JP7213443B2 - 二重偏波レーダー - Google Patents

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本願は２０１９年５月５日に中国特許局に提出された出願番号２０１９１０３６６７７８．７の発明特許出願の優先権を主張し、該特許出願の開示内容は本願に引用して合併される。

本開示内容は気象レーダー技術分野に関するものであり、特に二重偏波レーダーに関する。

従来の二重偏波気象レーダーは主に、交互送信同時受信のＡＨＶシステム及び同時送信同時受信のＳＨＶシステムに分けられている。ＳＨＶ及びＡＨＶシステムはいずれも２つの受信チャンネルを設定する必要があるため、構造の規模及び複雑さが高まってしまい、同時に、装置のコストも高い。特に、マルチチャンネルのフェーズドアレイレーダーに対して、規模の増大、複雑さ及び装置のコストはより著しくなる。

本発明の実施例は二重偏波レーダーを提供して、従来技術における二重偏波レーダーの受信モジュールの構造が複雑で、規模が大きいという技術的課題を解決する。

上記技術的課題を解決するために、本発明のいくつかの実施例は、送信モジュールと、受信モジュールと、トランシーバースイッチングモジュールと、第１の偏波方向アンテナと、第２の偏波方向アンテナとを備える二重偏波レーダーを提供し、
前記送信モジュールは、異なる無線周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を送信することに用いられ、
前記受信モジュールは、第１のパルス信号及び第２のパルス信号の後方散乱エコー信号を受信することに用いられ、
前記トランシーバースイッチングモジュールは、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナに伝送し、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナに伝送し、第１の偏波方向エコー信号及び第２の偏波方向エコー信号を前記受信モジュールに伝送することに用いられ、
前記第１の偏波方向アンテナは、前記第１のパルス信号を送信して、前記第１の偏波方向エコー信号を受信することに用いられ、
前記第２の偏波方向アンテナは、前記第２の偏波パルス信号を送信して、前記第２の偏波方向エコー信号を受信することに用いられ、
前記二重偏波レーダーは、信号合成モジュールをさらに備え、
前記信号合成モジュールは、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を受信して、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を後方散乱エコー信号に合成した後に前記受信モジュールに送信することに用いられる。

いくつかの実施例によれば、前記送信モジュールは、無線周波数が異なる第１のパルス信号及び第２のパルス信号を含むパルス対信号を生成することに用いられる。

いくつかの実施例によれば、前記パルス対信号は、第１のパルス対のパルス幅が他のパルス対のパルス幅より大きい２つ以上のパルス対を含む。

いくつかの実施例によれば、前記送信モジュールは、信号発生器と周波数変換回路とを備え、
前記信号発生器は、同じ波形の前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を生成することに用いられ、
前記周波数変換回路は、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を異なる無線周波数の２つの無線周波数信号に変換した後に前記トランシーバースイッチングモジュールに伝送することに用いられる。

いくつかの実施例によれば、前記送信モジュールは、信号発生器と周波数変換回路とを備え、
前記信号発生器は、同じ前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を生成することに用いられ、
前記周波数変換回路は、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を異なる無線周波数の２つの無線周波数信号に変換した後に前記トランシーバースイッチングモジュールに伝送することに用いられる。

いくつかの実施例によれば、前記トランシーバースイッチングモジュールは、第１のストローブモジュールと、第２のストローブモジュールと、第３のストローブモジュールとを備え、
前記第１のストローブモジュールの入力側は前記送信モジュールと接続され、前記パルス対信号を取得して、前記第２のストローブモジュールをストローブして、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナに伝送するか、又は前記第３のストローブモジュールをストローブして、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナに伝送することに用いられ、
前記第２のストローブモジュールはさらに、前記第１の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュールに伝送し、
前記第３のストローブモジュールはさらに、前記第２の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュールに伝送する。

いくつかの実施例によれば、前記第１のストローブモジュールは無線周波数スイッチであり、前記第２のストローブモジュール及び前記第３のストローブモジュールは無線周波数スイッチ又はサーキュレーターである。

いくつかの実施例によれば、前記パルス対信号は、時間的に隣接する２つのパルス信号であり、２つのパルスの間の時間間隔は各パルスのパルス幅以下である。

いくつかの実施例によれば、前記パルス対信号は、時間的に隣接する２つのパルス信号であり、２つのパルスの間の時間間隔はｌｕｓ以下である。

いくつかの実施例によれば、前記送信モジュールは、異なる無線周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を同時に送信する第１の送信モジュール及び第２の送信モジュールを備える。

いくつかの実施例によれば、前記トランシーバースイッチングモジュールは、第１のストローブモジュールと第２のストローブモジュールとを備え、
前記第１のストローブモジュールは、入力側が前記第１の送信モジュールと接続され、第１のパルス信号を取得し、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナに伝送し、さらに、前記第１の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュールに伝送することに用いられ、
前記第２のストローブモジュールは、入力側が前記第２の送信モジュールと接続され、第２のパルス信号を取得し、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナに伝送し、且つ、さらに、前記第２の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュールに伝送することに用いられる。

