一种便携式声雷达天线装置及声雷达装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及低空气象探测领域，尤其涉及一种便携式声雷达天线装置及声雷达装置，声雷达天线装置，包括天线阵列、波束控制盒和天线罩；天线罩由下至上向外开口，天线阵列安装于天线罩内，波束控制盒设于天线阵列底部且电连接于天线阵列；声雷达装置包括声雷达主机、数据处理盒、电源模块、发射板、接收板以及上述的声雷达天线装置；声雷达主机设于天线阵列底部且内部中空，数据处理盒、波束控制盒和电源模块均设于声雷达主机内；发射板和接收板电连接于波束控制板且均设于波束控制盒内。本实用新型专利技术探测精度高、适用性强。适用性强。适用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种便携式声雷达天线装置及声雷达装置


[0001]本技术涉及低空气象探测领域，尤其涉及一种便携式声雷达天线装置及声雷达装置。

技术介绍

[0002]传统的低空气象探测，主要采用测风塔进行测量，需要建造100m甚至200m高的铁塔，并在铁塔上安装气象探测传感器，来实现低空气象的探测，此种探测手段，设备建造复杂、成本高昂、维护性差，并且无法机动性使用，在适用性上有很大的局限性。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是为了提供一种便携式声雷达天线装置及声雷达装置，探测精度高、适用性强。
[0004]为解决以上技术问题，本技术的技术方案为：一种便携式声雷达天线装置，包括天线阵列、波束控制盒和天线罩；天线罩由下至上向外开口，天线阵列安装于天线罩内，波束控制盒设于天线阵列底部且电连接于天线阵列；天线阵列包括多个收/发可逆换能器构成等间距方形面阵，其中，方形面阵四角的四个换能器作为噪声电平参考源用于测量环境噪声，其余换能器为主阵源，主阵源作为收发共用的信号通路用于输出发射信号及接收回波信号；
[0005]波束控制盒中设有用于完成信号收发切换的波束控制板，主阵源中换能器的一行或一列构成一路信号，波束控制板用于控制各行/列信号之间的相位差，实现东、南、西、北、中5个波束间的切换从而实现信号收发切换。
[0006]按以上方案，天线阵列中的换能器的数量为64个，64个换能器为“8
×
8”均匀排布，换能器大小间距30mm排布，形成234mm
×
234mm大小的方形面阵。
[0007]按以上方案，波束控制板包括上设有继电器实现每路信号通断从而实现5个波束切换，继电器为双刀双掷固态继电器；双刀双掷固态继电器超低损耗。
[0008]按以上方案，天线罩往外开口的斜角为36
°
。
[0009]按以上方案，天线罩内侧四周贴有吸音海绵，吸除环境噪声、风噪等，降低噪声对设备探测性能的影响。
[0010]按以上方案，换能器采用的是压电陶瓷换能器，压电陶瓷换能器既具有收发可逆的特点，又能实现电－声的相互转换；压电陶瓷换能器具有驱动功率小、一致性好、体积小、重量轻、易于安装和组阵等优点。
[0011]本技术提供一种便携式声雷达装置，包括声雷达主机、数据处理盒、电源模块、发射板、接收板以及上述的声雷达天线装置；声雷达主机设于天线阵列底部且内部中空，数据处理盒、波束控制盒和电源模块均设于声雷达主机内；发射板和接收板电连接于波束控制板且均设于波束控制盒内；数据处理盒中设有电连接于波束控制板的数据处理模块；发射板上设有发射电路，接收板上设有接收电路。
[0012]按以上方案，声雷达主机为一体焊接成型的壳体结构，提高了设备的密闭性、抗电磁干扰能力。
[0013]本技术具有如下有益效果：
[0014]一、声雷达天线装置中的天线阵列由收发可逆换能器组成，中间的换能器作为收发共用的信号通路，发射时输出发射信号，接收时接收回波信号，4个边角处的换能器作为噪声电平参考组件，测量装置周围的环境噪声，用于抑制噪声；本技术采用新型的波束控制板，数据处理盒产生两路正交发射信号，通过继电器实现了五波束的切换，波束控制板上的电路稳定可靠；本技术的设计了小型化的相控阵声天线，大大缩小了天线的体积，实现了便携式运用。
[0015]二、便携式声雷达装置为低空气象遥感探测设备，采用全相参脉冲多普勒体制，通过相控阵声天线向低空区域发射五个波束方向(东、西、南、北、中)的声波，接收空气中湍流介质散射的后向散射回波，经过信号处理，计算出10米～200米高度的风速、风向和垂直气流等气象参数；该雷达装置机动性能好，采用一体化设计，可做携行式、车载式、固定站式等使用；其探测精度高、性能好，相比于传统探测手段，造价低廉、便于维护，具有较高的经济性。
