz de lente de Rotman. Por consiguiente, para una señal recibida por la agrupación de antenas que ahora llega en un ángulo de incidencia de (0si+0s2)/2, la señal ! tiene una gran magnitud, mientras que la señal A tiene una magnitud de 0. A medida que el ángulo de incidencia se aleja de (0si+0s2)/2, A se vuelve mayor que 0, cuya magnitud y fase proporcionan un valor de error que puede usarse para estimar con precisión la posición angular del objetivo, y ahora corresponde a un ángulo alejado de (0si+0s2)/2, como se muestra en la Figura 5. Se usa un circulador para desacoplar la señal de origen de modo de transmisión del modo de señal de recepción entrante desde la agrupación de antenas.
Por lo tanto, combinando las ondas recibidas en los dos puertos de haz emparejados de lente de Rotman usando los puertos ! y A de la T mágica, y analizando consecutivamente cada par de puertos de haz a su vez, puede conseguirse monoimpulso de comparación de amplitud. La suma de la potencia de las dos señales recibidas en un par de puertos de haz seleccionado proporciona información de distancia asociada a un objetivo para su detección por la antena, mientras la relación de la diferencia y la suma de la potencia de dos señales recibidas en un par de puertos de haz seleccionado proporciona información de dirección asociada a un objetivo para su detección por la antena. Ya que la invención se implementa en dos direcciones ortogonales, habilita que el seguimiento de objetivo se mantenga tanto en las direcciones de acimut como de elevación.
Debido a la pluralidad de pares de puertos de haz de lente de Rotman, cada uno de los cuales tiene un correspondiente ángulo de exploración separado y distinto, (0si 0s2)/2), que depende de la posición angular del par de puertos de haz a lo largo del arco focal circular, la dirección de haz monoimpulso puede explorarse a través de un intervalo angular amplio, sin necesidad de ninguna exploración mecánica o desfasadores.
Debería entenderse que las líneas de corrección de fase garantizan la puesta en fase correcta de las excitaciones de puerto de haz. Por lo tanto, cuando cualquier par de puertos de haz se excita con una señal, las ondas transmitidas por cada puerto de haz individual siempre llegan al centro del contorno de agrupación, (0,0), en fase. Esto es necesario para producir un patrón de radiación de suma correctamente formado en modo de transmisión, y para garantizar la puesta en fase relativa correcta de las señales en los puertos 1 y 2 de la T mágica en modo de recepción, que es crítica para las salidas de ! y A correctas. Adicionalmente, esto tiene el efecto colateral deseado de reducir la pérdida de desbordamiento, mejorando el enfoque de la señal en los puertos de agrupación de lentes.
En el ejemplo mostrado en la Figura 7, se usa una red de conmutación para conmutar entre pares de puertos de haz. Esto habilita que se use una única cadena de transmisión y una única cadena de recepción, en lugar de una cadena de transmisión y una de recepción por par.
El sistema de la presente invención se adapta para generar y recibir señales de frecuencia de radio (RF). Las señales pueden ser una señal de impulsos o una señal de Onda Continua Modulada en Frecuencia (FMCW). Las señales de RF están en el intervalo de frecuencia de banda W. En frecuencias de banda W puede usarse una guía de ondas como el medio de transmisión, debido a su baja pérdida. Sin embargo, también podrían usarse medios de transmisión alternativos, tales como microcinta, línea de cinta o guía de ondas integrada en sustrato, por ejemplo en frecuencias más bajas, en vista de su relativa facilidad y bajo coste de fabricación.
