【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及雷达，具体是机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法。
技术介绍
1、雷达，是英文radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，意思为“无线电探测和测距”，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
2、对于机场低空探测雷达(详细分类包含无人机探测雷达，探鸟雷达，场面监视雷达)，由于其工作场景的特殊性，常见的体制(机械扫描雷达，传统有源相控阵雷达，数字阵列dbf雷达)均存在一些问题。难以与成熟的雷达型号统型，这些问题体现在：
3、机场低空探测雷达对俯仰视野范围要求高(通常要求俯仰fov达到90度，即理论无盲区)。同时，目标反射弱，对天线增益要求高，且目标刷新率要求高(通常4秒以内)，对于纯机械扫描雷达，很难达到要求；
4、成本受限，数字阵列雷达(dbf)，全电扫描雷达(aesa)技术成本过高，应用非常少；
5、目前较成熟的做法是设计专用的一维阵列，波束宽度在3°～8°范围，俯仰维度为电扫描，水平波束固定，机械扫描。对于波束内目标角度测量采用单脉冲法。
6、这种方式存在一个较大的问题是，对于低高度目标，测角精度误差较大。其原因分析如下：
7、对于单脉冲测向的相控阵，处于接收状态时需要同时形成接收和波束、差波束(一
8、一般情况下相控阵馈电网络设计，各个阵元的幅度加权是固定的，幅度加权设计以和波束低副瓣特性为准，差波束，无论2路还是1路，均通过和差器相减得到。但是，由于和波束，差波束对低副瓣的幅度加权值分布规律完全不同，故必然存在矛盾，在同一组加权值分布的情况下，和波束低副瓣和差波束低副瓣是无法同时做到的。
9、传统做法是确保阵面和波束的低副瓣特性，差波束不关注副瓣，仅关注零点抑制度。这对于探测目标高度3km以上的常规雷达影响不大，但是雷达探测低空目标时，波束角度低，由于差波束副瓣抑制度差，大量地杂波由差波束副瓣进入，甚至将差通道输出饱达到和而出现失真，极大影响了对信号处理目标的幅度和相位判定，造成较大的角度误差。
10、因此，采用此种方案的低空探测雷达，均不同程度的存在一个问题，即在实战环境中，实测目标俯仰角误差与设计要求相差较大，只能通过软件根据实测情况补偿修正，故此类雷达对安装环境要求较高，安装后软件修正和调试也较为耗时。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法，包括下述步骤：
3、s100:安装好设备后进行扫描准备；
4、s200:计算波长并设置基本单元；
5、s300:单元整合输出；
6、s400:俯仰维合成和计算；
7、s500:主、副瓣优化；
8、s600:信号发射；
9、所述步骤s100中，采用窄边波导做基本单元，经计算，阵元间距需要低于0.7倍空气中波长，所述步骤s200中，每个天线单元有2个馈电点，分别是馈电1、馈电2，经和差器形成和差输出。
10、作为本专利技术进一步的方案：本方法适用于机场低空探测雷达的高fov相控阵上进行使用，其中相控阵包括：单元波导裂缝阵构成的天线单元，每个单元具备2个馈电接口，n个天线单元在俯仰维度组成等间距阵列；
11、2:波导-同轴转换器；
12、3:tr单元，内部有两路独立tr通道，分别通过2个波导-同轴转换器接天线单元的2个馈电口，输出通过内部和差器形成一路和输出与一路差输出；
13、4:波束形成网络a，实现独立加权的波束合成，输出和波束，俯仰差；
14、5：波束合成网络b，实现独立加权的波束合成，输出水平差；
15、6:波控和电源板，实现整个相控阵的供电和控制。
16、作为本专利技术进一步的方案：所述步骤s200，馈电点1与馈电点2同相合成等于和输出，馈电点1与馈电点2反相合成＝差输出。
17、作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤s300中，n个单元的和输出经和差器，其和输出形成整个阵面的和波束，n单元的和输出经和差器，其差输出形成整个阵面的俯仰差波束，n个单元的差输出直接合路，形成整个阵面的水平差波束，此处水平差的波束质量仅由天线单元加工精度决定。
18、作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤s400中，采用和差馈电分开方式，n个单元的和输出一分为二，一路去做和，一路做差，分别采用不同的口径幅度分布，可有效将差波束副瓣水平降低。
19、作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤s500中，在大扫描角度下，通常是观察雷达头顶的目标，作用距离要求不高，可以关闭半个阵，此时阵元数量减少，主波瓣变宽一倍，进一步抑制了fov内的副瓣水平。
20、作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤s500中，阵面具有全阵和半阵两种状态，需要采用不同的口径幅度分布以优化副瓣，而且，发射态/接收态也需要配不同的衰减值。
21、作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤s600:发射状态下，只存在和波束，没有差波束，大角度扫描时，主波束副瓣恶化情况尚可接受，采用八边形阵列方式，进一步提升副瓣抑制比。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、本方案解决了传统一维相控阵和差波束加权的矛盾性问题，通过增加一定的硬件，辅助以全阵/半阵的工作方式，可以使低空探测雷达实现理论无盲区效果(即fov≥90°)，且整个fov内雷达的和差处理结果受地杂波影响大大减少，显著提升雷达对低空目标的探测精度，同时增加的成本不高。以x波段机场低空探测相控阵雷达为例，单个天线单元由32个波导裂缝组成，垂直方向24天线单元，设计频段9500～9670mhz，本方案全阵面状态下可用的最大偏转角可达-40°，大于最大偏转角情况下进入半阵工作，可将俯仰维度fov提升至90°，同时目标俯仰定位误差由2.5°(rms值)提升至1.0°。
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1.机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤S200，馈电点1与馈电点2同相合成等于和输出，馈电点1与馈电点2反相合成＝差输出。
3.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤S300中，N个单元的和输出经和差器，其和输出形成整个阵面的和波束，N单元的和输出经和差器，其差输出形成整个阵面的俯仰差波束，N个单元的差输出直接合路，形成整个阵面的水平差波束，此处水平差的波束质量仅由天线单元加工精度决定。
4.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤S400中，采用和差馈电分开方式，N个单元的和输出一分为二，一路去做和，一路做差，分别采用不同的口径幅度分布，可有效将差波束副瓣水平降低。
5.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤S500中，在大扫描角度下，通常是观
6.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤S500中，阵面具有全阵和半阵两种状态，需要采用不同的口径幅度分布以优化副瓣，而且，发射态/接收态也需要配不同的衰减值。
7.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高FOV一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤S600:发射状态下，只存在和波束，没有差波束，大角度扫描时，主波束副瓣恶化情况尚可接受，采用八边形阵列方式，进一步提升副瓣抑制比。
...【技术特征摘要】
1.机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法，其特征在于：包括下述步骤：
2.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤s200，馈电点1与馈电点2同相合成等于和输出，馈电点1与馈电点2反相合成＝差输出。
3.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤s300中，n个单元的和输出经和差器，其和输出形成整个阵面的和波束，n单元的和输出经和差器，其差输出形成整个阵面的俯仰差波束，n个单元的差输出直接合路，形成整个阵面的水平差波束，此处水平差的波束质量仅由天线单元加工精度决定。
4.根据权利要求1所述的机场低空探测相控阵雷达的高fov一维波束合成方法，其特征在于：所述步骤s400中，采用和差馈电分开方式，n个单元的和输出一分为二，一路去做和，一路做...
【专利技术属性】
技术研发人员：李骁骅，杨曦霆，杨大林，
申请(专利权)人：立方数科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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