[发明专利]数字阵列式MST雷达及信号收发方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种雷达技术，尤其是一种数字化气象雷达及其信号的收发方法，具体地说是一种数字阵列式MST雷达及信号收发方法。

背景技术

MST（中层—同温层—对流层）雷达是一种工作在VHF频段（一般在50MHz左右）上的高灵敏度相控阵雷达，主要用于测量中层（最高高度超过100km）、同温层及对流层的大气风场。从上世纪80年代以来，探测中层大气的雷达技术和分析方法不断完善，发射机开始采用全固态发射技术。

目前国际上共有20多个MST雷达站在运转，这些雷达分为两种体制，一种是采用高功率集中发射体制，另一种是采用分布式发射体制。这两种体制的MST雷达在形成雷达波束时都是采用馈线移相合成技术，因此现有的MST雷达存在模拟移相器移相精度难保证、尺寸较大及可靠性差、维修不便，天线阵面加权复杂等问题，对此尚无好的解决方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有的MST雷达存在移相精度难保证、结构复杂、可靠性差、维修不便等问题，发明一种利用数字技术为主设计的数字阵列式MST雷达，同时提供这种雷达的信号收发方法。

本发明的技术方案之一是：

一种数字阵列式MST雷达，其特征是它包括天线单元1、末级收发组件模块2、馈线网络矩阵3、数字收发组件模块4、频率源5、数字波束合成模块6、信号处理机7和数据处理机8，所述的频率源5的输出与数字收发组件模块4的发射信号输入端相连，数字收发组件模块4的发射信号输出端与馈线网络矩阵3的发射信号输入端相连，馈线网络矩阵3的发射信号输出端与末级收发组件模块2的发射信号输入端连接，末级收发组件模块2的发射信号输出端与天线单元1的信号发射端相连接；天线单元1的信号接收端与末级收发组件模块2的信号接收输入端相连，末级收发组件模块2的信号接收输出端通过馈线网络矩阵3与数字收发组件模块4上的接收信号输入端相连，数字收发组件模块4上的接收信号输出端与数字接收机的输入端相连，数字接收机的输出端与数字波束合成模块6的输入端相连，数字波束合成模块6的输出端与信号处理机7的输入端相连，信号处理机7的输出端与数据处理机8的输入端相连，数据处理机8的输出端与远程终端9和系统监控装置10的输入端相连。

所述的天线单元1为八木天线，天线单元共有576（24×24）个天线振子；所述的末级收发组件模块2数量为576（24×24）个；所述的数字收发组件模块4的数量为24个。

本发明的技术方案之二是：

一种数字阵列式MST雷达的信号发射方法，其特征是它包括以下步骤：

（1）首先由频率发生源产生源信号，所述的源信号输入数字收入组件模块的直接数字式频率合成器（DDS）通道，经频率组合产生所需的工作频率信号；每个DDS通道的工作频率信号经DDS移相后激励输出；每路输出的幅度相等，插入相位差由软件修正，DDS的差相移由指令控制；

（2）数字收发组件模块激励输出的信号通过馈线电缆馈入数字收发组件模块中的T/R收发开关，T/R收发开关掷在发射态；每个T/R收发开关发射路经相等的功率增益后输出一定功率的信号到输出端口。每个T/R收发开关有两个输出端口，分别为行输出和列输出端口；由波控控制所有T/R收发开关的发射功率馈至其中的一个端口或另一个端口；

（3）由所述的T/R收发开关输出的功率信号通过馈线馈至行扫描或列扫描网络矩阵，这些馈线网络的幅度相位相同；

（4）馈线网络矩阵再将信号输出到末级收发组件模块中；

（5）在末级收发组件模块（576个T/R组件）中，每个组件都将输入的发射信号放大到要求的发射功率，通过大功率开关馈到每个天线振子上；

（6）最后由天线振子将信号发射到空中，进行空间合成，照射目标。

本发明的技术方案之三是：

一种数字阵列式MST雷达的信号发射方法，其特征是它包括以下步骤：

（1由天线单元中的天线振子接收由空间散射回来的回波信号，通过馈线馈给末级收发组件模块；

（2）每个末级收发组件模块的接收通道都含有一个固定增益的低噪声放大器，目的是改善系统噪声系数；

（3）将末级收发组件模块中经过预放大的回波信号通过馈线系统馈至24路行扫描或24路列扫描馈线网络矩阵模块中，在馈线网络矩阵模块中完成回波信号的功率合成；

（4）将合成后的回波信号再经过馈线馈至数字收发组件模块中的T/R收发开关中，此时的T/R收发开关掷在接收态；