いくつかの実施例によれば、前記第１のストローブモジュール及び前記第２のストローブモジュールは無線周波数スイッチ又はサーキュレーターである。

いくつかの実施例によれば、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号のそれぞれは、第１のパルスのパルス幅が他のパルスのパルス幅より大きい２つ以上の単一パルスを含む。

いくつかの実施例によれば、前記第１の送信モジュール及び第２の送信モジュールのそれぞれは、信号発生器と周波数変換回路とを備える。

いくつかの実施例によれば、前記信号発生器は、ダイレクトデジタル周波数シンセサイザＤＤＳ又はデジタルアナログコンバータＤＡを備える。

いくつかの実施例によれば、前記周波数変換回路は、第１のミキサー又は周波数逓倍器を備える。

いくつかの実施例によれば、前記信号発生器及び前記周波数変換回路は一体に集積されている。

いくつかの実施例によれば、前記受信モジュールは、前記信号合成モジュールと接続され、前記後方散乱エコー信号を受信する受信機を備える。

いくつかの実施例によれば、前記受信モジュールは、前記第２のミキサーを介して前記信号合成モジュールと接続されるアナログデジタル変換回路と、第２のミキサーと、を備える。

いくつかの実施例によれば、前記信号合成モジュールは、スプリッタと、第２の低雑音増幅器と、第３の低雑音増幅器とを備え、
前記スプリッタの出力側は前記受信モジュールと接続され、
前記スプリッタの２つの入力側はそれぞれ、前記第２の低雑音増幅器の出力側及び第３の低雑音増幅器の出力側と接続され、
前記第２の低雑音増幅器の入力側及び前記第３の低雑音増幅器の入力側はそれぞれ、前記トランシーバースイッチングモジュールと接続され、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を取得する。

本願の実施例に係る１つ以上の技術案は、少なくとも以下の一部又は全ての技術的効果又は利点を有する。

本願の実施例に係る二重偏波レーダーは、送信モジュールを介して異なる中心周波数のパルス対信号を交互に出力して、トランシーバースイッチングモジュールを介してそれぞれ第１の偏波方向アンテナ、第２の偏波方向アンテナ及び受信モジュールを接続することにより、２つの偏波方向の監視信号の交互送信を実現して、２つの偏波信号の同時送信による交差結合を回避して、測定誤差を低減させ、さらに、信号合成モジュールを介して第１の偏波方向エコー信号及び第２の偏波方向エコー信号を受信モジュールに送信して、エコー信号の受信を完了し、レーダー構造の最適化を実現し、１つの受信チャンネル構造を減少させて、レーダー構造の規模及び複雑さを大幅に削減し、バッチで大規模な使用を促進し、同時に、同一の送信モジュールにより、各送信周期において、異なる周波数のパルスを含むパルス対信号を短い間隔で連続的に送信するか、又は異なる送信モジュールにより、周波数が異なるパルス信号を同時に送信して、従来のＡＨＶシステムでの交互送信モードの送信時間間隔が長いことに起因するエコー信号の関連性が悪いという欠陥を解消して、監視の精度を確保する。さらに、２つの偏波方向のエコーが混ざり合って判別しにくいという問題を回避するために、２つの偏波方向のパルスに対して異なる無線周波数及び中間周波数を用いて、交互送信モードでの高関連性及び二重偏波ターゲットの区別を実現し、優れたレーダー監視性能を実現する。一方では、パルス幅が異なる連続パルス対を送信するように設定すると、広いパルス対を使用してより長い距離のライブラリをカバーし、狭いパルス対を使用して広いパルス対のブラインドエリアが長すぎるという問題を解決することにより、構造の最適化による派生的な欠陥を解決して、構造を最適化すると同時に、優れたレーダー監視性能を有する。

本願の実施例は二重偏波レーダーを提供することにより、従来技術の二重偏波レーダーの受信モジュールの構造が複雑で、規模が大きいという技術的課題を解決する。

図１は本発明のいくつかの実施例に係る二重偏波レーダーの構造模式図である。 図２は図１に示される実施例の二重偏波レーダー構造パルスタイミング制御図である。 図３は本発明の他の実施例に係る二重偏波レーダーの構造模式図である。 図４ａは図３に示される実施例の二重偏波レーダー構造における第１の送信モジュールのパルスタイミング制御図である。 図４ｂは図３に示される実施例の二重偏波レーダー構造における第２の送信モジュールのパルスタイミング制御図である。

上記技術案をよりよく理解するために、以下では、明細書の図面及び具体的な実施形態により上記技術案を詳細に説明し、本発明の実施例及び実施例における具体的な特徴が本願の技術案の詳細な説明であり、本願の技術案の限定ではないことを理解すべきであり、矛盾がない限り、本願の実施例と実施例の技術的特徴とは互いに組み合わせることができる。

