[发明专利]一种基于两单元时间调制阵列的雷达系统

权利要求书

1.一种基于两单元时间调制阵列的雷达系统，其特征在于，包括：

天线阵列(1)，所述天线阵列(1)为两个，均用于向空间发射雷达脉冲信号和从空间接收目标回波信号；

单刀单掷射频开关(2)，所述单刀单掷射频开关(2)为两个，并分别与两个天线阵列(1)对应连接；当处于发射状态时，两个单刀单掷射频开关均处于闭合状态，将雷达脉冲信号馈入两个天线阵列(1)并向空间发射；当处于接收状态时，两个单刀单掷射频开关均处于调制状态，轮流接通两个天线阵列(1)上接收到的目标回波信号；

功分器(3)，与两个单刀单掷射频开关(2)相连接，当处于发射状态时，功分器(3)将待发射雷达脉冲信号的能量等分成两份，分别通过两个单刀单掷射频开关(2)馈入对应的天线阵列(1)发射；当处于接收状态时，功分器轮流接收两个天线阵列(1)接收的目标回波信号并馈入接收支路；

单刀双掷射频开关(4)，与功分器(3)相连接，用于选通雷达脉冲信号的发射和接收状态；

功率放大器(5)，连接于单刀双掷射频开关(4)的接收端，用于放大雷达脉冲信号；

低噪声放大器(6)，连接于单刀双掷射频开关(4)的发射端，用于对接收到的目标回波信号进行低噪声放大；

混频器(7)，所述混频器(7)为两个，并分别与功率放大器(5)和低噪声放大器(6)相连接，用于对发射和接收的信号进行上变频和下变频；

本振(8)，连接于两个混频器(7)之间，用于为混频器(7)提供参考信号；

低通滤波器(9)，所述低通滤波器(9)为两个，并分别与两个混频器(7)对应连接，其中，发射支路上的低通滤波器还与数模转换器(10)相连接，用于滤除数模转换器(10)中产生的谐波分量，接收支路上的低通滤波器用于滤除下变频中产生的高频分量；

数模转换器(10)，与发射支路上的低通滤波器相连接，用于将发射支路上的低通滤波器产生的数字中频信号转换为模拟中频信号；

模数转换器(11)，与接收支路上的低通滤波器相连接，用于将接收支路上的低通滤波器接收的模拟中频信号转换为数字信号；

控制及信号处理单元(12)，用于对单刀单掷开关和单刀双掷开关进行控制、产生雷达脉冲信号、对接收信号的频谱特征进行分析以及估计接收信号的入射方向。

2.根据权利要求1所述的基于两单元时间调制阵列的雷达系统，其特征在于，所述控制及信号处理单元(12)包括：

控制模块，用于控制单刀双掷开关的状态以及对两个单刀单掷开关进行状态控制和调制；

信号发射模块，用于产生雷达脉冲信号；

信号处理模块，用于对接收信号的频谱特征进行分析，并估计接收信号的入射方向。

3.根据权利要求1或2所述的基于两单元时间调制阵列的雷达系统，其特征在于，包括如下参数：

T：雷达的脉冲重复时间；

τ：雷达的脉冲持续时间；

Δt：目标回波相对于发射脉冲的时延；

Tp：单刀单掷射频开关的调制周期；其中，在前半个周期，接收支路接通两个天线阵列中的其中一个，在后半个周期，接收支路接通两个天线阵列中的另一个。

4.根据权利要求3所述的基于两单元时间调制阵列的雷达系统，其特征在于，所述信号处理模块对接收信号的频谱特征进行分析以及对接收信号入射方向的估计，具体为：

由目标回波相对于发射脉冲的时延能够计算目标相对于雷达系统的距离R：

R = c Δ t 2 - - - ( 1.1 ) ]]>

其中，c为真空中的光速；

设发射脉冲的载波频率为Fc，则目标回波信号经单刀单掷射频开关进行周期性调制后，产生载波频率为Fc的基波分量，以及载波频率为Fc±kFp的谐波分量，其中，k为谐波的阶数，Fp为射频开关的切换频率；设射频本振产生频率为Fo的单频信号，经过混频器和低通滤波器后，接收信号中包含载波频率为Fc-Fo的基波分量，以及载波频率为Fc-Fo±kFp的谐波分量；经过傅里叶变换后，计算出基波分量为α0，第一次谐波分量为α1，则目标回波信号的入射方向的相对于两单元天线阵列的法向偏移角度θ为：

θ = a r c s i n ( 2 K D a r c t a n πα 1 2 α 0 ) - - - ( 1.2 ) ]]>

其中，D为两天线单元之间的距离，K为对应于载波频率Fc的波数，即：

K = 2 πF c c - - - ( 1.3 ) . ]]>