JP3245095U - 球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー - Google Patents

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Abstract

【課題】検出精度が向上する、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーを提供する。【解決手段】球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、球形サポートフレーム２と複数の二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１を含み、複数の二重偏波マイクロストリップ放射ユニットが球形サポートフレーム上に緊密に配置され、二重偏波マイクロストリップ放射ユニットによって放出されるビーム方向が球形サポートフレームの有効口径の法線方向と一致するように、二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの位置を調整する。球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、天候を検出するために使用される。デジタルトランシーバーモジュール４と球冠フェーズドアレイアンテナモジュールとの間に無線伝送を行い、デジタルトランシーバーモジュールは、気象ターゲットの検出に必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成し、反射されたエコー信号を受信する。【選択図】図１

Description

本考案は、気象レーダーの技術分野、特に球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーに関する。
フェーズドアレイ気象レーダーは、気象レーダーの開発方向であり、スキャン速度が速く、さまざまな処理方法を採用でき、次世代気象レーダーの主流機器となる。現在、フェーズドアレイ気象レーダーのアンテナは、ほとんどが平面フェーズドアレイアンテナであり、ビームスキャン中に、ビームのゲインと幅が変化し、アンテナの定在波もある程度変動し、２つの偏波間の直交性も変化する。これらにより、気象レーダーは、気象ターゲットを検出する際の精度が低くなる。
たとえば、特許文献１は、可変指向性ビームデュアルアレイ合成マイクロストリップアレイアンテナを提供している。この方法では、アンテナが垂直方向に複数の固定ビームを生成できるため、柔軟性が向上するが、異なる方向のアンテナのゲインとビーム幅は依然として異なり、バックエンド処理ソフトウェアで修正する必要がある。特許文献２は、水平ローラータイプのアンテナ、ピッチフェーズドアレイスキャン、方位角メカニカルスキャンを使用する二重偏波フェーズドアレイアンテナと二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーを提供している。この方法は、従来の平面フェーズドアレイ気象レーダーの欠点を克服し、気象レーダーの観測中にアンテナゲインとビーム幅を変更せず、水平偏波と垂直偏波の直交性を変更しないように保証することができる。しかしながら、この方法は機械的に回転して方位角でスキャンするため、気象ターゲットを検出する際のレーダーの柔軟性が制限され、異なる地域の気象ターゲットを同時に測定および追跡することが困難であるため、レーダーによる気象ターゲットの検出精度が低くなる。特許文献３は、円筒アンテナを使用した二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーを提供している。方位角とピッチ角の両方でフェーズドアレイスキャンが使用される方法は、機械的な回転スキャンを必要とせず、２つの偏波間の直交性も保証するが、ピッチ角ビームをスキャンする場合、ビーム方向が異なるため、アンテナゲインとビーム幅の変動の問題が残り、気象ターゲットのレーダー検出の精度が低くなる。
特許（ＣＮ １０５３５６０５０ Ｂ） 実用新案特許（ＺＬ２０２０２１０７９２６２．９） 米国特許（ＵＳ ２０１１／０２８５５８２ Ａ１）
本考案は、従来技術における気象ターゲットのレーダー検出の低精度の問題を解決するために、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本考案は以下の解決手段を提供する。
球冠フェーズドアレイアンテナモジュール、デジタルトランシーバーモジュールおよび信号処理モジュールを含む、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーであって、
前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、球形サポートフレームと複数の二重偏波マイクロストリップ放射ユニットを含み、複数の前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットが前記球形サポートフレーム上に緊密に配置され、前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットによって放出されるビーム方向が球形サポートフレームの有効口径の法線方向と一致するように前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの位置を調整する。前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、天候を検出するために使用される。
前記デジタルトランシーバーモジュールと前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールとの間に無線伝送を行い、前記デジタルトランシーバーモジュールは、気象ターゲットの検出に必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成し、ターゲットによって反射されたエコー信号を受信するために使用される。