本発明の実施例における二重偏波レーダーは、従来技術の二重偏波気象レーダーに比べて、特に、フェーズドアレイレーダー等のマルチチャンネルを有する製品において、構造を大幅に簡略化し、そのユニットの規模を低減させ、それによりその使用コストを大幅に削減させた。本願に係る実施案は、構造を簡略化すると同時に、依然として従来の二重偏波レーダーと同等の性能を備え、ひいてはＡＨＶ及びＳＨＶシステムに基づく二重偏波レーダーよりやや優れている。

以下では、本願の実施案を具体的に説明する。

図１に示すように、本発明のいくつかの実施例に係る二重偏波レーダーは、送信モジュール１と、受信モジュール８と、トランシーバースイッチングモジュールと、第１の偏波方向アンテナ４と、第２の偏波方向アンテナ６とを備える。

前記送信モジュール１は、異なる無線周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を含むパルス対信号を生成する。

図２に示すように、一実施例によれば、前記パルス対信号は、時間的に隣接する２つのパルス信号であり、２つのパルスの間の時間間隔が非常に短く、例えば、ｌｕｓ以下である。つまり、２つの無線周波数信号の間の時間間隔が非常に短いため、２つのエコー信号の関連性を向上させ、優れた監視の精度を確保できる。

前記受信モジュール８は、第１のパルス信号及び第２のパルス信号の後方散乱エコー信号である２つの偏波方向のエコー信号を受信することに用いられる。

前記トランシーバースイッチングモジュールは、第１のストローブモジュール２と、第２のストローブモジュール３と、第３のストローブモジュール５とを備え、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナ４に伝送し、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナ６に伝送し、第１の偏波方向エコー信号及び第２の偏波方向エコー信号を前記受信モジュール８に伝送することに用いられる。

前記二重偏波レーダーは、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を受信して、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を後方散乱エコー信号に合成した後に前記受信モジュール８に送信して、単一の受信チャンネル構造を実現するための信号合成モジュール７をさらに備える。

前記第１の偏波方向アンテナ４は、前記第１のパルス信号を送信して、前記第１の偏波方向エコー信号を受信することに用いられ、前記第２の偏波方向アンテナ６は、前記第２の偏波パルス信号を送信して、前記第２の偏波方向エコー信号を受信することに用いられる。

図２に示すように、さらに、前記パルス対信号は、第１のパルス対のパルス幅が他のパルス対のパルス幅より大きい２つ以上のパルス対を含む。

なお、２つの無線周波数信号が非常に近いため、２つの偏波方向のエコーが混ざり合って判別できないという問題を引き起こした場合、エコーの偏波方向を判別するために、本実施例において、第１の無線周波数信号及び第２の無線周波数信号に対して異なる無線周波数を用いることにより、２つの偏波方向のエコーを区別できるようになる。

一方では、レーダー監視を実行する時、１つの送信周期において、前記送信モジュールは、それぞれが１つの水平偏波パルスＨ及び１つの垂直偏波パルスＶからなる２つ以上のパルス対を送信し、前記２つ以上の連続パルスのうち、第１のパルス対の幅がその後のパルス対の幅より大きい。つまり、広いパルス対の後に狭いパルス対を設置することで、ブラインドエリアを解消する目的を実現して、比較的大きなブラインドエリアの発生を回避する。

もちろん、パルス対の数は一対であってもよく、ブラインドエリアが存在する可能性がある。

具体的な実施例において、前記信号送信モジュール１は、信号発生器１１と、周波数変換回路１２とを備えることができ、前記信号発生器１１は、波形が同じであり、中間周波数が異なる前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を生成することに用いられ、前記周波数変換回路１２は、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を異なる無線周波数の２つの無線周波数信号に変換した後に前記トランシーバースイッチングモジュールに伝送することに用いられる。

又は、前記信号送信モジュール１は、信号発生器１１と、周波数変換回路１２とを備えることができ、前記信号発生器１１は、同じ前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を生成することに用いられ、前記周波数変換回路１２は、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を異なる無線周波数の２つの無線周波数信号に変換した後に前記トランシーバースイッチングモジュールに伝送することに用いられる。

前記信号発生器１１は、ダイレクトデジタル周波数シンセサイザＤＤＳ又はデジタルアナログコンバータＤＡを備えることができ、パルス対信号を生成することに用いられる。

前記周波数変換回路１２は、第１のミキサー又は周波数逓倍器を備えることができ、もちろん、周波数調節装置であってもよい。

いくつかの実施例によれば、前記信号発生器１１及び前記周波数変換回路１２は一体に集積することができ、たとえば、単一のＲＦＳＯＣチップである。

前記受信モジュール８は、前記信号合成モジュールと接続され、前記後方散乱エコー信号を受信する受信機を備えることができる。

又は、受信モジュール８は、アナログデジタル変換回路ＡＤ８１と第２のミキサー８２とを備えることができ、前記アナログデジタル変換回路ＡＤ８１は、前記第２のミキサー８２を介して前記信号合成モジュール７と接続され、エコー合成信号の収集転化を実現する。

