[发明专利]能够检测高仰角处目标的二次雷达

说明书

背景技术

本发明涉及能够检测高仰角处目标的二次雷达。

空中交通管制雷达通常不能覆盖处于地平线方向和天顶方向之间的所有仰角。雷达天线的相位中心以上的非覆盖区域形成一个被称为静锥的锥体。该静锥可以影响若干空中交通管制雷达的功能。

“En-route”雷达的特征在于在其最大辐射方向上有很长的射程。通过使“En-route”雷达不受地势障碍的约束，在高空地点安装该雷达保证了其利用这种低仰角射程性能的能力。对于这些雷达来说，静锥可能被视为太大(例如，在25km处商业航班(FL 330)的巡航高度对应于25°的仰角)。静锥也可能对机场雷达造成问题。实际上，在这两种情况下，静锥包括这样的差距：

-高空长时间飞行(En-route配置)；

-没有这么长的时间但针对中空的机动飞行(机场配置)。

通常，原则上空中交通管制雷达(也被称为ATC雷达)的天线因此是具有以下四个目的的LVA(大垂直孔径)型的天线：

-“En-route”使用的大的最大增益(远程)，在5°和10°的仰角之间典型地为27dB，

-方位角的细长主波束(对应于8m的天线宽度常规为2.5°)，以用于确保精度并限制污染的影响。

-大幅下降到地面，以用于在机场配置中保护自身免受邻近建筑物的反射(例如几十米的塔)，例如，针对从0°到-10°的仰角具有每度2dB的增益下降。

-最后是发送或接收的水平，对于长途航班(高度稳定)来说具有准恒定的目标，通常为5°至40°。

由于民用空中交通管制(ATC)部门的天线适于空中监控，所以其示出余割平方辐射模式：这样的模式使得可以在垂直平面上分布在方位角量子的单次探测中所辐射的能量。该辐射模式使得可以获得描述恒定高度轨迹的目标的相对恒定幅度的接收信号。图1示出了使用这种类型的天线的ATC雷达的天线的典型增益。更具体地，图1通过曲线10示出了由仰角参数化并被投射到距离-高度图中的天线增益。

对于例如这样的余割平方模式，并且在根据恒定高度轨迹穿过的区域中，天线增益G基本上变化为仰角β的余割平方，即G(β)≈cosec²β，也就是说，该增益的变化补偿了关闭影响，以便在这一部分轨迹上保持恒定的接收信号水平。此外，在高于飞行器飞行上限的高度对空域进行监控是无用的。

实际上，确切地说，静锥20被设想为用于设计天线的自由度。特别地，确切地说需求将涉及超过大约50°的仰角的保证衰减。图2示出了常规LVA天线的总和通路21和控制通路22(每个关于其相应的最大值成比例)的仰角图。该图示出在高仰角处(角度超过50°)天线增益直线下降。

因此，ATC领域当前使用的天线显然不能用于处理静锥中的目标。

因此，用于减轻ATC雷达常见的这种事件的状态的系统级的解决方案在于使用双雷达覆盖。这两个雷达相当紧靠，使得可以各自确保在另一个雷达的静锥中进行检测。

发明内容

本发明的目的尤其在于减轻该缺陷。出于这个目的，本发明的主题是能够检测静锥中的高仰角处的目标的二次雷达，其配备有具有三个辐射模式(总和模式、差分模式以及分配给控制功能的模式)的主天线，该三个辐射模式与所述天线相对应，所述雷达还包括：

-固定在所述天线上方的辅助天线设备，其由天线和位于所述天线后部的后部辐射元件组成；

-以及耦接装置，所述辅助天线设备：

o具有三个辐射模式：总和模式、差分模式以及分配给控制

功能的模式，由所述后部辐射元件来确保所述控制模式；

o被倾斜，以便保证其总和模式在表征所述静锥的仰角域

(例如，在60°与90°之间)中的最大增益；

由所述后部元件确保的所述控制模式以90°的仰角示出与辅助天线设备的所述天线的总和模式的增益相等的增益，并且然后示出超过90°的仰角最大增益，所述耦接装置确保所述天线的三个辐射模式与所述辅助天线设备的三个辐射模式的耦合。

例如，辅助天线设备的所述天线是悬臂型。

例如，通过分别改变所述天线的倾斜度和这两个天线之间的耦合系数，在仰角和增益上相对所述主天线的模式对辅助天线设备的所述天线的总和模式的位置进行调整。

例如，通过改变仰角元件的数量来对辅助天线设备的所述天线的总和模式的侧翼的陡度进行调整。

例如，通过在垂直平面上改变所述后部元件的倾斜度在仰角上对由所述后部元件确保的控制模式的位置进行调整。

例如，所述主天线由具有宽垂直孔径的LVA型天线和后部辐射元件组成。