Mientras la invención se ha explicado anteriormente donde la red de formación de haces se implementa usando una lente de Rotman, debería entenderse que podrían usarse igualmente bien redes de formación de haces alternativas, algunas de las cuales pueden proporcionar un campo de visión más amplio. Estas pueden incluir, por ejemplo, la lente RKR (que es una lente restringida circular), la matriz de Butler y la matriz de Blaas. Además, debería entenderse que puede usarse cualquier número par de puertos de haz. En este sentido, debería entenderse que la invención podría implementarse con una lente de Rotman que tiene un número impar de puertos de haz, siempre que no se use un puerto de haz. Aumentar el número de puertos de haz permite un número mayor de haces dentro del campo de visión de la lente de Rotman, y de este modo aumenta la resolución angular de la lente. Adicionalmente, mientras la invención se ha descrito usando pares de puertos de haz adyacentes excitados en secuencia, se apreciará que en realizaciones alternativas de la invención los pares de puertos de haz pueden no situarse adyacentes entre sí, y/o podrían excitarse simultáneamente más de un par de puertos de haz. También puede usarse cualquier número de puertos de agrupación. Un número mayor de puertos de agrupación puede conducir a una reducción en pérdida de desbordamiento, aumentar la ganancia de patrón de radiación y proporcionar haces más estrechos y, por lo tanto, aumentar la resolución angular. Sin embargo, un número menor de puertos de agrupación reduce la complejidad del diseño de lente, y permite un encaminamiento más simple de las líneas de corrección de fase de guía de ondas (u otra) que alimentan la agrupación. Debería apreciarse también que mientras la invención se ha descrito usando una red de cuatro puertos de T mágica, podrían usarse igualmente bien un acoplador derivador o de anillo híbrido. Un acoplador de este tipo puede ser más adecuado para implementaciones con líneas de transmisión planas.
La presente invención proporciona numerosas ventajas cuando se compara con sistemas de radar convencionales. En contraste a un sistema monoimpulso de amplitud convencional, la posición del nulo delta y pico de suma puede alejarse del eje de puntería, para proporcionar un seguimiento del objetivo angular más amplio. Adicionalmente, esto se consigue a través de la conmutación simple entre pares de puertos de haz de la lente de Rotman, sin necesidad de exploración mecánica o desfasadores, que tienden a ser grandes y con pérdidas. El sistema también proporciona un seguimiento de objetivo monoimpulso de ángulo amplio más rápido cuando se compara con un sistema monoimpulso direccionado mecánicamente.
Cuando se compara con una lente de Rotman convencional, el sistema de la presente invención proporciona adicionalmente un acoplamiento mejorado entre puertos de entrada y salida en modo de transmisión, así como pérdida reducida, debido a desbordamiento de señal reducido en las paredes laterales de lente como resultado de la alimentación de puertos de haz en pares.
Adicionalmente, el sistema proporciona una resolución angular mejorada sin aumento en el número de puertos de haz. Debería observarse también que no se requiere ningún aumento en el número de componentes de módulo de suma y diferencia para un aumento en el número de puertos de haz.
Las realizaciones en la invención descritas con referencia a los dibujos comprenden un aparato informático y/o procesos realizados en un aparato informático. Sin embargo, la invención también se extiende programas informáticos, particularmente programas informáticos almacenados sobre o en una portadora adaptada para poner en práctica la invención. El programa puede ser en forma de código fuente, código objeto, o una fuente intermedia de código y código objeto, tal como en forma parcialmente compilada o en cualquier otra forma adecuada para su uso en la implementación del método de acuerdo con la invención. La portadora puede comprender un medio de almacenamiento tal como ROM, por ejemplo CD ROM, o medio de grabación magnético, por ejemplo un disco flexible o disco duro. La portadora puede ser una señal eléctrica u óptica que puede transmitirse a través de un cable eléctrico u óptico o por radio u otros medios.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud para generar y recibir señales de RF en el intervalo de frecuencia de banda W que comprende:
una agrupación de antenas en fase que comprende una pluralidad de elementos de antena para producir un patrón de radiación monoimpulso; y
una red de formación de haces acoplada a la agrupación de antenas en fase; comprendiendo la red de formación de haces:
una cavidad de lente;
una pluralidad de puertos de agrupación de lentes para conectar a la pluralidad de elementos de antena; y una pluralidad de puertos de haz divididos en una pluralidad de pares; y
una pluralidad de generadores de suma y diferencia, en donde cada par de puertos de haz está conectado a uno respectivo de la pluralidad de generadores de suma y diferencia;
en donde la red de formación de haces está adaptada para cambiar los retardos de fase entre los elementos de antena de la agrupación de antenas en fase de tal forma que el patrón de radiación monoimpulso de la agrupación de antenas en fase se explora a través de un intervalo angular a través del espacio; y en donde los puertos de agrupación de la red de formación de haces están adaptados para muestrear señales generadas a través de la excitación simultánea de al menos un par de puertos de haz seleccionado con una señal emitida por su respectivo generador de suma y diferencia y los puertos de agrupación están adaptados adicionalmente para transmitir las señales muestreadas a los elementos de antena para producir el patrón de radiación monoimpulso.