附图说明
[0016]图1为二维相控阵列；
[0017]图2为二维相控阵偏扫图；
[0018]图3为二维相控阵偏扫角图；
[0019]图4为本技术便携式声雷达天线装置的立体图；
[0020]图5为本技术便携式声雷达天线装置的主视图；
[0021]图6为本技术便携式声雷达天线装置的俯视图；
[0022]图7为便携式声雷达装置的立体图；
[0023]图8为便携式声雷达装置的主视图；
[0024]图9为便携式声雷达装置的俯视图；
[0025]图10为声雷达主机的俯视图；
[0026]图11为天线阵列的俯视图；
[0027]图12为天线罩的俯视图；
[0028]图13为天线阵列和天线罩的连接示意图；
[0029]图14为换能器的排布示意图；
[0030]图15为波束控制盒的结构示意图；
[0031]图16为东、西波束的相位示意图；
[0032]图17为南、北波束的相位示意图；
[0033]图18为16组压电陶瓷换能器排布示意图；
[0034]图19为压电陶瓷换能器分组示意图1；
[0035]图20为压电陶瓷换能器分组示意图2；
[0036]图21为波束控制的原理框图；
[0037]图22为波束控制板上继电器的电原理图；
[0038]图23为继电器U16的电原理图；
[0039]图24为继电器输出端信号处理电原理图；
[0040]图25为DB37插座电原理图；
[0041]图26为TES2N变压器电原理图；
[0042]图27为收发切换电原理图；
[0043]图28为波束收发原理框图；
[0044]图29为发射电路原理框图；
[0045]图30为接收电路原理框图；
[0046]图31为数据处理模块原理框图。
[0047]附图标记：1、天线阵列；101、主阵源；102、噪声电平参考源；2、波束控制盒；201、继电器；3、天线罩；4、声雷达主机；5、数据处理盒；6、电源模块；7、螺丝。
具体实施方式
[0048]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细说明。
[0049]请参考图1、图7和图31，本技术提供一种便携式声雷达天线装置和声雷达装置，声雷达天线装置为相控阵声雷达天线装置，相控阵声雷达天线装置为相控阵声雷达装置的部件，采用相控阵声天线技术、数字波束控制技术、一体化便携式设计技术，用于探测低空10m～200m高度的风速、风向和垂直气流等气象参数。
[0050]实施例一：
[0051]本实施例提供一种便携式声雷达天线装置，如图4至图7所示，包括天线阵列1、波束控制盒2和天线罩3；天线罩3由下至上向外开口，天线阵列1安装于天线罩3内，波束控制盒2设于天线阵列1底部且电连接于天线阵列1；天线阵列1包括多个收/发可逆换能器构成等间距方形面阵，其中，方形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种便携式声雷达天线装置，其特征在于：包括天线阵列(1)、波束控制盒(2)和天线罩(3)；天线罩(3)由下至上向外开口，天线阵列(1)安装于天线罩(3)内，波束控制盒(2)设于天线阵列(1)底部且电连接于天线阵列(1)；天线阵列(1)包括多个收/发可逆换能器构成等间距方形面阵，其中，方形面阵四角的四个换能器作为噪声电平参考源(102)用于测量环境噪声，其余换能器为主阵源(101)，主阵源(101)作为收发共用的信号通路用于输出发射信号及接收回波信号；波束控制盒(2)中设有用于完成信号收发切换的波束控制板，主阵源(101)中换能器的一行或一列构成一路信号，波束控制板用于控制各行/列信号之间的相位差，实现东、南、西、北、中5个波束间的切换从而实现信号收发切换。2.根据权利要求1所述的便携式声雷达天线装置，其特征在于：天线阵列(1)中的换能器的数量为64个，64个换能器为“8
×
8”均匀排布，换能器大小间距30mm排布，形成234mm
×
234mm大小的方形面阵。3.根据权利要求1所述的便携式声雷达天线装置，其特征在于：波束...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢雪松，周菲菲，田国昌，曹明，王嵩，范玲，熊玉宝，金元，张新玲，窦先荣，蒋村溪，刘婷，胡霞，
申请(专利权)人：南京大桥机器有限公司，
类型：新型
国别省市：