前記信号処理モジュールは前記デジタルトランシーバーモジュールに接続されている。
調整された前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットは、前記周波数変調信号または前記位相符号化信号に従ってビームを放射し、前記気象ターゲットを検出し、前記エコー信号を前記デジタルトランシーバーモジュールに送信する。前記デジタルトランシーバーモジュールは前記エコー信号を前記信号処理モジュールに送信し、前記情報処理モジュールは前記エコー信号のスペクトル分析を実行してターゲットエコー情報を取得する。
任意選択で、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、複数の電子スイッチをさらに含む。前記電子スイッチの１つは、前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの１つに対応する。前記電子スイッチは、電子スキャンを実行するために前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットを制御するために使用される。
任意選択で、前記デジタルトランシーバーモジュールには具体的に、複数のデュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントを含む。
前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの1つごとは、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントの１つに対応する。前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントは、信号の送受信に使用され、前記信号には前記周波数変調信号、前記位相符号化信号またはエコー信号が含まれる。
任意選択で、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントには、具体的には、デジタル受信ユニットとデジタル送信ユニットが含まれる。
前記デジタル送信ユニットは、前記気象ターゲットを検出するために必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成するために使用される。前記デジタル受信ユニットは、前記気象ターゲットによって反射されたエコー信号を受信するために使用される。
任意選択で、前記球面二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーには、さらにデジタル伝送ネットワークがさらに含まれる。前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーには、デジタル伝送ネットワークも含まれ、前記デジタル伝送ネットワークは、第１のデジタル伝送ネットワークおよび第２のデジタル伝送ネットワークを含む。前記デジタル伝送ネットワークは、前記デジタルトランシーバーモジュールと前記信号処理モジュールとの間の情報交換に使用される。
前記第１のデジタル伝送ネットワークは、前記デジタルトランシーバーモジュール内に設定され、前記第１のデジタル伝送ネットワークの一端は、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントに接続されている。
前記第２のデジタル伝送ネットワークは、前記信号処理モジュール内に設定され、前記第２のデジタル伝送ネットワークの一端は、前記第１のデジタル伝送ネットワークの他端に接続されている。
任意選択で、前記信号処理モジュールは、具体的には、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット、信号処理ユニット、システム制御ユニット、および通信ユニットを含む。
前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット、前記信号処理ユニット、前記システム制御ユニット、および前記通信ユニットはすべて、前記第２のデジタル伝送ネットワークの他端に接続されている。
前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニットは、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールによって受信されたエコー信号をビーム信号に変換するために使用される。前記信号処理ユニットは、前記ビーム信号のスペクトル分析を実行してターゲットエコー情報を取得するために使用される。前記システム制御ユニットは、制御命令を生成するために使用される。前記通信ユニットは、前記ターゲットエコー情報を送信するために使用される。
任意選択で、前記信号処理モジュールはまた、前記電子スイッチに接続されている。前記システム制御ユニットは、前記制御命令に従って前記電子スイッチの開閉を制御するためにも使用される。
任意選択で、前記デジタル送信ユニットは全固体送信機であり、前記システム制御ユニットは前記全固体送信機を制御して送信状態又は送信停止状態にする。
任意選択で、さらに電源モジュールを含む。
前記電源モジュールは、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュール、前記デジタルトランシーバーモジュール、および前記信号処理モジュールに接続されている。前記電源モジュールは、前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーに電力を供給するために使用される。
本考案によって提供される具体的な実施例によれば、本考案は、以下の技術的効果を開示する。