2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la pluralidad de puertos de haz están situados a lo largo de un arco focal de la lente.
3. El sistema de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en donde un generador de suma y diferencia se adapta en modo de transmisión para excitar simultáneamente cada puerto de haz de un par de puertos de haz seleccionado con una señal de igual amplitud y fase de tal forma que la antena produce un patrón de radiación de suma que corresponde a la suma de las dos señales generadas desde el par de puertos de haz.
4. El sistema de la reivindicación 3, en donde el generador de suma y diferencia está adaptado adicionalmente en modo de recepción para producir una señal que corresponde a la suma de la potencia de dos señales entrantes de la antena recibidas en un par de puertos de haz seleccionado y para producir una señal que corresponde a la diferencia de la potencia de las dos señales.
5. El sistema de la reivindicación 3, que comprende adicionalmente una línea de corrección de fase conectada entre cada puerto de haz de un par de puertos de haz y el generador de suma y diferencia, en donde las líneas de corrección de fase están adaptadas de tal forma que longitud de trayectoria de propagación desde cada puerto de haz en un par de puertos de haz al centro del contorno de puerto de agrupación es igual.
6. El sistema de la reivindicación 5, en donde el patrón de radiación de suma tiene su pico en el ángulo de (0si 0s2)/2, donde 0si es el ángulo de exploración de un primer puerto de haz de un par de puertos de haz en relación con el eje central de la antena y 0s2 es el ángulo de exploración de un segundo puerto de haz de un par de puertos de haz en relación con el eje central de la antena;
9s = sen-1^ - At )
y At corresponde al retardo entre elementos de antena adyacentes, separados por una distancia de N, y c es la velocidad de la luz en el espacio libre.
7. El sistema de la reivindicación 3, en donde cada generador de suma y diferencia comprende una línea de transmisión.
8. El sistema de la reivindicación 7, en donde la línea de transmisión comprende una de una microcinta, una línea de cinta, una guía de ondas integrada en sustrato o una red de cuatro puertos.
9. El sistema de la reivindicación 8, en donde cada línea de transmisión comprende una red de cuatro puertos, y en donde un primer puerto de cada red de cuatro puertos está conectado a un primer puerto de haz de su par de puertos de haz y un segundo puerto de cada red de cuatro puertos está conectado a un segundo puerto de haz de su par de puertos de haz, y en donde un tercer puerto de cada red de cuatro puertos corresponde a un puerto de suma y un cuarto puerto corresponde a un puerto delta, en donde el puerto de suma está adaptado en modo de transmisión para excitar simultáneamente cada puerto de haz de su par de puertos de haz a través del primer puerto de la red de cuatro puertos y el segundo puerto de la red de cuatro puertos y el puerto de suma está adaptado en modo de recepción para producir una señal que corresponde a la suma de la potencia de dos señales recibidas en su par de puertos de haz a través del primer puerto de la red de cuatro puertos y el segundo puerto de la red de cuatro puertos, y en donde el puerto delta está adaptado en modo de recepción para producir una señal que corresponde a la diferencia de la potencia de dos señales recibidas en su par de puertos de haz a través del primer puerto de la red de cuatro puertos y el segundo puerto de la red de cuatro puertos.
