[发明专利]一种球形双偏振相控阵天气雷达

说明书

本发明涉及一种球形双偏振相控阵天气雷达，包括：球冠相控阵天线模块、数字收发模块以及信号处理模块；所述球冠相控阵天线模块包括球形支撑架和多个双极化微带辐射单元；多个所述双极化微带辐射单元紧密布设在所述球形支撑架上，调整所述双极化微带辐射单元的位置，使所述双极化微带辐射单元发射的波束方向与球形支撑架有效口径的法向一致；所述球冠相控阵天线模块用于探测天气；所述数字收发模块与所述球冠相控阵天线模块之间进行无线传输；所述数字收发模块用于产生探测气象目标所需的调频信号或相位编码信号，以及接收目标反射的回波信号；所述信号处理模块与所述数字收发模块连接。本发明提高了雷达探测气象目标的准确度。

技术领域

本发明涉及天气雷达技术领域，特别是涉及一种球形双偏振相控阵天气雷达。

背景技术

相控阵天气雷达，扫描速度快，可采用多种处理方法，是天气雷达的发展方向，将成为下一代天气雷达的主流设备。目前相控阵天气雷达的天线多为平面相控阵天线，在波束扫描中波束的增益、宽度均会变化，天线驻波也会出现一定的起伏，两个极化之间的正交度也会变化，这些都会造成天气雷达探测气象目标时准确度低的问题。

例如，专利(CN 105356050 B)提出一种可变定向波束双阵列合成微带阵列天线，这种方法使得天线在垂直方向可以产生若干固定波束，提高灵活度，但是不同指向的天线增益和波束宽度依然不同，需要在后端处理软件中进行订正。实用新型专利(ZL202021079262.9)提出一种双偏振相控阵天线及双偏振相控阵天气雷达，采用横滚筒形式的天线，俯仰相控阵扫描，方位机械扫描，这种方法克服了现有平面相控阵天气雷达的不足，能够保证天气雷达观测时天线增益和波束宽度不变，水平极化与垂直极化的正交度不变。但是该方法在方位上机械旋转扫描，限制了雷达探测气象目标时的灵活性，难以实现对不同区域气象目标的同时测量和跟踪，导致雷达探测气象目标准确度较低。美国专利(US2011/0285582A1)提出一种采用圆柱形天线的双偏振相控阵天气雷达，在方位和俯仰上均采用相控阵扫描，这种方法不需要机械旋转扫描，也保证了两个极化之间的正交度，但俯仰波束扫描时，由于波束的指向不同，依然存在天线增益和波束宽度变化的问题，导致雷达探测气象目标准确度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种球形双偏振相控阵天气雷达，以解决现有技术中雷达探测气象目标准确度低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种球形双偏振相控阵天气雷达，包括：球冠相控阵天线模块、数字收发模块以及信号处理模块；

所述球冠相控阵天线模块包括球形支撑架和多个双极化微带辐射单元；多个所述双极化微带辐射单元紧密布设在所述球形支撑架上，调整所述双极化微带辐射单元的位置，使所述双极化微带辐射单元发射的波束方向与球形支撑架有效口径的法向一致；所述球冠相控阵天线模块用于探测天气；

所述数字收发模块与所述球冠相控阵天线模块之间进行无线传输；所述数字收发模块用于产生探测气象目标所需的调频信号或相位编码信号，以及接收目标反射的回波信号；

所述信号处理模块与所述数字收发模块连接；

调整后的所述双极化微带辐射单元根据所述调频信号或所述相位编码信号发出波束，探测所述气象目标，并将所述回波信号发送至所述数字收发模块，所述数字收发模块将所述回波信号发送到所述信号处理模块，所述信息处理模块对所述回波信号进行频谱分析，得到目标回波信息。

可选的，所述球冠相控阵天线模块还包括多个电子开关；一个所述电子开关对应一个所述双极化微带辐射单元；所述电子开关用于控制所述双极化微带辐射单元进行电子扫描。

可选的，所述数字收发模块具体包括：多个双通道数字T/R组件；

每一所述双极化微带辐射单元对应一个所述双通道数字T/R组件；所述双通道数字T/R组件用于收发信号，所述信号包括所述调频信号、所述相位编码信号或回波信号。