本考案は、二重偏波マイクロストリップ放射ユニットによって放出されるビーム方向を、球形サポートフレームの有効口径の法線方向と一致するように調整することにより、すべての二重偏波マイクロストリップ放射ユニットによって放出されるビームが常に球形サポートフレームの有効口径の法線方向を指すことを保持し、方位角－ピッチ角２次元ビームスキャンを実現する。したがって、二重偏波マイクロストリップ放射ユニットによって放出されるビーム幅とアンテナゲインは、まったく変化せず、次に、二重偏波マイクロストリップ放射ユニットは、周波数変調信号または位相符号化信号に基づいてビームを送信し、気象ターゲットを検出する。これにより、気象ターゲットのレーダー検出の精度が向上する。
本考案の実施例または従来技術の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下では、実施例で使用する必要のある図面を簡単に紹介する。明らかに、以下の説明の図面は、本考案のいくつかの実施例にすぎない。当業者にとって、他の図面は、創造的な労力なしに、これらの図面に基づいて得ることができる。
図１は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーのシステム模式図である。 図２は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーの送信波形の模式図である。 図３は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーのビームの模式図である。 図４は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーの走査有効口径の模式図である。 図５は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーのアンテナ走査ローブ図である。
以下は、本考案の実施例における添付の図面を参照して、本考案の実施例における技術的解決手段を明確かつ完全に説明する。明らかに、記載された実施例は、すべての実施例ではなく、本考案の実施例の一部にすぎない。本考案の実施例に基づいて、創造的な作業なしに当業者によって得られる他のすべての実施例は、本考案の保護範囲に含まれるものとする。
本考案は、従来技術における気象ターゲットのレーダー検出の低精度の問題を解決するために、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーを提供することを目的とする。
本考案の上記の目的、特徴および利点をより明白かつ理解可能にするために、本考案は、添付の図面および考案を実施するための形態を参照して、以下でさらに詳細に説明される。
従来技術に存在する問題を解決するために、本考案は、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーを提供する。性能を変えることなく、空域全体でビームの２次元スキャンを実現する。つまり、球形二重偏波フェーズドアレイレーダービームをスキャンした場合、ビーム幅、アンテナゲイン、二重偏波チャネル性能、およびレーダー照射量は安定して変化せず、すべての二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１の間及び受信チャネルと送信チャネル間の相互結合関係は安定しており、変化しない。気象検出とターゲット認識の精度を効果的に向上させる。
図１は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーのシステム模式図である。図１に示すように、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーは、主にアンテナベース３、球冠フェーズドアレイアンテナモジュール、デジタルトランシーバーモジュール４、信号処理モジュール５、および電源モジュール６を含む。
球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーの前面は、球面コンフォーマルフェーズドアレイ設計を採用しており、前面のすべての二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１は、球の中心に対して一定の等しい夾角で配置されている。
前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、球形サポートフレーム２および複数の二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１を含む。複数の前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１が前記球形サポートフレーム２上に１に配置され、複数の前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１は、前記球形サポートフレーム２に沿って密接に配置されて前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１の位置が調整され、放出されるビーム１５の方向が球形サポートフレーム２の有効口径１４の法線方向と一致するように前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１の位置を調整する。前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、天候を検出するために使用される。
