[发明专利]一种基于双体制发射机的船舶导航雷达

说明书

本发明提供了一种基于双体制发射机的船舶导航雷达，由显示终端分系统输入控制信号，经控制电路驱动，选择发射模式；发射状态下，首先由控制电路控制信号源产生相应波形的信号，经固态功放放大，由大功率开关选通经环形器传输至天线辐射至空间；再利用控制电路控制调制电路，利用磁控管产生系统所需频率的大功率发射信号，经大功率开关选通经环形器传输至天线辐射至空间；接收状态下，接收信号经环形器传输，经高放的低噪声放大和中放的混频放大后，传输至接收机，经采样及信号处理后，由显示终端显示出探测结果；显示终端分系统输入控制信号，对伺服进行控制，进而控制天馈线分系统的转动状态。本发明能够兼顾探测近距离盲区和触发远端信标源。

技术领域

本发明涉及一种船舶导航雷达。

背景技术

航海雷达是雷达的主要应用领域之一，民用船舶导航雷达更成为雷达消费市场的主力军。当前市场上的主流航海雷达产品仍采用点频脉冲信号形式、磁控管发射机、杆式天线。2006年，英国凯文休斯(KelvinHughes)公司生产出了第一台S频段固态发射机的民用航海雷达系统SharpEyeTM，2008年，该公司又推出了X频段的SharpEyeTM。2011年，日本JRC公司也推出了其S频段固态脉冲导航雷达产品JMA－9172－SA。同年，挪威NAVICO公司推出了其新一代的固态发射连续波雷达产品Broadband4GTM。2013年，日本古野公司也推出了配备S频段固态收发信机的FAR-3000雷达。新体制在这一系列民用航海雷达的出现，不仅归功于相关国际组织的推动，还归功于微波功率半导体、数学信号处理芯片等技术、工艺的成熟和大众化。

航海雷达工作频率仍以S频段和X频段为主。S频段射频信号在雨雾中的衰减小，海杂波平均后向散射系数低，因此在恶劣气候与高海况情况下人们更倾向于使用S频段雷达；X频段天线尺寸小，角度分辨率高，更适合船只在彼此靠近的情况下进行机动时使用。通常，中型以上船舶会同时装备X频段与S频段雷达，满足不同场景的应用。小型船舶由于空间限制，则只安装X频段雷达。

固态雷达在工作原理上与磁控管雷达的区别，使其较磁控管雷达有明显的性能优势。固态功放使用直流低压供电，减低了人员触电风险，且设备可靠性更高；可靠性远高于磁控管，达到50000h，产品全寿命周期成本低；纯低压发射，安全性高；带外辐射低，对其他设备影响小，电磁兼容性好；发射机瞬时启停，不需要任何预热时间；采用脉冲压缩信号，可降低射频峰值功率100倍以上；提高距离分辨率的同时，作用距离更远；实现相参信号处理，目标检测能力更强；工作带宽更宽，可实现频率分集抑制海杂波。固态雷达还可以避免磁控管固有的开机预热时间，实现开机即用。而传统的磁控发射机在可靠性与使用寿命方面都较差，发射机的输出信号频谱较宽、频率不稳定。

由于上述优势，采用固态功放实现船舶导航雷达设计已得到广泛应用，但现有固态体制雷达存在距离盲区，在近距离处无法实现有效探测，并且其发射功率有限，无法触发海中远端的信标源，使得其使用存在一定的局限性。中国航天科工集团二院23所设计实现的双体制船用导航雷达，采用相参体制的固态发射机，连续处理脉冲串，终期免维护，可靠性大大提高。同时，在脉冲探测模式的基础上加上连续波探测模式，分辨率得到显著提升，两个漂浮物之间的距离超过2.5米即可辨别。此外，雷达的峰值功率也从200瓦降低至1瓦，有效降低了辐射。该雷达利用固态功放的脉冲体制结合连续波体制解决了导航雷达探测近距离盲区的问题，但同样无法触发远端的信标源。亟需新的雷达体制解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于双体制发射机的船舶导航雷达，主要用于探测船舶载体周围的各类物体，如船只、航标、桥墩、堤岸、浮冰、海岛、冰山、海岸线等，给船员提供直观清晰的目标距离与方位数据，根据需要发出警告信息，规避危险障碍物，防止碰撞事故，保证船舶安全航行或顺利泊锚。