地面监视雷达及探测方法专利检索-激励信号信号信号处理专利检索查询-专利查询网

地面监视雷达及探测方法

阅读：424发布：2020-05-08

专利汇可以提供地面监视雷达及探测方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请涉及一种地面监视雷达及探测方法，所述地面监视雷达M×N个子天线按环形矩阵排列，每个电子开关包括N个触点端和一个公共端，每个触点端均连接有一个子天线。通过控制每个电子开关的一公共端和N个触点端中的一个触点端之间的连接即可选通M×N个子天线形成的工作阵面，并实现对于第一雷达信号的发射和第二雷达信号的接收，从而确定监视目标的距离和方位。在本申请中，M×N个子天线只需匹配M个发射组件和接收组件即可进行对于监视目标的距离和方位的确定，大大减少了发射组件和接收组件的使用数量，解决了传统地面监视雷达成本较高的技术问题，达到了大大降低地面监视雷达成本的技术效果。，下面是地面监视雷达及探测方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种地面监视雷达，其特征在于，包括：
M×N个子天线(100)，用于发射第一雷达信号，以及接收经监视目标反射后的第二雷达信号；所述M×N个子天线(100)按环形矩阵排列；其中，M、N均为大于1的正整数；
频率综合器(200)，用于产生激励信号和本振信号；
M个发射组件(310)，每个所述发射组件(310)的输入端均与所述频率综合器(200)的输出端信号连接，所述发射组件(310)用于将所述激励信号转化为所述第一雷达信号；
M个接收组件(320)，用于利用所述本振信号将所述第二雷达信号转化为中频模拟信号；
M个电子开关(400)，每个所述电子开关(400)包括N个触点端和一个公共端，所述N个触点端分别与间隔为M个所述子天线(100)的N个所述子天线(100)信号连接，每个所述电子开关(400)的公共端分别与每个所述发射组件(310)的输出端和每个所述接收组件(320)的输入端信号连接，每个所述电子开关(400)用于控制所述发射组件(310)和/或所述接收组件(320)与N个所述子天线(100)中的一个连接；
数字处理机(500)，所述数字处理机(500)分别与每个所述接收组件(320)的输出端信号连接，用于根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位。
2.根据权利要求1所述的地面监视雷达，其特征在于，还包括：
波控设备(610)，与所述M个电子开关(400)的控制端均信号连接，用于控制每个所述电子开关(400)工作，以控制所述发射组件(310)和/或所述接收组件(320)与N个所述子天线(100)中的一个所述子天线(100)连接。
3.根据权利要求2所述的地面监视雷达，其特征在于，还包括：
M个移相器(620)，分别设置于M个所述发射组件(310)，每个所述移相器(620)均与所述频率综合器(200)信号连接，用于调节所述激励信号的相位；
所述波控设备(610)与每个所述移相器(620)的控制端信号连接，所述波控设备(610)用于控制每个所述移相器(620)以调节所述激励信号的相位。
4.根据权利要求1所述的地面监视雷达，其特征在于，还包括：
M个环行器(700)，一个所述环行器(700)的第一端口与一个所述发射组件(310)的输出端信号连接；
一个所述环行器(700)的第二端口与一个所述电子开关(400)的公共端端信号连接；
一个所述环行器(700)的第三端口与一个所述接收组件(320)的输入端信号连接。
5.根据权利要求4所述的地面监视雷达，其特征在于，每个所述接收组件(320)包括：
第一放大器(321)，所述第一放大器(321)的输入端与所述环行器(700)的第三端口信号连接，所述环行器(700)用于对所述第二雷达信号进行低噪声放大处理；
混频器(323)，所述混频器(323)的输入端与所述第一放大器(321)的输出端信号连接，用于将所述第一放大器(321)的输出信号与所述本振信号混频，以形成所述中频模拟信号；
第二放大器(325)，所述第二放大器(325)的输入端分别于所述混频器(323)的输出端和所述数字处理机(500)的输入端信号连接，用于放大所述中频模拟信号并输送至所述数字处理机(500)。
6.根据权利要求5所述的地面监视雷达，其特征在于，每个所述接收组件(320)还包括：
第一滤波器(322)，与所述第一放大器(321)的输出端信号连接，用于对所述第一放大器(321)输出信号进行带通滤波处理；
第二滤波器(324)，与所述混频器(323)的输出端信号连接，用于对所述混频器(323)输出的信号进行低通滤波处理。
7.根据权利要求1所述的地面监视雷达，其特征在于，所述数字处理机(500)包括：
模数转化电路(510)，与所述接收组件(320)的输出端信号连接，用于将所述中频模拟信号转化为数字信号；
数字下变频器(520)，与所述模数转化电路(510)信号连接，用于将所述数字信号转化为I/Q信号；
数字波束合成器(530)，与所述数字下变频器(520)信号连接，用于将所述I/Q信号合成和波束和差波束；
处理器(540)，与所述数字波束合成器(530)信号连接，用于根据所述和波束和所述差波束确定所述目标的距离和方位。
8.根据权利要求1所述的地面监视雷达，其特征在于，还包括：
显控终端(900)，与所述数字处理机(500)信号连接。
9.一种利用如权利要求1至8任一项所述的地面监视雷达进行雷达探测的方法，其特征在于，所述方法包括：
控制所述发射组件(310)输出所述第一雷达信号；
控制所述M个电子开关(400)选通M个所述子天线(100)以形成目标工作阵面，并通过所述目标工作阵面发射所述第一雷达信号，其中，所述目标工作阵面包括编号X至X+M-1的连续且相邻排列的M个所述子天线(100)，X为不小于1的正整数；
控制所述目标工作阵面接收经监视目标反射后的所述第二雷达信号；
将所述第二雷达信号转化为中频模拟信号；
根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：
通过控制所述M个电子开关(400)，切换选通X+1至X+M的连续且相邻排列的M个所述子天线(100)，以形成切换工作阵面，并将所述切换工作阵面作为所述目标工作阵面，返回执行步骤所述控制所述发射组件(310)输出所述第一雷达信号。