前記デジタルトランシーバーモジュール４と前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールとの間に無線伝送を行い、前記デジタルトランシーバーモジュール４は、気象ターゲットの検出に必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成し、ターゲットによって反射されたエコー信号を受信するために使用される。デジタルトランシーバーモジュール４は、複数のデュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネント７を含み、各前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１は、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネント７の１つに対応する。前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネント７は、信号を送受信するために使用され、前記信号には、前記周波数変調信号、前記位相符号化信号、またはエコー信号が含まれる。デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネント７は、デジタル受信ユニットおよびデジタル送信ユニットを含む。前記デジタル送信ユニットは、気象ターゲットを検出するために必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成するために使用される。前記デジタル受信ユニットは、気象ターゲットによって反射されたエコー信号を受信するために使用される。デジタル送信ユニットは全固体送信機であり、全固体送信機は、情報処理モジュールのシステム制御ユニット１２（即ちレーダー制御モジュール）によって制御され、送信状態または送信停止状態にすることができる。
前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーには、デジタル伝送ネットワークも含まれ、前記デジタル伝送ネットワークは、第１のデジタル伝送ネットワーク８および第２のデジタル伝送ネットワーク９を含む。前記デジタル伝送ネットワークは、前記デジタルトランシーバーモジュール４と前記信号処理モジュール５との間の情報交換に使用される。
前記第１のデジタル伝送ネットワーク８は、前記デジタルトランシーバーモジュール４内に設定され、前記第１のデジタル伝送ネットワークの一端は、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネント７に接続されている。前記第２のデジタル伝送ネットワーク９は、前記信号処理モジュール５内に設定され、前記第２のデジタル伝送ネットワーク９の一端は、前記第１のデジタル伝送ネットワーク８の他端に接続されている。
情報処理モジュール５は、デジタル伝送ネットワークを介して前記デジタルトランシーバーモジュール４に接続され、デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネント７のダウンリンクデータを受信し、その後の処理を実行する。前記情報処理モジュール５は、前記エコー信号に従ってスペクトル分析を実行して、ターゲットエコー情報を取得するために使用される。前記情報処理モジュール５のシステム制御ユニット１２はまた、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールを駆動して水平方向の信号取得及び／又はピッチ方向の信号取得を実行するための制御命令を生成するために使用される。
前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは複数の電子スイッチをさらに含む。１つの前記電子スイッチは、１つの前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１に対応する。前記情報処理モジュール５は、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールの電子スイッチに接続されている。前記情報処理モジュール５のシステム制御ユニット１２は、前記制御命令に従って前記電子スイッチの開閉を制御するために使用され、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、前記電子スイッチのオンエリアに応じて、すべての方向にさまざまな角度の電子スキャンを形成する。
前記情報処理モジュール５は、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０、信号処理ユニット１１、システム制御ユニット１２、および通信ユニット１３を含む。前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０、前記信号処理ユニット１１、前記システム制御ユニット１２、および前記通信ユニット１３はいずれも、前記第２のデジタル伝送ネットワークの他端に接続されている。
前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０は前記信号処理ユニット１１に接続され、前記信号処理ユニット１１は前記通信ユニット１３に接続される。前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０は、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールによって受信されたエコー信号をビーム信号に変換するために使用され、前記信号処理ユニット１１は、前記ビーム信号に対してスペクトル分析を実行してターゲットエコー情報を取得するために使用され、前記通信ユニット１３は、前記ターゲットエコー情報を送信するために使用される。
また、前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーには、電源モジュール６も含まれ、前記電源モジュール６は、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュール、前記デジタルトランシーバーモジュール４、および前記信号処理モジュール５に接続されている。前記電源モジュール６は、前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーに電力を供給するために使用される。