あるいは、前記受信モジュール８は、前記第２のミキサー８２と前記信号合成モジュール７の出力側との間に直列接続され、チャンネルのフィルタリング増幅を実現してエコー信号を受信し、信号対雑音比を向上させる第１の低雑音増幅器８３を更に備えることができる。

具体的な実施例によれば、前記信号合成モジュールは、スプリッタ７１と、第２の低雑音増幅器７３と、第３の低雑音増幅器７２とを備え、前記スプリッタ７１は、出力側が前記受信モジュール８と接続され、２つの入力側がそれぞれ前記第２の低雑音増幅器７３の出力側を介して第３の低雑音増幅器７２の出力側と接続され、前記第２の低雑音増幅器７３の入力側及び前記第３の低雑音増幅器７２の入力側はそれぞれ前記トランシーバースイッチングモジュールと接続され、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第二偏波方向エコー信号を取得する。

特定の実施例において、前記トランシーバースイッチングモジュールは、第１のストローブモジュール２と、第２のストローブモジュール３と、第３のストローブモジュール５とを備え、前記第１のストローブモジュール２は、入力側が前記送信モジュール１と接続され、前記パルス対信号を取得して、前記第２のストローブモジュール３をストローブして、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナ４に伝送するか、又は前記第３のストローブモジュール５をストローブして、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナ６に伝送することに用いられ、前記第２のストローブモジュール３はさらに、前記第１の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュール７に伝送し、前記第３のストローブモジュール５はさらに、前記第２の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュール７に伝送する。

具体的な実施例において、前記第１のストローブモジュール２は無線周波数スイッチであってもよく、前記第２のストローブモジュール３及び前記第３のストローブモジュール５は無線周波数スイッチ又はサーキュレーターであってもよい。

本発明の実施例は、従来の二重受信モジュールのシステムに比べて、構造の複雑さ及び素子の規模を削減するために最適化され、単一の受信モジュールに設定される。以下に具体的に説明する。

前記第１の偏波方向アンテナ４は前記第２のストローブモジュール３と接続され、前記第１の無線周波数信号を送信するか又は前記第１の偏波方向エコー信号を受信し、前記第２の偏波方向アンテナ６は前記第３のストローブモジュール５と接続され、前記第２の無線周波数信号を送信するか又は前記第２の偏波方向エコー信号を受信する。

具体的には、送信時、前記第１のストローブモジュール２は、ストローブ制御信号の作用下で、第２のストローブモジュール３又は第３のストローブモジュール５をストローブし、つまり、第１の偏波アンテナ４又は第２の偏波アンテナ６をストローブして、アンテナに対応する偏波給電ポートを介して偏波を送信する。

対応的に、エコー信号を受信する場合、前記信号合成モジュール７の２つの入力側はそれぞれ前記第２のストローブモジュール３及び前記第３のストローブモジュール５と接続され、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を取得して後方散乱エコー信号に合成する。

具体的には、アンテナを介して送信した水平偏波、垂直偏波は目標にあうと、レーダーアンテナに後方散乱エコーを生成する。エコーが二重偏波アンテナに到達した後、理想的な場合、垂直偏波口は自身が送信した垂直偏波のみを受信し、水平偏波口は自身が送信した水平偏波のみを受信し、それぞれ前記第２のストローブモジュール３及び前記第３のストローブモジュール５を介して信号合成モジュール７に入り、信号を合成した後に受信モジュール８に入り、解析される。

通常、気象目標の移動速度は一般的に６０ｍ／ｓ以下であり、対応するドップラーシフトがｋＨｚレベルであり、２つの無線周波数信号の重ならない周波数間隔が例えばＭＨｚレベルに達する限り、受信機はそれを判別でき、垂直偏波エコー、水平偏波エコーを判別できる。

なお、本実施例において、前記パルス対信号のうち２つのパルスの時間間隔は、従来のＡＨＶモードのパルス周期間隔ではなく、各パルスのパルス幅に対応する時間内に制御されるので、ＡＨＶモードに比べてエコー関連性が高い。例えば、１ＧＨｚの動作周波数、１６ｍ／ｓのスペクトル幅分布、１００ｕｓのパルス幅条件において、２つの偏波の関連係数は０．９９８であり、ＳＨＶモードでのゼロ遅延相関係数に近い。つまり、本実施例に係る単一の受信モジュールの最適化手段のエコー関連性の性能は、従来用いられたＳＨＶシステムのレーダーと同等であり、ＡＨＶよりも優れている。

以下に、具体的な上記機能構造について説明する。

前記送信モジュールは、信号発生器１１と周波数変換回路１２とを備え、
前記信号発生器１１は前記周波数変換回路１２と接続され、パルス対信号を前記第１の偏波方向無線周波数信号及び前記第２の偏波方向無線周波数信号に変換する。一実施例によれば、送信は２つのサブパルスに分けられ、信号発生器１１は、中心周波数が異なる同じ波形の２つの時間的に隣接する信号ＩＦ１、ＩＦ２を生成して、その後、周波数変換回路１２を介して無線周波数信号ＲＦ１、ＲＦ２に変換し、又は、この過程は、信号発生器１が２つの同じ信号を生成して、次に、周波数変換回路１２により、ミキサー内の局部発振周波数の高速スイッチングなど、ＲＦ１、ＲＦ２を実現することであってもよい。

