[实用新型]双偏振天气雷达收发系统结构布局

说明书

技术领域

本发明属于机械电子融合技术领域，涉及一种双偏振天气雷达收发系统结构布局。

背景技术

双偏振天气雷达的工作原理：通过天馈线向天空的云层辐射电磁波波束，电磁波探测气象现象并反射回波，接收机不失真地线性接收并放大气象回波，回波中包含水平极化分量和垂直极化分量，接收后经过数据处理解算出天气目标的气象参数，为了区分水粒子的种类，要求雷达能够将雷达极化矢量分解成水平极化分量和垂直极化分量，以确定所探测气象粒子的极化参数和对粒子进行分类。

国内现有的双偏振天气雷达的结构布局都是将发射机、接收机等设备安装布置在一个电子机柜内，电子机柜安装在靠近天线的某个位置，电子机柜和天线系统分离。在雷达系统搭建时，电子机柜内的设备用波导与天线系统的馈线相连，一个支路为发射机与馈线的发射口连接，另两个支路是接收机分别与馈线部分的水平接收口和垂直接收口相连接。由于双偏振气象雷达均采用方位和俯仰两维机械扫描形式，这样就需在接收波导支路上增加双路方位旋转关节和双路俯仰旋转关节，旋转关节的引入除了对水平/垂直两路接收信号幅度和相位一致性影响非常大以外，天线旋转时，信号的幅度和相位会随着旋转角度发生变化。

双偏振天气雷达要求水平接收支路和垂直接收支路的相位一致性很高，相位一致度小于1°。目前国内的双路波导旋转关节相位一致性的技术水平能达到4°，而国外的双路波导旋转关节相位一致性的技术水平能达到1°，但是价格十分昂贵，且对安装要求很高，不能满足双偏振天气雷达成本要求。国内现有的双偏振天气雷达均采用了波导旋转关节，导致测出气象粒子的双偏振参数误差较大。不仅不同型号的雷达给出的气象粒子的极化参数离散度较大，同一型号不同批次的雷达也会出现较大的极化测量参数误差。

基于以上问题的分析，如果能保证两个接收支路不使用波导旋转关节，而且还要保证接两路接收波导的电长度尺寸相同，就能满足雷达指标要求。

另外如果天气雷达为车载机动式雷达，在雷达撤收运输时，还要求天线和天线座能倒伏在车载设备舱内。如果将收发机柜和天线分离，每次雷达撤收时，都需要拆掉一段波导；每次雷达架设时，都需要将拆掉的波导连接到雷达的发射支路和接收支路中，这样会增加天气雷达的架设时间，还会降低雷达的可靠性。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种双偏振天气雷达收发系统结构布局，将收发系统中集成高的电子设备安装至天线背部的电子机箱内。用于解决天气雷达接收两路信号相位一致度的技术问题。

技术方案

一种双偏振天气雷达收发系统结构布局，其特征在于：电子机箱3安装在天线1的背部中心部位，电子机箱3的左右侧壁上连接天线的俯仰轴，后壁对应馈线的位置开波导连接口；所述电子机箱3的内部设有接收机4，接收机前端9，电源5，IFD数字中频模块6、发射机系统7、信号处理器8和发射机散热风扇13；所述接收机前端9位于电子机箱的后壁，通过电长度相同的第一弯波导11和第二弯波导12分别与馈线的两个接收口相连；所述接收机系统和发射机系统与天线馈线间相对位置固定不变；所述发射机通过发射波导10与馈线的发射口连接。

所述电子机箱3的中心为电源5，左右两侧分别为接收机4和固态发射机系统7，IFD数字中频模块6设在电源5之上；信号处理器8位于接收机4的上部，发射机系统7的上部设有发射机散热风扇13。

有益效果

本发明提出的一种双偏振天气雷达收发系统结构布局，在设计双偏振天气雷达站时，将频率源系统、发射机系统、接收机系统和信号处理器等设备安装在天线背部电子机箱内，该机箱与天线系统固连一体进行俯仰运动，实现天气雷达的工作扫描。同时由于发射支路和两个接收支路都用波导连接，没有波导旋转关节，而且两路接收连接波导的电长度也一致。采用了这种结构布局形式，消除了波导旋转关节，降低了由于波导旋转关节引起的相位和幅度不一致性带来的测量误差。由于取消了波导旋转关节，对于有效解决接收两路相位一致性要求高的技术难题出现了意想不到的技术效果，满足了雷达系统接收水平极化分量和垂直极化分量一致性的技术指标要求。

与现有技术相比，本发明双偏振天线雷达收发系统结构布局具有如下特点：

（1）与现有双偏振天气雷达天线收发系统布局方式相比，发射支路和接收支路上取消了旋转关节，满足了水平/垂直两路接收信号相位一致性。大大提高了雷达的测量精度。

（2）采用了体积较小的固态发射机，将发射系统、接收系统等设备安装在天线背部的电子机箱内，发射支路和接收支路都不包含波导旋转关节，提高了该雷达的可靠性和设备集成度；显著改善了雷达架设撤收的便捷性。