図３は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーのビームの模式図である。図４は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーの走査有効口径の模式図である。図３及び図４に示すように、球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーの電子スキャン中、メインビームは常に有効口径１４の弧面の法線方向を指し、二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１によって放出されるビーム１５の方向を、球形サポートフレーム２の有効口径１４の法線方向と一致するように調整することによって、すべての二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１によって放出されるビーム１５は、常に球形サポートフレーム２の有効口径１４の法線方向を指すことを保持し、方位角―ピッチ角２次元ビームスキャンを実現するため、ビーム幅とゲイン等は変化しない。作業単位の選択は、制御端末を介して実現される。制御端末は、雷制御メッセージ命令を送信することによってビームポインティング（方位角、ピッチ）角度から垂直弦面および有効口径１４を計算し、有効口径１４内で送受信するためのアクティブチャネルの通常の動作を選択して、無効口径内のすべてのチャネルを閉じて、対応する方向の走査ビームを形成する。図４において、Ｒ１～Ｒ１０は、二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１によって受信されたビーム１～ビーム１０を表し、ＥＺは、ピッチ角を表す。
球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーは、最初に受信された外部命令、又は内蔵パラメータに従って、動作パラメータを設定し、信号処理モジュール５は、マシン全体が動作するために必要なタイミング信号を生成し、システムは動作モードに入る。変調パルスの作用下で、信号は、気象ターゲットを検出するために必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成する。システムの動作帯域へのアップコンバージョン後、励起信号をデジタルトランシーバーモジュール４に送信し、増幅された電力は、二重偏波マイクロストリップ１によって放射される。電磁波は、気象ターゲットに遭遇した後、後方散乱されて戻され、二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１は、エコー信号を受信し、デジタルトランシーバーモジュール４の受信リンクに入る。低ノイズ増幅、フィルタリング、デジタル中間周波数へのダウンコンバージョンの後、アナログ－デジタルコンバータはサンプリングし、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０に送信する。マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０で受信ビーム信号を形成し、次に、信号処理ユニット１１は、スペクトル分析を実行して、ターゲットエコー情報を取得する。エコー情報は、通信ユニット１３により制御端末に送信される。
球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーの検出距離は４００ｋｍ以上であり、レーダーステーション周辺４００ｋｍ以内の厳しい対流危険気象システムの生成、発展、消散、および移動状態を検出できる。２００ｋｍの範囲内で、中規模の暴風雨、ウインドシア、雹、竜巻などの悪天候を効果的に監視および警告し、気象保護のためのタイムリーで正確な気象検出データをユーザーに提供する。
一つの考案を実施するための形態では、図５は、本考案の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーのアンテナ走査ローブ図である。図５に示すように、設計ビーム幅は１°で、レーダーはＣバンド（５４００ＭＨｚ～５６００ＭＨｚ）で動作するように選択される場合、ボールの直径はＤ＝４．５ｍ、受信デジタルビームの最大サイドローブＳＬＬは≦－３０ｄＢの重みが付けられる。球形赤道上のユニット数Ｎｍａｘ＝３８０の場合、５４００ＭＨｚから５６００ＭＨｚまでのグレーティングローブはない。方位角が０～３６０°、ピッチ角が－２°～＋１８２°の空域を確実にカバーするために、アレイ全体にｎ＝４１９３８の二重偏波マイクロストリップ放射ユニット１がある。
球形フェーズドアレイ二重偏波気象レーダー設計は、距離分解能と動作距離を両立させるためにパルス圧縮システムを採用している。信号波形は線形周波数変調パルス、非線形周波数変調パルスおよび位相符号化パルスモードであり、最大信号帯域幅は１５ＭＨｚであり、距離分解能は１０ｍより優れている。パルス幅は０．５μｓから２００μｓまで調整可能である。パルス圧縮後、信号処理で周波数領域の重み付けを実行することにより、距離サイドローブを削減する。
二重偏波動作では、水平偏波と垂直偏波の放射波形を同じにしても、二重偏波動作中の２つのチャネル間の分離度を改善するために直交符号化形式を使用してもよい。球形フェーズドアレイ二重偏波気象レーダーの動作モードは、ドップラー動作モードと偏波動作モードに分けられる。
ドップラー動作モードでは、システムはエコーの速度、スペクトル幅、強度を処理し、そこから気象ターゲットの関連情報を推定する。
通常のドップラーＺ／Ｖ／Ｗに加えて、偏波動作モードは主にＺＤＲ、ФＤＰ、ＬＤＲ、ρＯＨＶなどのパラメータを処理する。
システムの最大検出距離を確保するために、気象レーダーの動作原理とシステム検出の要件に従って、線形周波数変調パルス波形が採用され、パルス圧縮技術がシステム検出能力の要件を満たすために使用される。