10. El sistema de la reivindicación 9, en donde la red de cuatro puertos comprende uno de: una guía de ondas de T mágica, un acoplador híbrido o una línea de retardo conmutada.
11. El sistema de la reivindicación 4, en donde la suma de la potencia de las dos señales recibidas en un par de puertos de haz seleccionado proporciona información de distancia asociada a un objetivo para su detección por la antena.
12. El sistema de la reivindicación 4, en donde la relación de la diferencia y la suma de la potencia de dos señales recibidas en un par de puertos de haz seleccionado proporciona información de dirección asociada a un objetivo para su detección por la antena.
13. El sistema de la reivindicación 2, en donde la pluralidad de puertos de agrupación están situados frente a los puertos de haz.
ES16715466T 2015-03-16 2016-03-16 Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud Active ES2833451T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15159261 2015-03-16
PCT/EP2016/055655 WO2016146666A1 (en) 2015-03-16 2016-03-16 An amplitude comparison monopulse radar system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2833451T3 true ES2833451T3 (es) 2021-06-15

Family

ID=52672204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16715466T Active ES2833451T3 (es) 2015-03-16 2016-03-16 Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11002846B2 (es)
EP (1) EP3271968B1 (es)
CN (1) CN107430186B (es)
DK (1) DK3271968T3 (es)
ES (1) ES2833451T3 (es)
WO (1) WO2016146666A1 (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11047951B2 (en) 2015-12-17 2021-06-29 Waymo Llc Surface mount assembled waveguide transition
US11073611B2 (en) * 2017-03-20 2021-07-27 International Business Machines Corporation High spatial resolution 3D radar based on a single sensor
KR102531003B1 (ko) * 2017-12-19 2023-05-10 삼성전자 주식회사 렌즈를 포함하는 빔포밍 안테나 모듈
US11121462B2 (en) * 2018-02-21 2021-09-14 Antenna Research Associates Passive electronically scanned array (PESA)
KR102129897B1 (ko) * 2019-06-12 2020-07-03 조선대학교산학협력단 가변 빔폭을 갖는 빔틸팅 안테나 장치
US11444377B2 (en) * 2019-10-03 2022-09-13 Aptiv Technologies Limited Radiation pattern reconfigurable antenna
EP4016127A1 (en) 2020-12-16 2022-06-22 Provizio Limited Multiple input multiple steered output (mimso) radar
CN112816961B (zh) * 2021-03-17 2022-03-25 中国人民解放军海军潜艇学院 一种自适应波束稳定的Ku波段相控阵水面目标检测系统
CN116565554B (zh) * 2022-01-30 2025-11-25 北京华航无线电测量研究所 一种基于锥台共形相控阵的和路波束形成方法
TWI832328B (zh) * 2022-07-12 2024-02-11 國立臺灣大學 整合天線裝置
EP4699187A1 (en) * 2023-04-18 2026-02-25 Telefonaktiebolaget LM Ericsson (publ) Direction-deviating backscatter radio

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3979754A (en) 1975-04-11 1976-09-07 Raytheon Company Radio frequency array antenna employing stacked parallel plate lenses
US4163974A (en) * 1977-10-14 1979-08-07 Rca Corporation Antenna feed system
US4283729A (en) * 1979-12-26 1981-08-11 Texas Instruments Incorporated Multiple beam antenna feed
US4408205A (en) * 1981-06-25 1983-10-04 International Telephone And Telegraph Corporation Multiple beam antenna feed arrangement for generating an arbitrary number of independent steerable nulls
FR2522161A1 (fr) * 1982-02-19 1983-08-26 Thomson Csf Procede de mesure du site d'une cible a basse altitude dans un radar monopulse, dispositif mettant en oeuvre un tel procede et radar comprenant un tel dispositif
