[发明专利]一种收发分置连续波相控阵雷达系统及其波束控制方法

说明书

本发明公开了一种收发分置连续波相控阵雷达系统及其波束控制方法，该系统的阵列天线结构布局选择四阵列结构布局，每一阵列方位覆盖90°范围，且收发阵面分置，间隔45°交替设置；方法为：根据阵列天线结构布局，确定相控阵雷达空间坐标系下的阵列方位向扫描范围；根据相控阵雷达空间坐标系下的俯仰向扫描范围，确定最佳阵面倾角以及阵列天线几何构型；确定阵列天线方位向单元间距和俯仰向单元间距；确定阵列天线方位向单元数和俯仰向单元数；在正弦空间坐标系下确定波位编排；在相控阵雷达球坐标系下确定波束分布；控制阵列天线单元幅度和相位，形成发射波束和接收波束。本发明解决了连续波雷达泄露信号抑制问题，提高了连续波雷达探测性能。

技术领域

本发明涉及雷达系统设计技术领域，特别是一种收发分置连续波相控阵雷达系统及其波束控制方法。

背景技术

相控阵雷达能够完成目标搜索、跟踪、探测和识别等多种任务，能同时监视和跟踪多个目标，因而在防空警戒、多目标弹道测量等领域得到了广泛的应用。传统脉冲调制相控阵雷达，发射机采用磁控管结构，存在体积大、效率低、且脉冲宽度和调制带宽难以调节等缺点。

近年来，随着先进固态器件技术的发展，采用全固态发射机的有源相控阵雷达具有体积小、重量轻、可靠性高和成本低等特点。基于收发分置连续波调制的有源相控阵雷达可发射灵活易变的大占空比波形，能够大大降低雷达峰值辐射功率，具有良好的低截获性能，同时可消除距离盲区，其关键在于连续波雷达泄露信号抑制技术。

目前，连续波雷达泄露信号抑制采用射频对消和空间隔离技术。射频对消技术通过耦合发射机的输出信号作为对消信号，可防止强泄露信号造成雷达接收前端饱和。该技术仅对消发射泄露信号，而不能抑制发射信号边带噪声。泄露到接收机内的发射信号边带噪声功率N_leak(dBW)可表示为N_leak＝P_CW+η+B_n-D_g，式中，P_CW(dBW)表示发射信号功率，η(dBc/Hz)表示发射信号相位噪声，B_n(dBHz)表示检测带宽，即傅里叶变换后子滤波器带宽，D_g(dB)表示收发天线隔离度。例如，当P_CW＝20dBW，η＝-120dBc/Hz，为防止发射信号边带噪声抬高接收机噪底，要求发射信号边带噪声功率低于接收机噪声功率，即要求：20dBW-120dBc/Hz+B_n-D_g≤-204dBW/Hz+B_n，得到D_g≥104dB，表明收发天线隔离度至少为104dB才能满足系统设计要求。因此，提高收发天线隔离度成为连续波雷达泄露信号抑制的关键，现有的连续波相控阵雷达系统存在的问题为：收发天线隔离度较低，制约了连续波雷达探测能力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种收发分置连续波相控阵雷达系统及其波束控制方法，利用45°间隔放置的收发阵面增加收发天线空间距离，实现发射信号和接收信号的高隔离度，解决连续波雷达泄露信号抑制问题，提高连续波雷达探测性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种收发分置连续波相控阵雷达系统，该系统的阵列天线结构布局选择四阵列结构布局，每一阵列方位覆盖90°范围，并且收发阵面分置，发射阵、接收阵间隔45°交替设置；

阵列天线的最佳阵面倾角以及阵列天线几何构型，根据相控阵雷达空间坐标系下的俯仰向扫描范围确定；

阵列天线方位向单元间距和俯仰向单元间距，根据最佳阵面倾角以及相控阵雷达空间坐标系下方位向扫描范围和俯仰向扫描范围确定；

阵列天线方位向单元数和俯仰向单元数，根据阵列天线方位向单元间距和俯仰向单元间距以及方位向波束宽度和俯仰向波束宽度的要求确定；

正弦空间坐标系下的波位编排，根据相控阵雷达正弦空间扫描区域范围，在正弦空间坐标系下确定；