[发明专利]基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置及其探测方法

权利要求书

1.一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，其特征在于：包括稀疏阵圆形相控阵天线模块、馈线模块、收发模块、综合处理模块、显示与控制模块和电源模块；其中：

所述稀疏阵圆形相控阵天线模块由N个天线阵子组成，沿着一个圆周放置，用于向空中辐射雷达电磁波信号及接收飞机发射的应答信号、ADS-B信息及TCAS信息；

所述馈线模块由N根等相等幅的电缆组成；

所述收发模块包括N个TR组件，每个TR组件由发射链路和接收链路组合而成；

所述综合处理模块由频综/监控模块、N个AD/DA模块、数字波束形成模块、信号处理模块、数据处理模块组成；

所述显示控制模块用于人机交互，信息显示；将实时飞行态势信息上报到监控中心，同时对系统工作状态进行显示；

所述电源模块为二次电源，接收来自外部的交直流电，形成各种稳压直流电源，为雷达各模块提供各种直流电源。

2.根据权利要求1所述的基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，其特征在于：所述综合处理模块中，

所述频综/监控模块产生激励信号、系统时钟及本振信号，送到综合处理模块中的各部分，并进行系统监控；

所述N个AD/DA模块与收发模块中N个TR组件分别连接；通过AD/DA模块，数字波束形成模块控制每个TR组件的发射相位和发射功率幅度，形成在指定方位角度上的发射波束；AD/DA模块采样TR组件送来的接收信号，将其转化成数字信号送到数字波束形成模块中；

所述数字波束形成模块与N个AD/DA模块相连，通过改变每个TR组件的相位和幅度来得到期望性能和指向的波束，形成两个发射波束：和波束及控制波束；在数字波束形成模块中，将AD/DA模块送来的数字接收信号进行处理，形成两个接收波束：和波束与差波束，完成单脉冲测角；数字波束形成模块将处理结果送到信号处理模块中；

所述信号处理模块接收数字波束形成模块给出的和波束信号、差波束信号以及N路未处理的原始信号，对此N+2路信号进行处理，解析信号，获取目标位置和身份信息，形成目标原始点迹信息；

所述数据处理模块主要完成工作参数设置、问询序列生成、接收信号处理输出的原始信息、点迹/航迹处理、监控处理、通讯、数据记录、目标报告及应答报告直接输出。

3.根据权利要求1所述的基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置，其特征在于：所述每根电缆连接一个天线阵子与一只TR组件；每个天线阵子连接一个TR组件，TR组件的输入信号是数字波束形成模块的输出，输出连接到馈线电缆，通过馈线电缆再连接到天线阵子；TR组件中将频率综合产生的信号通过滤波、上变频、放大形成射频电磁波信号向空间发射；每个TR组件的最大输出功率为100W，可以由AD/DA模块控制输出功率值；TR组件的接收通道对接收到的应答信号进行下变频，形成数字基带信号，为综合处理模块提供数据源。

4.一种基于稀疏阵技术的圆形相控阵二次雷达装置的探测方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：首先人机交互输入控制参数或者调取预置的控制参数，产生系统工作所需控制指令；

步骤二：雷达控制信号处理器定时产生A/C交替模式询问脉冲调制序列信号，通过数字波束形成模块计算后，DA变换后送到TR组件中，同时控制TR组件的发射幅度和发射相位，上变频后再送到天线阵子中向空中目标进行询问；控制发射功率可以实现机载防撞系统TCAS询问方式，用于区分不同距离上的飞机，抑制应答信号混叠；

步骤三：飞机发出应答信号后，天线阵子接收到的信号通过馈线传输到对应的TR组件中，在TR组件中放大、滤波、下变频，再经过AD采样传输到数字波束形成；数字波束形成分别形成和波束信号、差波束信号后，与每路信号一起传输到信号处理器中；

步骤四：信号处理器处理每个天线阵子接收到的信号，还可以接收并处理飞机上的机载防撞系统TCAS和ADS-B航空电子设备发出的信息；

步骤五：信号处理器处理好的信息传输到数据处理器中，进行数据解析、点迹凝聚、航迹跟踪，获取目标位置、速度、身份信息，形成目标航迹信息；

步骤六：处理中如果未发现新的飞机，将使用TCAS及ADS-B的信息进行空中监视；

步骤七：数据处理器接收到信号处理器的处理信息后，形成目标综合报文信息，融合系统各分机工作状态信息传输到显示与控制终端，显控终端进行显示。