说明书全文

地面监视雷达及探测方法

技术领域

[0001] 本申请涉及雷达技术领域，特别是涉及一种地面监视雷达及探测方法。

背景技术

[0002] 雷达以其固有的特性，在空间目标探测与识别技术发展中起着重要的作用，它实时性强、测量信息丰富，可以主动地、全天候地对空间目标进行探测、识别和编目。地面监视雷达是应用最早，使用最广泛的雷达，地面监视雷达已经成为了各个国家和地区安防系统
的主要设备。地面监视雷达的基本任务是对安防、边防等重要区域的地面动目标进行探测。

[0003] 各种地面监视雷达的结构不尽相同，但基本形式是一致，包括：发射机、接收机、天线、处理设备等。在传统的相控电扫雷达工作时，子天线与发射接收组件一一对应，也就是说每个天线必须同时对应匹配一个发射机和接收机。但是，这样的地面监视雷达成本较高。发明内容

[0004] 基于此，有必要针对现有技术中地面监视雷达成本较高的问题，提供一种地面监视雷达及探测方法。

[0005] 一种地面监视雷达，包括：

[0006] M×N个子天线，用于发射第一雷达信号，以及接收经监视目标反射后的第二雷达信号；所述M×N个子天线按环形矩阵排列；其中，M、N均为大于1的正整数；

[0007] 频率综合器，用于产生激励信号和本振信号；

[0008] M个发射组件，每个所述发射组件的输入端均与所述频率综合器的输出端信号连接，所述发射组件用于将所述激励信号转化为所述第一雷达信号；

[0009] M个接收组件，用于利用所述本振信号将所述第二雷达信号转化为中频模拟信号；

[0010] M个电子开关，每个所述电子开关包括N个触点端和一个公共端，所述N个触点端分别与间隔为M个所述子天线的N个所述子天线信号连接，每个所述电子开关的公共端分别与
每个所述发射组件的输出端和每个所述接收组件的输入端信号连接，每个所述电子开关用
于控制所述发射组件和/或所述接收组件与N个所述子天线中的一个连接；

[0011] 数字处理机，所述数字处理机分别与每个所述接收组件的输出端信号连接，用于根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位。

[0012] 在其中一个实施例中，还包括：

[0013] 波控设备，与所述M个电子开关的控制端均信号连接，用于控制每个所述电子开关工作，以控制所述发射组件和/或所述接收组件与N个所述子天线中的一个所述子天线连
接。

