[发明专利]一种可跨介质探测水下声源的多通道脉冲多普勒雷达

权利要求书

1.一种可跨介质探测水下声源的多通道脉冲多普勒雷达，其特征在于，包括多波束抛物柱面天线模块、收发模块以及集成于机箱的信号处理模块和数据处理模块；

所述多波束抛物柱面天线模块包括抛物柱面反射体、俯仰随动装置和馈源支架，所述抛物柱面反射体通过所述馈源支架设置在所述机箱上，所述俯仰随动装置与所述馈源支架电连接，用于控制所述抛物柱面反射体在俯仰方向转动；

所述收发模块包括综合控制模块以及与所述综合控制模块相连的T模块及子阵天线、R模块及子阵天线和低纹波电源模块，所述T模块及子阵天线、R模块及子阵天线通过所述馈源支架设置在所述抛物柱面反射体的反射面一侧，用于接收目标回波信号或发出发射信号至所述抛物柱面反射体；所述低纹波电源模块用于给所有用电模块供电，所述综合控制模块还连接所述数据处理模块和俯仰随动装置，用于传递所述数据处理模块发出的人机交互信息；

所述信号处理模块包括与所述综合控制模块相连的波控板，用于通过所述综合控制模块控制T模块和R模块移相一致，还控制所述俯仰随动装置使所述抛物柱面反射体按确定波束向水面目标方向辐射电磁波；所述信号处理模块根据海浪杂波和水面微动信号相对于多通道脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，通过在所述目标回波信号中提取多普勒频率不为零的信号即为所述水面微动信号；

所述数据处理模块用于完成对所述多通道脉冲多普勒雷达的操控、数据通讯和回波显示。

2.根据权利要求1所述的多通道脉冲多普勒雷达，其特征在于，所述信号处理模块根据海浪杂波和水面微动信号相对于多通道脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度不同，包括：

所述海浪杂波由无数海浪组成，存在浪峰和浪谷，所述浪峰和浪谷相对于多通道脉冲多普勒雷达探测方向的径向速度为零、多普勒频率为零；

由水下目标声源在水面处引起的水面微动信号是高速周期变化的振动信号，所述水面微动信号的振动频率与所述水下目标声源的频率一致，所述水下目标声源的振动频率在10Hz-300Hz，声源级为140dB-160dB，声源深度为1-5米，面向多通道脉冲多普勒雷达探测方向，所述水面微动信号的径向速度呈周期性高速变化、多普勒频率不为零。

3.根据权利要求1所述的多通道脉冲多普勒雷达，其特征在于，所述收发模块还包括与所述综合控制模块相连的频综模块，所述频综模块为T模块提供发射激励信号、为R模块提供本振信号、为所述信号处理模块提供时钟信号；

所述频综模块包括晶振、基准频率源、S波段合成器、Ku波段固定频率源、Ⅰ本振变频功放和激励变频功放，所述晶振产生100MHz的信号分别送入至所述基准频率源、S波段合成器、Ku波段固定频率源，在所述基准频率源中经过分频、变频、滤波、分路放大得到所述多通道脉冲多普勒雷达需要的各种基准频率；所述S波段合成器产生2000MHz-3000MHz、间隔10MHz的多个频点，经滤波、放大、分两路分别送至所述Ⅰ本振变频功放和激励变频功放；所述Ku波段固定频率源产生频率为20GHz、21GHz两种信号，通过开关选通分两路滤波放大输出，第一路送至所述Ⅰ本振变频功放，用于接收下变频，第二路送至所述激励变频功放，与S波段合成器信号上变频后得到Ku波段的发射激励信号。

4.根据权利要求1所述的多通道脉冲多普勒雷达，其特征在于，所述收发模块还包括与R模块相连的中频模块，在信号接收过程中，所述目标回波信号经接收通道进行限幅、低噪声放大、滤波、混频后输出中频信号，在所述中频模块中再次放大、滤波后送至所述信号处理模块。

5.根据权利要求2所述的多通道脉冲多普勒雷达，其特征在于，所述信号处理模块还包括高速采集板和信号处理板，所述高速采集板接收所述收发模块发出的中频信号，并进行由模拟到数字信号的转换后送至所述信号处理板；

在所述信号处理板中，每间隔45度建立一个信号处理通道，且每间隔45度发射探测脉冲，所述数字信号依次进行数字下变频、傅里叶变换后，按照发射探测脉冲顺序分区存入缓存区，每一个分区依次进行动目标检测和恒虚警检测，最终获得所述水下目标声源的多普勒频率信息和目标幅度信息。