いくつかの実施例によれば、信号発生器１１はダイレクトデジタル周波数シンセサイザＤＤＳ又はドライブアンプＤＡを用いてもよい。周波数変換回路１２はミキサー又は周波数逓倍器を用いてもよい。

前記周波数変換回路１２は前記第１のストローブモジュール２と接続され、前記第１の偏波方向無線周波数信号及び前記第２の偏波方向無線周波数信号を送信することができる。

一実施例において、前記送信モジュール１は、増幅器１３と、フィルター（図示せず）とを更に備え、前記増幅器１３及び前記フィルターは直列接続した後に前記周波数変換回路１２と前記第１のストローブモジュール２との間に接続される。

前記受信モジュール８は、アナログデジタル変換回路ＡＤ８１と第２のミキサー８２とを備えることができ、前記アナログデジタル変換回路ＡＤ８１は前記第２のミキサー８２を介して前記信号合成モジュール７と接続され、エコー合成信号の収集転化が実現される。

一実施例において、前記受信モジュール８は、前記第２のミキサー８２と前記信号合成モジュール７の出力側との間に直列接続され、チャンネルのエコー信号の拡大受信を実現して、信号対雑音比を向上させる第１の低雑音増幅器８３をさらに備えることができる。

いくつかの実施例において、前記信号合成モジュール７は、スプリッタ７１と、第２の低雑音増幅器７３と、第３の低雑音増幅器７２とを備えることができ、前記スプリッタ７１は、出力側が前記受信モジュール８と接続され、２つの出力側がそれぞれ前記第２の低雑音増幅器７３及び第３の低雑音増幅器７２を介して前記第２のストローブモジュール３及び前記第３のストローブモジュール５と接続され、２つのエコー信号を一体に合成して、それにより第２のストローブモジュール３及び第３のストローブモジュール５の後にスプリッタ７１に直接接続する場合の信号対雑音比よりも高く、得られた信号対雑音比の値がスプリッタ７１のノイズ係数を超え、それにより比較的高い信号対雑音比を維持する。

いくつかの実施例において、前記第１のストローブモジュール２、前記第２のストローブモジュール３及び前記第３のストローブモジュール５はいずれも、ストローブすることに用いられる。前記第１のストローブモジュール２には、無線周波数スイッチを選択してもよく、前記第２のストローブモジュール３及び前記第３のストローブモジュール５には、無線周波数スイッチ又はサーキュレーターを選択してもよい。

図３には本発明の他の実施例に係る二重偏波レーダーの構造模式図が示されている。図４ａは図３に示される実施例の二重偏波レーダー構造の第１の送信モジュール１０のパルスタイミング制御図である。図４ｂは図３に示される実施例の二重偏波レーダー構造の第２の送信モジュール２０のパルスタイミング制御図である。図３に示すように、本発明の他の実施例に係る二重偏波レーダーは、送信モジュール１と、受信モジュール８と、トランシーバースイッチングモジュール３０、５０と、第１の偏波方向アンテナ４と、第２の偏波方向アンテナ６とを備える。

図１に示されている実施例との違いとは、図３に示される実施例において、送信モジュール１は、第１の送信モジュール１０及び第２の送信モジュール２０の２つの送信モジュールを備える。前記第１の送信モジュール１０及び第２の送信モジュール２０は、波形が同じで、異なる無線周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を同時に送信することに用いられる。たとえば、第１のパルス信号は水平偏波パルスＨであってもよく、第２のパルス信号は垂直偏波パルスＶであってもよい。又は、第１のパルス信号は垂直偏波パルスＶであってもよく、第２のパルス信号は水平偏波パルスＨであってもよい。第１の送信モジュール１０及び第２の送信モジュール２０は異なる無線周波数の第１のパルス信号及び第２のパルス信号を同時に送信するため、２つのエコー信号の関連性をよりよく向上させ、優れた監視の精度を確保できる。

前記受信モジュール８は、第１のパルス信号及び第２のパルス信号の後方散乱エコー信号である２つの偏波方向のエコー信号を受信することに用いられる。

前記トランシーバースイッチングモジュール３０、５０は、第１のストローブモジュール３０と第２のストローブモジュール５０とを備え、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナ４に伝送し、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナ６に伝送し、第１の偏波方向エコー信号及び第２の偏波方向エコー信号を前記受信モジュール８に伝送する。

前記二重偏波レーダーは、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を受信して、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を後方散乱エコー信号に合成した後に前記受信モジュール８に送信して、単一の受信チャンネル構造を実現するための信号合成モジュール７を更に備える。

前記第１の偏波方向アンテナ４は、前記第１のパルス信号を送信して、前記第１の偏波方向エコー信号を受信することに用いられ、前記第２の偏波方向アンテナ６は、前記第２の偏波パルス信号を送信して、前記第２の偏波方向エコー信号を受信することに用いられる。