図 ２は、本考案の球形フェーズドアレイ二重偏波気象レーダーの送信波形の模式図である。図２に示すように、システム動作時のパルス幅は２０μｓ～１６０μｓ、対応する信号帯域幅は２．５ＭＨｚ、５ＭＨｚである。信号処理では、デジタルパルス圧縮技術を用いて０．３μｓまたは０．６μｓに圧縮する。送信された広いパルスによる近距離不感区域は、送信された不感区域被覆パルス信号を使用して近距離不感区域被覆を行う。不感区域被覆の狭いパルス幅は０．５μｓ～５μｓで、ソフトウェアを設定できる。不感区域被覆のＦＭパルス幅は１０μｓまたは２０μｓで、ソフトウェアを設定できる。
レーダービームの設計は、ワイド送信およびナロー受信マルチビーム、パルス内異なる周波数ナロー送信およびナロー受信マルチビーム、ブロードバンドナロー送信およびナロー受信シングルビーム等のモードである。
ワイド送信およびナロー受信マルチビームとは、ワイドビームを送信してから、デジタルビームフォーミング技術を介してマルチビームを受信して、空域のステレオスキャンを実現することを指す。送信信号は、ロング／ナローダブルパルスまたはロング／ミディアム／ナロー３パルスの動作波形を採用し、そのうちロング／ミディアムパルスは線形周波数変調または位相符号化信号の形式を採用し、ナローパルスは単一キャリア周波数信号の形式を採用し、ミディアムパルスとナローパルスは近距離不感区域被覆に使用され、最後に、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０によって受信されたビーム信号を形成して信号処理ユニット１１に送信して処理する。
球冠フェーズドアレイアンテナモジュール送信は、パルス内ナロー送信およびナロー受信マルチビームを使用し、周波数分離によって分離された異なる走査角度でエコー信号を受信し、最後、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０によってマルチビーム信号を受信して信号処理ユニット１１に送信して処理する。近距離不感区域被覆は、単一のキャリア周波数信号の形式を採用し、５つのナローパルスによってそれぞれ異なるスキャン角度での近距離不感区域を被覆する。
ブロードバンドナロー送信およびナロー受信シングルビームを使用して動作する。この動作モードを設計する目的は、より高い距離分解能を提供することである。その信号帯域幅は１５ＭＨｚで、距離分解能は１０ｍに達する可能性がある。送信信号は、ロング／ナローダブルパルスまたはロング／ミディアム／ナロー３パルスの動作波形を採用し、そのうちロング／ミディアムパルスは線形周波数変調信号または位相符号化信号の形式を採用し、ナローパルスは単一キャリア周波数信号の形式を採用し、ミディアムパルスとナローパルスは近距離不感区域被覆に使用され、最後、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット１０によってマルチビーム信号を受信して信号処理ユニット１１に送信して処理する。
本明細書における各実施例は段階的に説明されており、各実施例が主に説明することはいずれも他の実施例との相違点であり、各実施例間で同一または同様の部分は、互いに参照すればよい。
本明細書では、具体的な例を使用して、本考案の原理と実施形態を説明する。上記の実施例の説明は、本考案の方法とコアアイデアを理解するのを助けるためにのみ使用される。同時に、当業者にとって、本考案のアイデアによれば、考案を実施するための形態および適用範囲にいずれも変更が生じる。要約すると、本明細書の内容は、本考案の限定として解釈されるべきではない。
１－二重偏波マイクロストリップ放射ユニット、２－球形サポートフレーム、３－アンテナベース、４－デジタルトランシーバーモジュール、５－信号処理モジュール、６－電源モジュール、７－デュアルチャネルデジタルＴ ／ Ｒコンポーネント、８－第１のデジタル伝送ネットワーク、９－第２のデジタル伝送ネットワーク、１０－マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット、１１－信号処理ユニット、１２－システム制御ユニット、１３－通信ユニット、１４－有効口径、１５－ビーム。

Claims (9)

  1. 球冠フェーズドアレイアンテナモジュール、デジタルトランシーバーモジュールおよび信号処理モジュールを含み、
    前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、球形サポートフレームと複数の二重偏波マイクロストリップ放射ユニットを含み、複数の前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットが前記球形サポートフレーム上に緊密に配置され、前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットによって放出されるビーム方向を球形サポートフレームの有効口径の法線方向と一致させるように前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの位置を調整し、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールは、天候を検出するために使用され、
    前記デジタルトランシーバーモジュールと前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールとの間に無線伝送を行い、前記デジタルトランシーバーモジュールは、気象ターゲットの検出に必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成し、ターゲットによって反射されたエコー信号を受信するために使用され、
    前記信号処理モジュールは前記デジタルトランシーバーモジュールに接続され、
