[实用新型]一种超高频雷达天线阵列方向图测量装置

说明书

技术领域

本实用新型属于雷达技术领域，尤其涉及一种超高频雷达天线阵列方向图测量装置。

背景技术

超高频雷达可用于河流流速的远程测量，基于Barrick推导的水面一阶散射方程和流速引起的多普勒频移可以推算出流速的大小，然而流速具体在河道哪个方位则需要进行回波到达角估计，常用的估计方法有波束形成、多重信号分类(MUSIC)算法、子空间类算法等。然而这些算法均需要精确的天线阵列导向矢量，如果导向矢量不准确，则会出现角度估计偏差。而天线阵列导向矢量受到阵列周围电磁环境、温度、建筑物等影响，往往表现出不稳定的特性。阵列方向图决定了其导向矢量，因此准确的测量和计算天线阵列的方向图是计算阵列导向矢量的前提。

阵列方向图测量方法分为有源测量和无源测量，有源测量是使用信号源发射待测信号绕阵列旋转一周，然后计算阵列的幅度和相位，继而得到阵列方向图，无源测量则是利用雷达的回波特性对阵列的方向图进行估计。相对于有源测量方式，无源测量的精度要低很多，且受到环境影响较大。传统的有源测量方法主要是将信号源放在船上，驾驶船绕着天线阵列行驶，同时记录船所在的位置，该方法很不灵活，且不能在线式测量，对操作人员的要求较高。

实用新型内容

针对背景技术存在的问题，本实用新型提供一种超高频雷达天线阵列方向图测量装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种超高频雷达天线阵列方向图测量装置， 包括信号发生装置和待测量超高频雷达系统；

信号发生装置包括单片机、信号源、GPS模块、无线串口1、发射天线、串口天线1和电源模块；单片机分别与信号源、GPS模块连接，信号源与发射天线连接，GPS模块、无线串口1和串口天线1依次连接；

待测量超高频雷达系统包括依次连接的接收天线阵列、超高频接收机、无线串口2和串口天线2。

所述信号源采用AD9910作为核心器件，产生340MHz单频信号经过放大滤波后输入到发射天线。

所述发射天线为鞭状全向天线，长度为34cm，天线增益为5dBi。

所述单片机采用TI公司超低功耗处理器MSP430G2553，工作电流小于2mA。

所述GPS模块选用Trimble公司的Thunderbolt E系列，在开阔环境下定位精度达到±5米。

所述无线串口1和无线串口2均采用zigbee模块，发射功率为250mW，最远传输距离达到1千米。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点和有益效果：

1、本实用新型电路结构简单、体积小、重量轻，可以固定在小型无人机上，操作人员遥控无人机即可完成阵列方向图的测量。

2、本实用新型将位置信息通过无线串口实时上传给雷达，因此雷达可以在线式计算出阵列的方向图。

附图说明

图1为本实用新型的结构简图。

图2为本实用新型应用在实际测量中雷达收到的回波谱。

图3为本实用新型测量得到的天线阵列方向图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

如图1所示本实用新型包括信号发生装置和待测量超高频雷达系统，信号发生装置由单片机、信号源、GPS模块、无线串口1、发射天线、串口天线1和电源模块组成，其中单片机、信号源和发射天线依次连接，单片机、GPS模块、无线串口1和串口天线1依次连接。待测量超高频雷达系统由依次连接的接收天线阵列、超高频接收机、无线串口2和串口天线2组成。

信号源采用AD9910作为核心器件，产生340MHz单频信号经过放大滤波后输入到发射天线。发射天线使用鞭状全向天线，长度为34cm，天线增益为5dBi。单片机使用TI公司超低功耗处理器MSP430G2553，工作电流小于2mA。GPS模块选用Trimble公司的Thunderbolt E系列，在开阔环境下定位精度达到±5米。无线串口使用zigbee模块，发射功率为250mW，最远传输距离达到1千米。

在本实施例中，将本实用新型固定在船只上，驾驶船只绕着天线阵列行驶。单片机完成信号源和GPS模块的初始化，配置信号源工作在单频模式，输出340MHz、20dBm的单频信号，GPS模块实时地将位置信息通过无线串口传输到雷达，雷达根据位置信息确定当前波达方向，并将阵列接收到的信号相对于第一个天线归一化，即可得到阵列的幅度信息和相位信息，也就是阵列方向图。