[0014] 在其中一个实施例中，还包括：

[0015] M个移相器，分别设置于M个所述发射组件，每个所述移相器均与所述频率综合器信号连接，用于调节所述激励信号的相位；

[0016] 所述波控设备与每个所述移相器的控制端信号连接，所述波控设备用于控制每个所述移相器以调节所述激励信号的相位。

[0017] 在其中一个实施例中，还包括：

[0018] M个环行器，一个所述环行器的第一端口与一个所述发射组件的输出端信号连接；

[0019] 一个所述环行器的第二端口与一个所述电子开关的公共端端信号连接；

[0020] 一个所述环行器的第三端口与一个所述接收组件的输入端信号连接。

[0021] 在其中一个实施例中，每个所述接收组件包括：

[0022] 第一放大器，所述第一放大器的输入端与所述环行器的第三端口信号连接，所述环行器用于对所述第二雷达信号进行低噪声放大处理；

[0023] 混频器，所述混频器的输入端与所述第一放大器的输出端信号连接，用于将所述第一放大器的输出信号与所述本振信号混频，以形成所述中频模拟信号；

[0024] 第二放大器，所述第二放大器的输入端分别于所述混频器的输出端和所述数字处理机的输入端信号连接，用于放大所述中频模拟信号并输送至所述数字处理机。

[0025] 在其中一个实施例中，每个所述接收组件还包括：

[0026] 第一滤波器，与所述第一放大器的输出端信号连接，用于对所述第一放大器输出信号进行带通滤波处理；

[0027] 第二滤波器，与所述混频器的输出端信号连接，用于对所述混频器输出的信号进行低通滤波处理。

[0028] 在其中一个实施例中，所述数字处理机包括：

[0029] 模数转化电路，与所述接收组件的输出端信号连接，用于将所述中频模拟信号转化为数字信号；

[0030] 数字下变频器，与所述模数转化电路信号连接，用于将所述数字信号转化为I/Q信号；

[0031] 数字波束合成器，与所述数字下变频器信号连接，用于将所述I/Q信号合成和波束和差波束；

[0032] 处理器，与所述数字波束合成器信号连接，用于根据所述和波束和所述差波束确定所述目标的距离和方位。

[0033] 在其中一个实施例中，还包括：

[0034] 显控终端，与所述数字处理机信号连接。

[0035] 一种利用上述的地面监视雷达进行雷达探测的方法，所述方法包括：

[0036] 控制所述发射组件输出所述第一雷达信号；

[0037] 控制所述M个电子开关选通M个所述子天线以形成目标工作阵面，并通过所述目标工作阵面发射所述第一雷达信号，其中，所述目标工作阵面包括编号X至X+M-1的连续且相
邻排列的M个所述子天线，X为不小于1的正整数；

[0038] 控制所述目标工作阵面接收经监视目标反射后的所述第二雷达信号；

[0039] 将所述第二雷达信号转化为中频模拟信号；

[0040] 根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位。

[0041] 在其中一个实施例中，还包括：

[0042] 通过控制所述M个电子开关，切换选通X+1至X+M的连续且相邻排列的M个所述子天线，以形成切换工作阵面，并将所述切换工作阵面作为所述目标工作阵面，返回执行步骤所述控制所述发射组件输出所述第一雷达信号。

[0043] 本申请实施例提供了一种地面监视雷达，包括：M×N个子天线，频率综合器，M个发射组件和M个接收组件，M个电子开关和数字处理机，所述M×N个子天线按环形矩阵排列。每个所述电子开关包括N个触点端和一个公共端，每个所述触点端均连接有一个所述子天线，每个公共端连接有一个所述发射组件和所述接收组件。本申请实施例只需要通过所述触点端和所述公共端之间的连接关系便实现通过控制每个所述电子开关，使得每个所述电子开
关每次只打开一个通道，从而使得与每个所述电子开关连接的N个所述子天线中，每次只有一个所述子天线可以与所述发射组件和/或所述接收组件接通，其余所述子天线与所述发
射组件和所述接收组件之间均处于断开状态。然后再通过后续处理即可实现对于所述第一
雷达信号的发射和所述第二雷达信号的接收，以确定监视目标的距离和方位。在整个工作
过程中，所述M×N个子天线，只需要匹配M个所述发射组件和所述接收组件即可进行对于所
述监视目标的距离和方位的确定。相对于传统技术中每个子天线均需要匹配一个发射组件
和接收组件，本申请实施例所述M×N个子天线只需要M个所述发射组件和M个所述接收组件
即可完成对于所述M×N个子天线的匹配，因此本申请实施例通过利用所述电子开关，大大
减少了所述发射组件和所述接收组件的使用数量，解决了现有技术中存在的地面监视雷达
成本较高的技术问题，大大降低了所述地面监视雷达的成本。

