[发明专利]基于单元级数字阵列的MST雷达系统及信号收发方法

权利要求书

1.一种基于单元级数字阵列的MST雷达系统，其特征在于，包括：

多个天馈单元，每个所述天馈单元通过天线振子向外界发射电磁波信号以及接收外界反射的回波信号；

多个数字收发通道，每个所述数字收发通道与所述天馈单元一一对应，用于独立生成向外界发射的电磁波信号，以及独立传输每个所述天馈单元接收到的回波信号；

数字波束形成单元，分别与每个所述数字收发通道相连，用于对每个数字收发通道接收到的回波信号进行指向性规定以生成具有特定指向性的数字波束；

信号处理单元，与所述数字波束形成单元相连，用于对接收到的所述数字波束进行处理和计算，以得到气象特征；

主控单元，分别与所述多个数字收发通道、所述数字波束形成单元和所述信号处理单元相连，以发送相应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的MST雷达系统，其特征在于，所述数字收发通道包括发射通道和接收通道：

所述发射通道用于生成幅值和向为受控的电磁波信号，将所述电磁波信号从数字形式转换为模拟形式，并进行滤波放大；

所述接收通道与所述天馈单元中对应的天线振子相连，用于接收所述回波信号，对所述回波信号进行滤波放大，并将所述回波信号从模拟形式转换为数字形式。

3.根据权利要求2所述的MST雷达系统，其特征在于，所述发射通道包括波形产生电路、DA转换器、第一放大器、功放模块、环形滤波器；所述波形产生电路根据控制信号产生频率、相位受控的数字信号，所述DA转换器将数字信号转化为模拟信号，所述第一放大器对模拟信号进行放大和滤波，所述功放模块用于放大接收到的电磁波信号，所述环形滤波器用于控制所述电磁波信号单向传输；

所述接收通道包括限幅低噪声放大模块、滤波器、第二放大器、AD转换器；所述限幅低噪声放大模块对接收到的回波信号进行限幅和放大，所述滤波器对所述限幅低噪声放大模块输出的回波信号进行滤波，所述第二放大器用于对所述滤波器输出的回波信号进行进一步放大，所述AD转换器用于对所述第二放大器输出的回波信号进行采样以转化为数字信号。

4.根据权利要求2所述的MST雷达系统，其特征在于，还包括频率源和标定模块，所述频率源分别与所述多个数字收发通道相连，用于确定所述多个数字收发通道的发射频率和接收频率；所述标定模块分别与所述多个数字收发通道相连，用于确定每个所述发射通道的相位偏移和所述接收通道的相位偏移，根据相位偏移对发射的电磁波信号和接收的回波信号进行相应补偿。

5.根据权利要求1所述的MST雷达系统，其特征在于，所述信号处理单元包括第一处理单元、第二处理单元和显示单元；

所述第一处理单元用于对接收到的回波信号执行相干积累计算、脉冲压缩计算、傅里叶变换、相关函数计算和非相干积累计算，以得到第一处理信号；

所述第二处理单元用于对所述第一处理信号进行功率谱/相关函数数据进行识别、合成计算，获取风速、风向等信息，得到风羽图、风矢图、表格；

所述显示单元用于显示所述风羽图、风矢图、表格。

6.根据权利要求2所述的MST雷达系统，其特征在于，所述天馈单元和所述数字收发通道的个数为384个，每个所述天馈单元与其中一个所述数字收发通道一一对应；所述数字波束形成单元分别与384个所述数字收发通道相连。

7.一种MST雷达的信号接收方法，其特征在于，包括以下步骤：

多个天馈单元通过天线振子分别接收空间散射的回波信号，并将所述回波信号传送给相应的数字收发通道；

每个数字收发通道接收来自相应天线振子的回波信号，对所述回波信号进行滤波、放大以及模数转换处理；

数字波束形成单元接收每个所述数字收发通道处理后的回波信号，对接收到的所述回波信号进行指向性规定以生成具有特定指向性的数字波束；

信号处理单元接收所述数字波束形成单元生成的所述数字波束，对所述所述数字波束进行处理和计算，以得到气象特征数据。