一种双频段全极化集成微波雷达系统技术方案

一种双频段全极化集成微波雷达系统，属于遥感探测技术领域。本发明专利技术针对系统集成度要求高，对工作模式及功能要求多的问题，提出了一种双频段、全极化微波雷达系统，具备C频段和Ku频段分时或同时工作能力；每个频段均有双接收通道，可以实现全极化微波遥感探测。该系统内部定标功能，可以进行内部状态自检和通道特性补偿，适用于对陆地或海洋进行高精度、高分辨率、多模式微波遥感的应用场景。多模式微波遥感的应用场景。多模式微波遥感的应用场景。

A dual band fully polarized integrated microwave radar system

【技术实现步骤摘要】
一种双频段全极化集成微波雷达系统


[0001]本专利技术涉及一种双频段全极化集成微波雷达系统，可应用于航天器或者航空器上的雷达研制，适用于对陆地或海洋进行高精度、高分辨率、多模式微波遥感探测的应用场景，属于遥感探测领域。

技术介绍

[0002]近年来，为构建具有全球高分辨率、高频次、全覆盖能力的遥感卫星系统，由微小卫星组网的遥感星座呈现井喷趋势，其以低成本、近实时、广覆盖、高分辨率、快速获取的方式，提供全球空间大数据，引领数字地球由观测时代进入实时地球新时代。在需求牵引和其它技术发展的支持下，各国都制订了微小型遥感载荷研究计划，大规模星群、星座卫星系统采用小型化设计，对集成度要求极高。如何实现多功能、多模式的载荷设计已经成为在航天工程的热点领域之一。