[0044] 此外，本申请实施例所述地面监视雷达的M×N个所述子天线在结构上按环形矩阵排列，不仅可实现360°圆周电扫描，也可实现跨扇区电扫描，且扫描数据率远大于传统的伺服扫描数据率，提高了本申请实施例所述地面监视雷达的可靠性。同时，本申请实施例所述地面监视雷达避免了使用伺服设备，更进一步的节省成本。
附图说明

[0045] 图1为本申请一个实施例提供的地面监视雷达结构示意图；

[0046] 图2为本申请一个实施例提供的地面监视雷达电子开关电气连接结构示意图；

[0047] 图3为本申请一个实施例提供的地面监视雷达子天线结构示意图；

[0048] 图4为本申请一个实施例提供的地面监视雷达结构示意图；

[0049] 图5为本申请一个实施例提供的地面监视雷达接收组件结构示意图；

[0050] 图6为本申请一个实施例提供的地面监视雷达数字处理机结构示意图；

[0051] 图7为本申请一个实施例提供的地面监视雷达探测方法流程图；

[0052] 图8为本申请一个实施例提供的地面监视雷达探测方法流程图。

[0053] 附图标记说明：

[0054] 10、地面监视雷达；100、子天线；200、频率综合器；310、发射组件；320、接收组件；321、第一放大器；322、第一滤波器；323、混频器；324、第二滤波器；325、第二放大器；400、电子开关；500、数字处理机；510、模数转化电路；520、数字下变频器；530、数字波束合成器；
540、处理器；610、波控设备；620、移相器；700、环行器；800、发射激励功分器；810、810、本振功分器；900、显控终端。

具体实施方式

[0055] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的一种地面监视雷达及探测方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0056] 本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解
为对本申请的限制。

[0057] 在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0058] 请参见图1，本申请实施例提供一种地面监视雷达10，包括：M×N个子天线100、频率综合器200、M个发射组件310、M个接收组件320、M个电子开关400和数字处理机500，所述M×N个子天线100按环形矩阵排列。

[0059] 所述M×N个子天线100用于发射第一雷达信号，以及接收经监视目标反射后的第二雷达信号，其中，M、N均为大于1的正整数。所述第一雷达信号可以为大功率的射频信号，所述第二雷达信号是经监视目标反射后的微弱的射频信号。所述M×N个子天线100可以为
线阵列天线，所述M×N个子天线100按照等距或者不等距的方式排列均可，每个子天线100
的中心单元可以全部位于同一条直线上，也可以位于不同直线上，例如可以排布于圆周上
等。所述M×N个子天线100也可以采用面阵列天线，例如，多个直线阵列天线在任意平面上
按一定间隔排列构成平面阵，当多个直线阵列天线的中心排列在球面上便可以构成球面
阵。本实施例对于所述M×N个子天线100不作任何限定，只需要可以实现对于所述第一雷达
信号的发射和对所述第二雷达信号的接收功能即可。所述M×N个子天线100按环形矩阵排
列，不仅可实现360°圆周电扫描，也可实现跨扇区电扫描，且扫描数据率远大于传统的伺服扫描数据率，提高了本实施例所述地面监视雷达10的可靠性。同时，本申请实施例所述地面监视雷达避免了使用伺服设备，更进一步的节省成本。

[0060] 所述频率综合器200用于产生激励信号和本振信号。所述激励信号为一个未经放大处理的射频信号，作为所述发射组件310的输入信号。所述本振信号即为所述频率综合器
200产生的一种与激励信号相差几十兆的射频信号，为下一步所述接收组件320形成所述第
二雷达信号作准备。所述频率综合器200可以采用直接频率合成型或者锁相频率合成型，也可以采用直接数字频率合成。本实施例对于所述频率综合器200不作具体限定，只需要满足可以实现产生所述激励信号和所述本振信号的功能即可。

[0061] 每个所述发射组件310的输入端均与所述频率综合器200的激励信号输出端信号连接，所述发射组件310用于将所述激励信号转化为所述第一雷达信号。所述第一雷达信号可以为大功率射频信号等。所述发射组件310可以采用雷达发射机，所述雷达发射机将所述频率综合器200发出的激励信号转化为大功率的射频信号，然后经后续的所述子天线100发
射出去。所述发射组件310可以为单级振荡式发射机，也可以采用主振放大式发射机。本实施例对于所述发射组件310不作任何限定，只需要满足可以实现将所述激励信号转化为所
述第一雷达信号的功能即可。