具体的には、前記第１の偏波方向アンテナ４は、前記第１のストローブモジュール３０と接続され、前記第１の無線周波数信号を送信するか又は前記第１の偏波方向エコー信号を受信し、前記第２の偏波方向アンテナ６は、前記第２のストローブモジュール５０と接続され、前記第２の無線周波数信号を送信するか又は前記第２の偏波方向エコー信号を受信する。

具体的には、送信時、第１のストローブモジュール３０又は第２のストローブモジュール５０をストローブすることは、第１の偏波アンテナ４又は第２の偏波アンテナ６をストローブして、アンテナに対応する偏波給電ポートを介して偏波を送信することである。

対応的に、エコー信号を受信する場合、前記信号合成モジュール７の２つの入力側はそれぞれ前記第１のストローブモジュール３０及び前記第２のストローブモジュール５０と接続され、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を取得して後方散乱エコー信号に合成する。

具体的には、アンテナを介して送信した水平偏波、垂直偏波は目標にあうと、レーダーアンテナに後方散乱エコーを生成する。エコーが二重偏波アンテナに到達した後、理想的な場合、垂直偏波口は自身が送信した垂直偏波のみを受信し、水平偏波口は自身が送信した水平偏波のみを受信し、それぞれ前記第１のストローブモジュール３０及び前記第２のストローブモジュール５０を介して信号合成モジュール７に入り、信号を合成した後に受信モジュール８に入り、解析される。

図４ａ及び図４ｂに示すように、一実施例において、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号のそれぞれは、第１のパルスのパルス幅が他のパルスのパルス幅より大きい２つ以上の単一パルスを含む。

なお、２つの無線周波数信号が非常に近いため、２つの偏波方向のエコーが混ざり合って判別できないという問題を引き起こし、エコーの偏波方向を判別するために、本実施例において、第１の無線周波数信号及び第２の無線周波数信号に対して異なる無線周波数を用いることにより、２つの偏波方向のエコーを区別できるようになる。

一方では、レーダー監視を実行する時、１つの送信周期において、第１の送信モジュール１０は２つ以上の水平偏波単一パルスを送信することができるとともに、第２の送信モジュール２０は２つ以上の垂直偏波単一パルスを送信することができ、又は、第１の送信モジュール１０は２つ以上の垂直偏波単一パルスを送信することができるとともに、第２の送信モジュール２０は２つ以上の水平偏波単一パルスを送信することができる。前記２つ以上の連続単一パルスのうちの、第１の単一パルスの幅がその後の単一パルスの幅より大きい。つまり、広いパルスの後に狭いパルスを設置することで、ブラインドエリアを解消する目的を実現して、比較的大きなブラインドエリアの発生を回避する。

具体的に実施例において、第１の送信モジュール１０及び第２の送信モジュール２０のそれぞれは、信号発生器１１と周波数変換回路１２とを備えることができる。前記信号発生器１１は、ダイレクトデジタル周波数シンセサイザＤＤＳ又はデジタルアナログコンバータＤＡを備えることができ、パルス信号を生成することに用いられる。前記周波数変換回路１２は、第１のミキサー又は周波数逓倍器を備えてもよく、もちろん、他の周波数調節装置であってもよい。

いくつかの実施例によれば、前記信号発生器１１及び前記周波数変換回路１２は一体に集積することができ、たとえば、単一のＲＦＳＯＣチップである。

一実施例において、第１の送信モジュール１０及び第２の送信モジュール２０のそれぞれは、増幅器１３とフィルター（図示せず）とを備えることができ、前記増幅器１３及び前記フィルターは直列接続した後に前記周波数変換回路１２と前記第１のストローブモジュール３０又は第２のストローブモジュール５０との間に接続される。

前記受信モジュール８は、前記信号合成モジュールと接続され、前記後方散乱エコー信号を受信する受信機を備えることができる。

又は、受信モジュール８は、アナログデジタル変換回路ＡＤ８１と、第２のミキサー８２とを備えることができ、前記アナログデジタル変換回路ＡＤ８１は前記第２のミキサー８２を介して前記信号合成モジュール７と接続され、エコー合成信号の収集転化が実現される。

あるいは、前記受信モジュール８は、前記第２のミキサー８２と前記信号合成モジュール７の出力側との間に直列接続され、チャンネルのフィルタリング増幅を実現してエコー信号を受信して、信号対雑音比を向上させる第１の低雑音増幅器８３をさらに備えることができる。

具体的な実施例において、前記トランシーバースイッチングモジュールは、第１のストローブモジュール３０と第２のストローブモジュール５０とを備え、前記第１のストローブモジュール３０は、入力側が第１の送信モジュール１０と接続され、第１のパルス信号を取得し、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナ４に伝送することに用いられ、第２のストローブモジュール５０は、入力側が第２の送信モジュール２０と接続され、第２のパルス信号を取得し、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナ６に伝送することに用いられ、前記第１のストローブモジュール３０はさらに、前記第１の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュール７に伝送し、前記第２のストローブモジュール５０はさらに、前記第２の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュール７に伝送する。前記第１のストローブモジュール３０及び前記第２のストローブモジュール５０は無線周波数スイッチ又はサーキュレーターであってもよい。