技术实现思路

[0003]本专利技术解决的技术问题是：针对系统集成度要求高，对工作模式及功能要求多的问题，提出了一种双频段、全极化微波雷达系统，具备C频段和Ku频段分时或同时工作能力；进一步，本专利技术提供的系统中每个频段均有双接收通道，可以实现全极化微波遥感探测。该系统内部定标功能，可以进行内部状态自检和通道特性补偿，适用于对陆地或海洋进行高精度、高分辨率、多模式微波遥感的应用场景。
[0004]本专利技术的技术解决方案是：一种双频段全极化集成微波雷达系统，包括控制计算机、信号设备、微波通道设备和天线设备；控制计算机连接在信号设备前端，信号设备后端连接微波通道设备，天线设备安装在微波通道设备的输出端；
[0005]所述控制计算机用于人机交互，进行雷达工作参数和功能的配置；
[0006]所述信号设备接收控制计算机的指令；将控制指令发送微波通道控制单元，经过解码后，对微波通道内的部组件工作状态进行控制；同时，信号设备采用TTL协议直接发送发射、接收或内部定标时序控制信号至微波通道控制单元，经过转发后对微波通道内各部组件工作时序进行控制；同时输出中频发射信号至微波通道设备，并接收微波通道设备发送的中频回波信号；
[0007]所述微波通道设备接收中频发射信号，经过发射通道的上变频和放大处理，形成射频发射信号发送到天线单元；同时，微波通道设备接收天线单元输出的射频回波信号，经过低噪放和接收机的下变频和放大处理后，转变成中频回波信号发送到信号设备进一步处理；微波通道设备的控制单元获得信号设备发出的控制指令和时序控制信号，转发后实现内部部组件控制；所述天线设备用于将微波通道设备输出的射频发射信号辐射出去；同时，接收射频回波信号传递至微波通道设备。
[0008]进一步的，所述信号设备包括信号板、数据板、控制板和电源；控制板分别与信号板和数据板连接；电源为所有板卡提供所需电压电流；
[0009]所述控制板接收控制计算机的指令，生成相应的状态控制指令和时序控制信号，分别发送给信号板和数据板，保证有统一的工作时序和状态。
[0010]进一步的，所述微波通道设备工作频段包含C/Ku两个频段，可独立或同时工作。
[0011]进一步的，所述微波通道设备包括C频段发射通道、C频段低噪放模块、C频段定标器、C频段接收机、Ku频段发射通道、Ku频段低噪放模块、Ku频段定标器、Ku频段接收机、频率源单元、控制单元和微波电源；
[0012]所述C频段发射通道包括上变频器、参考定标耦合器、功率放大器、发射定标耦合器、极化切换开关、H极化环行器、V极化环行器，上变频器和功率放大器用于将中频发射信号依次进行上变频后放大处理后发送到天线单元；参考定标器耦合器和发射定标器耦合器用于提取耦合定标信号；极化切换开关用于极化通道选择切换；H极化环行器和V极化环行器用于收发信号的分离；
[0013]所述C频段低噪放模块内部分为两路通道，包含限幅器X1、限幅器X2、接收/定标开关T1、接收/定标开关T2、低噪声放大器L1和低噪声放大器L2，限幅器X1和限幅器X2用于保护低噪放不被大功率烧毁；接收/定标开关T1、接收/定标开关T2用于接收或定标状态时信号流向切换；低噪声放大器L1和低噪声放大器L2用于雷达回波信号的放大；
[0014]所述C频段定标器包含参考定标衰减器、第一功分器、接收定标衰减器、第二功分器、第三功分器、第四功分器、开关T3、开关T4，用于在不同定标工作状态，进行信号流向的切换；
[0015]Ku频段发射通道、Ku频段低噪放模块、Ku频段定标器分别与C频段发射通道、C频段低噪放模块、C频段定标器技术实现架构一致；
[0016]所述频率源单元输出2路不同频点的发射本振信号，分别提供给C频段发射通道上变频器、Ku频段发射通道上变频器，实现上变频功能；输出2路C频段接收本振信号提供给C频段第一接收机和C频段第二接收机，实现下变频功能；输出2路Ku频段接收本振信号提供给Ku频段第一接收机和Ku频段第二接收机，实现下变频功能；
[0017]所述控制单元用于接收信号设备发出的状态控制指令和时序控制信号，分别发送给各个部组件，保证有统一的工作时序和状态；
[0018]所述微波电源用于将外部220V交流供电转换为内部所需的直流电压，并输送给微波通道内各部组件，保证正常工作。
[0019]进一步的，所述微波通道为一体式机柜产品；微波通道机柜内部悬空固定安装板，Ku和C两个频段的部组件分别位于安装板的上下两面；控制单元、微波电源和频率源安装在机柜底部；机柜内功率放大器、低噪放模块的位置粘贴吸波材料，改善电磁环境。
[0020]根据所述的一种双频段全极化集成微波雷达系统的应用方法，包括发射过程、接收过程、内定标过程三种工作状态；Ku频段发射过程、接收过程、内定标过程三种工作状态与C频段对应工作状态信号流向一致。