[0062] 所述M个接收组件320用于利用所述本振信号将所述第二雷达信号转化为中频模拟信号。所述第二雷达信号为微弱的射频信号，所述接收组件320接收并处理所述第二雷达信号，所述本振信号可以通过本振功分器等分为多路信号然后输送至所述M个接收组件
320。同时将所述第二雷达信号和所述多路本振信号进行混频，形成所述中频模拟信号，为后续所述数字处理机500提供输入信号。本实施例对于所述接收组件320不作具体限定，只
需要满足可以实现将所述第二雷达信号和所述本振信号转化为中频模拟信号的功能即可。

[0063] 请参见图2，所述M个电子开关400，每个所述电子开关400包括N个触点端和一个公共端，所述N个触点端分别与间隔为M个所述子天线100的N个所述子天线100信号连接，每个所述电子开关400的公共端分别与每个所述发射组件310的输出端和每个所述接收组件320
的输入端信号连接。所述N个触点端分别与间隔为M个所述子天线100的N个所述子天线100
信号连接，是指所述N个触点端连接的所述子天线100为非相邻非连续的N个所述子天线。例如，当所述电子开关400的数量M＝15，所述触点端的个数N＝2时，所述子天线100的数量M×N＝30，第一个所述电子开关400的两个所述触点端依次连接的便为编号为1和16的两个所
述子天线100。当所述电子开关400的数量M＝15，所述触点端的个数N＝3时，所述子天线100的数量M×N＝45，第一个所述电子开关400的三个所述触点端依次连接的便为编号为1，16
和31的三个所述子天线100。则，编号为1～15的15个所述子天线100形成工作阵面，通过所述工作阵面将所述第一雷达信号发射出去，以形成第一波位。以此类推，编号2～编号16的
15个所述子天线100形成的工作阵面可以形成第二波位，则所述地面监视雷达10进行360°
圆周扫描工作时，从第一波位(子天线1～子天线15)到第二波位(子天线2～子天线16)直到
第四十五波位(子天线45～子天线14)再返回至所述第一波位(子天线1～子天线15)形成顺
序循环方位扫描工作，从而利用45个波位完成一周360°扫描。

[0064] 所述电子开关400用于控制所述发射组件310和/或所述接收组件320与N个所述子天线100中的一个所述子天线100连接，对所述M×N个子天线100进行选通，使得每个所述电
子开关400连接的N个所述子天线100中只有一个可以与所述发射组件310和所述接收组件
320信号连接。因此，每次只有M个所述子天线100可以与所述发射组件310和所述接收组件
320实现连通，其余的所述子天线100为不工作状态。每个所述电子开关400之间独立存在，所述每个电子开关400均为一分N开关，N可以为任意正整数，例如一分三开关等。本实施例对于所述电子开关400不作任何限定，只需要满足可以实现对于所述M×N个子天线100的选
通功能即可。

[0065] 所述数字处理机500分别与每个所述接收组件320的输出端信号连接，用于根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位。本实施例所述数字处理机500可以采用
计算机，处理器，数字信号处理器等均可，本实施例对于所述数字处理机500不作具体限定，只需要可以满足根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位的功能即可。

[0066] 本申请实施例提供的一种地面监视雷达10的工作原理如下：

[0067] 本实施例提供了一种地面监视雷达10，包括M×N个子天线100，频率综合器200，M个发射组件310，M个接收组件320，M个电子开关400和数字处理机500。

[0068] 每个所述电子开关400的N个触点端分别与间隔为M个所述子天线100的N个所述子天线100信号连接，每个所述电子开关400的一个公共端分别与每个所述发射组件310的输
出端和每个所述接收组件320的输入端信号连接。每个所述电子开关400控制所述发射组件
310和/或所述接收组件320与N个所述子天线100中的一个连接，即每个所述电子开关400控
制每次有M个子天线100分别与发射组件310和接收组件320信号连接。定义每次分别与所述
发射组件310和所述接收组件320信号连接的所述子天线100为当下的工作天线，即所述工
作天线为M个。

[0069] 在发射所述第一雷达信号时，所述频率综合器200产生激励信号和本振信号，每个所述发射组件310的输入端均与所述频率综合器200的输出端信号连接，所述发射组件310
将所述激励信号转化为所述第一雷达信号。所述第一雷达信号通过M个所述工作天线发射
至监视目标，所述第一雷达信号经监视目标反射后形成第二雷达信号。在接收所述第二雷
达信号时，M个所述工作天线接收所述第二雷达信号，并将所述第二雷达信号输送至与M个
所述电子开关400相连的M个所述接收组件320，M个所述接收组件320利用所述本振信号将
所述第二雷达信号和转化为中频模拟信号。所述数字处理机500与每个所述接收组件320输
出端均信号相连，所述数字处理机500对所述中频模拟信号进行分析处理，便可确定所述监视目标的距离和方位，从而实现对目标监视的目的。

