[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

说明书

本发明提出一种基于单元级数字阵列的MST雷达系统及信号收发方法。所述雷达系统包括：多个天馈单元，每个所述天馈单元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，以及独立传输所述回波信号；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。

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，具体涉及一种基于单元级数字阵列的MST雷达系统及信号收发方法。

背景技术

MST雷达(中间层-平流层-对流层雷达)是利用大气折射率变化对电磁波的散射获取风场、电子密度等信息的大型地基遥感设备。MST雷达一般工作在VHF频段，探测高度涵盖中间层、平流层、对流层，回波信号较微弱，一般采用大功率、大孔经的阵面。

中国发明专利申请CN102141619A公开了一种数字阵列式MST雷达，可以分为模拟和数字两大部分。其中模拟部分含有天线单元(576个)、末级收发组件模块(576)个以及馈线网络；数字部分包括数字T/R模块(24个)、DBF波束形成单元、信号处理机、数据处理机及系统监测模块。对比文件1中数字T/R模块同时控制24个天线单元，这24个天线单元具有统一的相位参数，无法进行灵活单独的设置，从而使得探测波束指向固定，功能单一，难以满足探测多样化的需求。另外，现有技术中的功分馈电网络复杂，系统馈电损耗高，导致扫描效率不高，可靠性差。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的探测波束指向固定、馈电网络复杂、可靠性差的缺陷，从而提供一种基于单元级数字阵列的MST雷达系统及信号收发方法。

为实现上述目的，本发明提出一种基于单元级数字阵列的MST雷达系统，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，分别与所述每个数字收发通道相连，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。

示例性地，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。

示例性地，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；