[0021]进一步的，所述发射过程包括：当C频段工作在发射过程时，首先由控制计算机配置好雷达工作参数，控制信号设备发出中频雷达信号，进入C频段发射通道的上变频器，结合频率源单元输入的本振信号，上变频到工作频率信号，经过参考耦合器后进一步通过功率放大器放大至所需功率大小；放大的信号通过发射耦合器后，根据需要由极化切换开关选择不同极化环行器，最终馈电给天线实现不同极化探测功能。
[0022]进一步的，所述接收过程包括：当C频段工作在接收过程时，C频段低噪放模块中的接收/定标开关连通环行器一端，C频段定标器中的开关T3、开关T4分别选择导通连接C频段低噪放模块的两个通道；雷达回波信号由天线进入正交模耦合器分为H或者V极化信号；H极化信号通过H极化环行器后进入C频段低噪放模块，经由限幅器X1、接收/定标开关T1、低噪声放大器L1后，输入到C频段定标器；再经由开关T3选通进入C频段第一接收机；在完成下变频和放大后输入到信号设备进行处理；V极化信号通路类似，经过V极化环行器、限幅器X2、接收/定标开关T2、低噪声放大器L2、开关T4、C频段第二接收机后进入信号设备进行处理。
[0023]进一步的，所述内定标过程包括：当C频段工作在定标过程时，包括参考定标、接收定标、发射定标三种模式；参考定标时，C频段发射通道中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双频段全极化集成微波雷达系统，其特征在于：包括控制计算机、信号设备、微波通道设备和天线设备；控制计算机连接在信号设备前端，信号设备后端连接微波通道设备，天线设备安装在微波通道设备的输出端；所述控制计算机用于人机交互，进行雷达工作参数和功能的配置；所述信号设备接收控制计算机的指令；将控制指令发送微波通道控制单元，经过解码后，对微波通道内的部组件工作状态进行控制；同时，信号设备采用TTL协议直接发送发射、接收或内部定标时序控制信号至微波通道控制单元，经过转发后对微波通道内各部组件工作时序进行控制；同时输出中频发射信号至微波通道设备，并接收微波通道设备发送的中频回波信号；所述微波通道设备接收中频发射信号，经过发射通道的上变频和放大处理，形成射频发射信号发送到天线单元；同时，微波通道设备接收天线单元输出的射频回波信号，经过低噪放和接收机的下变频和放大处理后，转变成中频回波信号发送到信号设备进一步处理；微波通道设备的控制单元获得信号设备发出的控制指令和时序控制信号，转发后实现内部部组件控制；所述天线设备用于将微波通道设备输出的射频发射信号辐射出去；同时，接收射频回波信号传递至微波通道设备。2.根据权利要求1所述的一种双频段全极化集成微波雷达系统，其特征在于：所述信号设备包括信号板、数据板、控制板和电源；控制板分别与信号板和数据板连接；电源为所有板卡提供所需电压电流；所述控制板接收控制计算机的指令，生成相应的状态控制指令和时序控制信号，分别发送给信号板和数据板，保证有统一的工作时序和状态。3.根据权利要求1所述的一种双频段全极化集成微波雷达系统，其特征在于：所述微波通道设备工作频段包含C/Ku两个频段，可独立或同时工作。4.根据权利要求3所述的一种双频段全极化集成微波雷达系统，其特征在于：所述微波通道设备包括C频段发射通道、C频段低噪放模块、C频段定标器、C频段接收机、Ku频段发射通道、Ku频段低噪放模块、Ku频段定标器、Ku频段接收机、频率源单元、控制单元和微波电源；所述C频段发射通道包括上变频器、参考定标耦合器、功率放大器、发射定标耦合器、极化切换开关、H极化环行器、V极化环行器，上变频器和功率放大器用于将中频发射信号依次进行上变频后放大处理后发送到天线单元；参考定标器耦合器和发射定标器耦合器用于提取耦合定标信号；极化切换开关用于极化通道选择切换；H极化环行器和V极化环行器用于收发信号的分离；所述C频段低噪放模块内部分为两路通道，包含限幅器X1、限幅器X2、接收/定标开关T1、接收/定标开关T2、低噪声放大器L1和低噪声放大器L2，限幅器X1和限幅器X2用于保护低噪放不被大功率烧毁；接收/定标开关T1、接收/定标开关T2用于接收或定标状态时信号流向切换；低噪声放大器L1和低噪声放大器L2用于雷达回波信号的放大；所述C频段定标器包含参考定标衰减器、第一功分器、接收定标衰减器、第二功分器、第三功分器、第四功分器、开关T3、开关T4，用于在不同定标工作状态，进行信号流向的切换；Ku频段发射通道、Ku频段低噪放模块、Ku频段定标器分别与C频段发射通道、C频段低噪放模块、C频段定标器技术实现架构一致；
所述频率源单元输出2路不同频点的发射本振信号，分别提供给C频段发射通道上变频器、Ku频段发射通道上变频器，实现上变频功能；输出2路C频段接收本振信号提供给C频段第一接收机和C频段第二接收机，实现下变频功能；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇，李财品，张升，李锦伟，刘娇，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：