US4962383A (en) * 1984-11-08 1990-10-09 Allied-Signal Inc. Low profile array antenna system with independent multibeam control
EP0227910A3 (en) * 1985-11-29 1987-12-02 Allied Corporation Beam forming network for a butler matrix fed circular array
US5162803A (en) 1991-05-20 1992-11-10 Trw Inc. Beamforming structure for modular phased array antennas
JP3247549B2 (ja) * 1994-07-07 2002-01-15 富士通株式会社 モノパルスレーダ装置
FR2738954B1 (fr) * 1995-09-19 1997-11-07 Dassault Electronique Antenne a balayage electronique perfectionnee
US5717405A (en) * 1996-07-17 1998-02-10 Hughes Electronics Four-port phase and amplitude equalizer for feed enhancement of wideband antenna arrays with low sum and difference sidelobes
CN1681268A (zh) * 2004-04-07 2005-10-12 络达科技股份有限公司 相位校正装置及其方法
US7728772B2 (en) * 2006-06-09 2010-06-01 The Regents Of The University Of Michigan Phased array systems and phased array front-end devices
US8427370B2 (en) * 2008-07-31 2013-04-23 Raytheon Company Methods and apparatus for multiple beam aperture
CN101825707B (zh) * 2010-03-31 2012-07-18 北京航空航天大学 基于Keystone变换和相参积累的单脉冲测角方法
JP5720361B2 (ja) * 2011-03-28 2015-05-20 三菱電機株式会社 追尾受信機
CN103558594B (zh) * 2013-10-28 2015-11-18 四川九洲空管科技有限责任公司 基于机载设备的相控阵波束合成方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180081049A1 (en) 2018-03-22
EP3271968A1 (en) 2018-01-24
CN107430186B (zh) 2021-07-20
DK3271968T3 (da) 2020-11-30
WO2016146666A1 (en) 2016-09-22
EP3271968B1 (en) 2020-08-26
HK1250092A1 (en) 2018-11-23
CN107430186A (zh) 2017-12-01
US11002846B2 (en) 2021-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2833451T3 (es) Un sistema de radar monoimpulso de comparación de amplitud
US7834803B2 (en) Electronically steered, dual-polarized, dual-plane, monopulse antenna feed
ES2983281T3 (es) Patrones de haz rápidos
US11852744B2 (en) Systems and methods for providing wide beam radar arrays
RU2013117003A (ru) Усовершенствования в формировании радиолокационных-радиометрических изображений миллиметровых и субмиллиметровых волн
KR102068450B1 (ko) 단벽 도파관 방사를 위한 폴드형 방사 슬롯들
JPH03503570A (ja) リニア・フェイズドアレイ・アンテナのための角度位置決め用レーダシステム
JP2018074240A (ja) アンテナ装置
WO2016061825A1 (zh) 天线系统和处理方法
JP2000022423A (ja) アンテナ装置および送受信装置
Kinsey An edge-slotted waveguide array with dual-plane monopulse
US3430247A (en) Centerfed travelling wave array having a squinted aperture
JP3472822B2 (ja) 偏波可変方式，偏波ダイバーシチ方式及び偏波変調方式
US3711858A (en) Monopulse radar antenna structure
KR101007217B1 (ko) 슬롯 도파관의 사시각 효과를 이용하는 유사 2ｄ 배열 레이더 시스템 및 그 이용 방법
US4001837A (en) Dual scan corner reflector antenna
Zhang et al. Plane spiral orbital angular momentum wave and its applications
US7277061B2 (en) Single aperture monopulse antenna
RU2479897C2 (ru) Антенный пост радиолокационный станции
RU75511U1 (ru) Моноимпульсная двухчастотная сферическая антенна с поляризационной селекцией сигналов
ES2389949T3 (es) Formador analógico de vías reconfigurable para una red de antenas
US3150375A (en) Selective directional slotted waveguide antenna
US2940075A (en) Microwave antenna
ES3035806T3 (en) Method for controlling transmission of an electronically steerable antenna system and such electronically steerable antenna system
ES2905169T3 (es) Circuito de conmutación de lóbulos sin pérdidas para seguimiento de múltiples subconjuntos