具体的な実施例によれば、前記信号合成モジュール７は、スプリッタ７１と、第２の低雑音増幅器７３と、第３の低雑音増幅器７２とを備えることができ、前記スプリッタ７１は、出力側が前記受信モジュール８と接続され、２つの入力側がそれぞれ前記第２の低雑音増幅器７３の出力側及び第３の低雑音増幅器７２の出力側と接続され、前記第２の低雑音増幅器７３の入力側及び前記第３の低雑音増幅器７２の入力側はそれぞれ前記トランシーバースイッチングモジュールと接続され、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を取得する。

具体的には、前記スプリッタ７１の２つの出力側はそれぞれ前記第２の低雑音増幅器７３及び第３の低雑音増幅器７２を介して前記第１のストローブモジュール３０及び前記第２のストローブモジュール５０と接続され、２つのエコー信号を一体に合成し、それにより第１のストローブモジュール３０及び第２のストローブモジュール５０の後にスプリッタ７１に直接接続する場合の信号対雑音比よりも高く、得られた信号対雑音比の値がスプリッタ７１のノイズ係数を超え、それにより比較的高い信号対雑音比を維持する。

本発明の上記実施例は図３に示される実施例と類似し、構造の複雑さ及び素子の規模を削減させるために、従来の二重受信モジュールのシステムを最適化し、単一の受信モジュールに設定される。また、２つの送信モジュールはそれぞれ２つの異なる偏波方向の放射アンテナに対応し、且つ２つの送信モジュールは異なる周波数の信号を送信するため、２つの偏波方向の送信波は周波数分割のみにより区別でき、時分割作業が不要で、２つの偏波方向の関連性は理想的な１に達することができ、それによりエコー信号の関連性を向上させ、監視の精度を確保する。

本発明の実施例は上記実施例の二重偏波レーダーに基づく気象レーダー監視方法をさらに提出した。

本願の実施例に係る１つ以上の技術案は、少なくとも以下の一部又はすべての技術的効果又は利点を有し、
本願の実施例に係る二重偏波レーダーは、送信モジュールを介して異なる中心周波数のパルス対信号を交互に出力して、トランシーバースイッチングモジュールを介してそれぞれ第１の偏波方向アンテナ、第２の偏波方向アンテナ及び受信モジュールを接続することにより、２つの偏波方向の監視信号の交互送信を実現して、２つの偏波信号の同時送信による交差結合を回避して、測定誤差を低減させ、さらにトランシーバースイッチングモジュールを介して第１の偏波方向エコー信号及び第２の偏波方向エコー信号を受信モジュールに送信し、エコー信号の受信を完了し、レーダー構造の最適化を実現し、１つの受信チャンネル構造を減少させて、レーダー構造の規模及び複雑さを大幅に削減し、バッチで大規模な使用を促進し、同時に、同一の送信モジュールにより、各送信周期において、パルス対信号を短い間隔で連続的に送信するか、又は異なる送信モジュールにより、周波数が異なるパルス信号を同時に送信することにより、従来のＡＨＶシステムでの交互送信モードの送信時間間隔が長いことに起因するエコー信号の関連性が悪いという欠陥を解消する。それにより、監視の精度を確保し、さらに、２つの偏波方向のエコーが混ざり合って判別しにくいという問題を回避するために、２つの偏波方向のパルスに対して異なる無線周波数及び中間周波数を用いて、交互送信モードでの高関連性及び二重偏波ターゲットの区別を実現し、優れたレーダー監視性能を実現する。一方では、パルス幅が異なる連続パルス対を送信するように設定することによって、広いパルス対を使用してより長い距離のライブラリをカバーすることができ、狭いパルス対を使用して広いパルス対のブラインドエリアが長すぎるという問題を解決することにより、構造の最適化による派生的な欠陥を解決して、構造を最適化すると同時に、優れたレーダー監視性能を有する。

なお、上記の具体的な実施形態は本発明の技術案を説明するものに過ぎず、制限するものではなく、実例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者が理解すべきなのは、本発明の技術案の精神及び範囲から逸脱せずに、本発明の技術案への補正又は同等置換は、いずれも本発明の請求の範囲に含まれるべきである。

Claims (12)

