[发明专利]一种基于数字多波束抗干扰技术的探空系统处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及雷达探测技术领域，具体地，涉及用于基于数字多波束抗干扰技术的探空系统处理装置。

背景技术

气象雷达探空系统用于探测球载探空仪，接收探空仪信号，并对探空仪进行测向和跟踪，随着对气象预测的实时性和准确性需求逐渐加大，需要在不同时段进行多个探空仪施放，同时由于探空的电磁环境的也越来复杂，给地面对探空仪的探测性能带来了极大挑战。

当前对探空仪的气象雷达探空技术常基于阵列天线波束形成技术，大体如下：

顺序波束扫描技术：顺序波束扫描技术是指通过改变模拟移相器的相位，改变阵列天线各阵元信号相位，从而在空间合成波束的相控阵技术，通过架设在阵列天线底部三维转台实现阵列天线对整个空域依次进行扫描,从而确定探空仪位置。目前气气象雷达探空装置大多是由此类技术实现，但该技术无法自动获知探空仪方位，需由人工配合完成侧向和跟踪功能。由于该技术是由模拟器件设计完成，因此同一时间内只能对一个探空仪进行探测，且该技术无法对非相关干扰信号进行自适应抑制，造成探空仪信号无法解析，设备因此失效。

单脉冲技术：单脉冲技术是一种精密跟踪技术。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当仪位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当仪不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向仪直至天线轴线对准仪，这样便可测出仪的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出仪的距离，从而实现对仪的测量和跟踪。但该技术仍然无法对对非相关干扰信号进行自适应抑制，且同时只能探测一个仪。

波束切换技术：波束切换方式的天线，一般由多个窄波束天线构成，每个窄波束天线由于角度小，所以通常增益很大，覆盖距离较远。一般在工作时，对于一个仪，众多天线中，只有一个窄波束天线是出于工作状态的。当用户更换，或用户位置转移时，天线系统会根据情况更换窄波束天线的工作状态，即停掉之前的窄波束天线，然后让另一个角度正确的窄波束天线继续工作。但该技术仍然只能同时处理一个仪,且实现复杂，不利于普及应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数字多波束抗干扰技术的探空系统处理装置，该基于数字多波束抗干扰技术的探空系统处理装置整体结构科学合理，安装和操作方便，制造成本低，无环境污染，易于普及推广使用。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于数字多波束抗干扰技术的探空系统处理装置，该基于数字多波束抗干扰技术的探空系统处理装置包括机壳、设置于所述机壳外部的七阵元阵列天线以及设置于机壳内部的以下部件：模拟下变频处理板和自适应数字波束形成处理板；其中，所述七阵元阵列天线连接于所述模拟下变频处理板，以将接收到的探空仪射频信号发送至所述模拟下变频处理板，所述模拟下变频处理板对所述探空仪射频信号处理转化为模拟中频信号并发送至所述自适应数字波束形成处理板，所述自适应数字波束形成处理板对所述模拟中频信号进行干扰抑制，并输出以用于探空仪信号解析。

优选地，所述七阵元阵列天线包括：七个圆极化天线，所述七个圆极化天线组成均匀面阵。

优选地，所述七个圆极化天线中相邻两个圆极化天线的间距为半波长。

优选地，六个圆极化天线均匀分布于以所述半波长为半径的圆上；剩余的一个圆极化天线布置于圆心所在位置。

优选地，所述模拟下变频处理板包括依次连接的以下部件：低噪声放大器、模拟滤波器和模拟下变频器；其中，所述低噪声放大器接收所述探空仪射频信号，并将所述探空仪射频信号放大得到信号A，所述模拟滤波器过滤放大后的所述探空仪射频信号得到信号B；所述模拟下变频器将信号B转化为模拟中频信号。

优选地，所述自适应数字波束形成处理板包括依次连接的以下部件：AD 采样模块、通道校正模块、信号方位解算模块、干扰抑制模块和数模转换模块；其中，所述AD采样模块将模拟中频信号采样转换为数字中频信号；所述通道校正模块对数字中频信号进行信号校正；所述信号方位解算模块利用 MUSIC算法对多个探空仪进行测向和跟踪；所述干扰抑制模块对无用干扰信号利用时联合处理的正交投影类算法进行自适应抑制得到信号C，并形成多波束方向图探测多个仪；所述数模转换模块将信号C转换成模拟中频信号并将所述模拟中频信号输出用于探空仪信号解析。

优选地，在所述低噪声放大器之前设置有高性能窄带带通滤波器。

优选地，所述AD采样模块采用高速双通道模数变换器。