[发明专利]用于多功能雷达和通信的宽带发射机/接收机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽带多功能发射机和接收机装置，优选地用于以VHF、UHF或在微波频带中进行发射和接收的宽带多功能发射机和接收机装置。这样的装置可以同时地并且在相同的频带中用作雷达、监视和通信系统。

背景技术

以最简单的形式，现有技术的连续波CW雷达发射单频连续波。通过测量回波信号的多普勒频移，CW雷达可以确定被检测物体的速度。通过在CW雷达中对连续波的线性调频（锯齿），设置经调频的连续波FMCW雷达系统。CW的调频具有还可以确定到被检测物体的距离的优点。从US 3,789,398已知这样的FMCW雷达系统。FMCW雷达主要通过以下事实而得到启发：该事实是其将雷达传输信号的峰值平均功率比最小化。因此，其应用是作为低音雷达（whispering radar）用于阻挠雷达信号的检测。

然而，FMCW雷达局限于所述雷达功能并且缺乏任何多功能的能力。

此外，FMCW雷达在其雷达功能与环境信号之间表现出差的信号共处（cohabitation）。

因此，需要有改进的发射机／接收机装置，从而消除上述缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于发射和接收电磁波的创造性的宽带发射机/接收机装置以及用于发射和接收宽带电磁波的方法，其中，在一定程度上避免了前面提到的问题。通过权利要求1的特征部分的特征实现该目的，其中，所述发射机/接收机装置包括连接至发射机的数字任意波形发生器AWG，并且其中所述波形发生器被配置成在给定带宽内生成任意波形。所述发射机／接收机装置还包括：被配置成发射发射机信号并接收入射信号的天线装置、以及被配置成接收接收机信号的接收机。所述发射机／接收机装置还包括连接到所述天线装置、所述发射机和所述接收机的模拟隔离器。所述模拟隔离器适于将所述发射机信号从所述发射机路由到所述天线装置以及将所述入射信号从所述天线装置路由到所述接收机，并且将所述发射机信号与所述接收机信号隔离。所述接收机适于借助于至少所述隔离器、所述天线装置和所述发射机的至少一个数字模型来消除所述接收机信号中的任何残余的发射机信号。

还通过权利要求17的特征部分实现所述目的，其中，所述方法包括步骤：借助于连接至发射机的数字任意波形发生器AWG在给定带宽内生成任意波形；将发射机信号从所述发射机路由到天线装置并且将所述天线装置上的入射信号路由到接收机；以及借助于连接至所述天线装置、所述发射机和所述接收机的模拟隔离器将所述发射机信号与所述接收机信号隔离；借助于至少所述隔离器、所述天线装置和所述发射机的至少一个数字模型消除所述接收机信号中的任何残留的发射机信号。

通过实施从属权利要求的特征中的一个或多个特征来实现另外的优点。

创造性的宽带发射机／接收机装置用作多功能雷达、监视和通信系统的核心。当例如在小型或中型无人驾驶空运交通工具UAV应用上需要紧凑型设备时，该系统由于其出色的泄露消除而是特别合适的。该创造性的发射机／接收机装置与脉冲雷达设备相比还有减小的重量和体积，并且其中利用CW雷达降低了发射机峰值功率。

本发明意图将雷达功能与电磁信号接收和发射的其他用途结合。基本要求是所述雷达不是如普通雷达那样是脉冲的而是基于连续波形原理而工作，即如FMCW雷达那样。然而，与FMCW雷达相比，本发明的特有的想法是波形必须被允许是任意的并且例如波形被调制成用作通信信号，同时仍然满足其作为雷达传输信号的作用。在这方面，已知的FMCW雷达设计几乎没用。实际上，连续波雷达的主要挑战是实现发射与接收之间的隔离并且在本发明中实现发射与接收之间的隔离的方法与FMCW雷达的实现发射与接收之间的隔离的方法非常不同。

根据本发明的创造性的宽带发射机／接收机装置的多功能能力包括提供：

1.提供微波和／或低频合成孔径雷达SAR的雷达功能；

2.信号环境的被动监视以确立正在进行的发射；

3.将由发射机/接收机装置获取的雷达数据和/或被动监视数据以下行链路的方式传输的通信能力；

4.不同的位置／物体之间（例如地面单元之间）的通信中继服务，用于扩展地面通信链路的范围。

该构思中的宽带意味着系统覆盖至少倍频程量级的带宽，而中心频率是从VHF至最高在微波区域（即50MHz-5GHz）内的任何频率。