1. 二重偏波レーダーであって、送信モジュール（１）と、受信モジュール（８）と、トランシーバースイッチングモジュールと、第１の偏波方向アンテナ（４）と、第２の偏波方向アンテナ（６）と、を備え、
   前記送信モジュール（１）は、無線周波数が異なる第１のパルス信号及び第２のパルス信号を送信することに用いられ、
   前記受信モジュール（８）は、第１のパルス信号及び第２のパルス信号の後方散乱エコー信号を受信することに用いられ、
   前記トランシーバースイッチングモジュール（２、３、５、３０、５０）は、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナ（４）に伝送し、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナ（６）に伝送し、第１の偏波方向エコー信号及び第２の偏波方向エコー信号を前記受信モジュール（８）に伝送することに用いられ、
   前記第１の偏波方向アンテナ（４）は、前記第１のパルス信号を送信して、前記第１の偏波方向エコー信号を受信することに用いられ、
   前記第２の偏波方向アンテナ（６）は、前記第２のパルス信号を送信して、前記第２の偏波方向エコー信号を受信することに用いられ、
   前記二重偏波レーダーは、
   前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を受信して、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を後方散乱エコー信号に合成した後に前記受信モジュール（８）に送信するための信号合成モジュール（７）をさらに備え、
   前記送信モジュール（１）は、パルス対信号を生成することに用いられ、
   前記パルス対信号は、
   第１のパルス対のパルス幅が他のパルス対のパルス幅より大きい２つ以上のパルス対を含み、
   前記パルス対は、時間的に隣接し、無線周波数が異なる前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号から構成され、前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号との間の時間間隔は各パルスのパルス幅以下であり、前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号は交互に送信する、二重偏波レーダー。
2. 前記送信モジュール（１）は、信号発生器（１１）と、周波数変換回路（１２）とを備え、
   前記信号発生器（１１）は、同じ波形の前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を生成することに用いられ、
   前記周波数変換回路（１２）は、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を異なる無線周波数の２つの無線周波数信号に変換した後に前記トランシーバースイッチングモジュールに伝送することに用いられる、請求項１に記載の二重偏波レーダー。
3. 前記送信モジュール（１）は、信号発生器（１１）と、周波数変換回路（１２）とを備え、
   前記信号発生器（１１）は、同じ前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を生成することに用いられ、
   前記周波数変換回路（１２）は、前記第１のパルス信号及び前記第２のパルス信号を異なる無線周波数の２つの無線周波数信号に変換した後に前記トランシーバースイッチングモジュールに伝送することに用いられる、請求項１に記載の二重偏波レーダー。
4. 前記トランシーバースイッチングモジュール（２、３、５）は、第１のストローブモジュール（２）と、第２のストローブモジュール（３）と、第３のストローブモジュール（５）とを備え、
   前記第１のストローブモジュール（２）は、入力側が前記送信モジュール（１）と接続され、前記パルス対信号を取得して、前記第２のストローブモジュール（３）をストローブして、前記第１のパルス信号を前記第１の偏波方向アンテナ（４）に伝送するか、又は前記第３のストローブモジュール（５）をストローブして、前記第２のパルス信号を前記第２の偏波方向アンテナ（６）に伝送することに用いられ、
   前記第２のストローブモジュール（３）はさらに、前記第１の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュール（７）に伝送し、
   前記第３のストローブモジュール（５）はさらに、前記第２の偏波方向エコー信号を受信して前記信号合成モジュール（７）に伝送する、請求項１に記載の二重偏波レーダー。
5. 前記第１のストローブモジュール（２）は無線周波数スイッチであり、前記第２のストローブモジュール（３）及び前記第３のストローブモジュール（５）は無線周波数スイッチ又はサーキュレーターである、請求項４に記載の二重偏波レーダー。
6. 前記第１のパルス信号と前記第２のパルス信号との間の時間間隔はｌｕｓ以下である、請求項１に記載の二重偏波レーダー。
7. 前記信号発生器（１１）は、ダイレクトデジタル周波数シンセサイザＤＤＳ又はデジタルアナログコンバータＤＡを備える、請求項２又は３に記載の二重偏波レーダー。
8. 前記周波数変換回路（１２）は、第１のミキサー又は周波数逓倍器を備える、請求項７に記載の二重偏波レーダー。
9. 前記信号発生器（１１）及び前記周波数変換回路（１２）は一体に集積されている、請求項７に記載の二重偏波レーダー。
10. 前記受信モジュール（８）は、
    前記信号合成モジュール（７）と接続され、前記後方散乱エコー信号を受信する受信機を備える、請求項１に記載の二重偏波レーダー。
11. 前記受信モジュール（８）は、第２のミキサー（８２）と、前記第２のミキサー（８２）を介して前記信号合成モジュール（７）と接続されるアナログデジタル変換回路（８１）とを備える、請求項１に記載の二重偏波レーダー。
12. 前記信号合成モジュール（７）は、スプリッタ（７１）と、第２の低雑音増幅器（７３）と、第３の低雑音増幅器（７２）とを備え、
    前記スプリッタ（７１）の出力側は前記受信モジュール（８）と接続され、
    前記スプリッタ（７１）の２つの入力側はそれぞれ、前記第２の低雑音増幅器（７３）の出力側及び第３の低雑音増幅器（７２）の出力側と接続され、
    前記第２の低雑音増幅器（７３）の入力側及び前記第３の低雑音増幅器（７２）の入力側はそれぞれ、前記トランシーバースイッチングモジュール（２、３、５）と接続され、前記第１の偏波方向エコー信号及び前記第２の偏波方向エコー信号を取得する、請求項１に記載の二重偏波レーダー。

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