    調整された前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットは、前記周波数変調信号または前記位相符号化信号に従ってビームを放射し、前記気象ターゲットを検出し、前記エコー信号を前記デジタルトランシーバーモジュールに送信し、前記デジタルトランシーバーモジュールは前記エコー信号を前記信号処理モジュールに送信し、前記情報処理モジュールは前記エコー信号のスペクトル分析を実行してターゲットエコー情報を取得することを特徴とする球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  2. 前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールはさらに、複数の電子スイッチを含み、前記電子スイッチの１つは、前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの１つに対応し、前記電子スイッチは、電子スキャンを実行するために前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットを制御するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  3. 前記デジタルトランシーバーモジュールは、具体的には、複数のデュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントを含み、
    前記二重偏波マイクロストリップ放射ユニットの１つごとは、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントの１つに対応し、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントは、信号の送受信に使用され、前記信号には前記周波数変調信号、前記位相符号化信号またはエコー信号が含まれることを特徴とする請求項２に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  4. 前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントには、具体的には、デジタル受信ユニットとデジタル送信ユニットが含まれ、
    前記デジタル送信ユニットは、前記気象ターゲットを検出するために必要な周波数変調信号または位相符号化信号を生成するために使用され、前記デジタル受信ユニットは、前記気象ターゲットによって反射されたエコー信号を受信するために使用されることを特徴とする請求項３に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  5. 前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーには、デジタル伝送ネットワークも含まれ、前記デジタル伝送ネットワークは、第１のデジタル伝送ネットワークおよび第２のデジタル伝送ネットワークを含み、前記デジタル伝送ネットワークは、前記デジタルトランシーバーモジュールと前記信号処理モジュールとの間の情報交換に使用され、
    前記第１のデジタル伝送ネットワークは、前記デジタルトランシーバーモジュール内に設定され、前記第１のデジタル伝送ネットワークの一端は、前記デュアルチャネルデジタルＴ／Ｒコンポーネントに接続され、
    前記第２のデジタル伝送ネットワークは、前記信号処理モジュール内に設定され、前記第２のデジタル伝送ネットワークの一端は、前記第１のデジタル伝送ネットワークの他端に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  6. 前記信号処理モジュールは、具体的には、マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット、信号処理ユニット、システム制御ユニット、および通信ユニットを含み、
    前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニット、前記信号処理ユニット、前記システム制御ユニット、および前記通信ユニットはいずれも、前記第２のデジタル伝送ネットワークの他端に接続され、
    前記マルチチャネルデジタルビームフォーミングユニットは、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュールによって受信されたエコー信号をビーム信号に変換するために使用され、前記信号処理ユニットは、前記ビーム信号のスペクトル分析を実行してターゲットエコー情報を取得するために使用され、前記システム制御ユニットは、制御命令を生成するために使用され、前記通信ユニットは、前記ターゲットエコー情報を送信するために使用されることを特徴とする請求項５に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  7. 前記信号処理モジュールは、前記電子スイッチにも接続されており、前記システム制御ユニットは、前記制御命令に従って前記電子スイッチの開閉を制御するためにも使用されることを特徴とする請求項６に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  8. 前記デジタル送信ユニットは全固体送信機であり、前記システム制御ユニットは前記全固体送信機を制御して送信状態又は送信停止状態にすることを特徴とする請求項７に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
  9. 電源モジュールも含み、
    前記電源モジュールは、前記球冠フェーズドアレイアンテナモジュール、前記デジタルトランシーバーモジュール、および前記信号処理モジュールに接続されており、前記電源モジュールは、前記球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダーに電力を供給するために使用されることを特徴とする請求項８に記載の球形二重偏波フェーズドアレイ気象レーダー。
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