[0070] 本实施例提供了一种地面监视雷达10，设置有M个所述电子开关400，每个所述电子开关400包括N个触点端和一个公共端，每个所述触点端均连接有一个所述子天线100。本实施例每个所述电子开关400只需要控制N个所述子天线100中的一个所述子天线100与所
述发射组件310和/或所述接收组件320每个之间连接的通断。每个所述电子开关的一个公
共端与N个触点端中的一个所述触点端接通，从而选通M×N个所述子天线100中的一个所述
子天线100，即可实现对于第一雷达信号的发射和第二雷达信号的接收，从而确定监视目标的距离和方位。也就是说，本实施例只需要通过控制每个所述电子开关400，使得每个所述电子开关400每次只打开一个通道，从而使得与每个所述电子开关400连接的N个所述子天
线100中，每次只有一个所述子天线100可以与所述发射组件310和/或所述接收组件320接
通，其余所述子天线100与所述发射组件310和所述接收组件320之间均处于断开状态。然后再通过后续处理即可实现对于所述第一雷达信号的发射和所述第二雷达信号的接收，以确
定监视目标的距离和方位。在整个工作过程中，所述M×N个子天线100，只需要匹配M个所述发射组件310和所述接收组件320即可进行对于所述监视目标的距离和方位的确定。相对于
传统技术中每个子天线100均需要匹配一个发射组件310和接收组件320，本实施例所述M×
N个子天线100只需要M个所述发射组件310和M个所述接收组件320即可完成对于所述M×N
个子天线100的匹配，因此本实施例通过利用成本较低的所述电子开关400，大大减少了所
述发射组件310和所述接收组件320的使用数量，解决了现有技术中存在的地面监视雷达10
成本较高的技术问题，大大降低了所述地面监视雷达10的成本。

[0071] 此外，本申请实施例所述地面监视雷达的M×N个所述子天线100在结构上按环形矩阵排列，不仅可实现360°圆周电扫描，也可实现跨扇区电扫描，且扫描数据率远大于传统的伺服扫描数据率，提高了本申请实施例所述地面监视雷达的可靠性。同时，本申请实施例所述地面监视雷达避免了使用伺服设备，更进一步的节省成本。

[0072] 请参见图3和图4，本申请一个实施例提供了一种地面监视雷达10还包括：波控设备610，M个移相器620，M个环行器700、发射激励功分器800和本振功分器810。

[0073] 所述M×N个子天线100按环形矩阵排列，可以旋转探测实现360°全方向探测，探测范围和应用场景更广。所述波控设备610与所述M个电子开关400的控制端信号连接，用于控制每个所述电子开关400，以控制所述发射组件310和/或所述接收组件320与N个所述子天
线100中的一个连接。所述波控设备610可以通过硬件或软件实现，也可以通过软件与硬件
的结合实现，例如将波控系统嵌入芯片或者服务器等均可。本实施例对于所述波控设备610不作任何限定，只需要可以满足可以控制每个所述电子开关400，以控制所述发射组件310
和/或所述接收组件320与N个所述子天线100中的一个所述子天线100连接的功能即可。

[0074] M个所述移相器620分别设置于M个所述发射组件310中，一个所述移相器620，每个所述移相器620均与所述频率综合器信号连接，用于调节所述激励信号的相位。所述波控设备610与每个所述移相器620的控制端信号连接，用于控制每个所述移相器620以调节所述
激励信号的相位。所述移相器620能够对所述激励信号的相位进行调节，从而实现对于所述子天线100的接收波和发射波的相位进行调整。所述移相器620可以采用数字移相器620，也可以采用射频移相器620，或者其他类型的移相器均可，本实施例不作具体限定。

[0075] 一个所述环行器700的第一端口与一个所述发射组件310的输出端信号连接，用于接收所述第一雷达信号。一个所述环行器700的第二端口与一个所述电子开关400的公共信
号连接，用于输出所述第一雷达信号，以及接收所述第二雷达信号。一个所述环行器700的第三端口与一个所述接收组件320的输入端信号连接，用于输出所述第二雷达信号。所述环行器700用于限定所述第一雷达信号和所述第二雷达信号的传输方向。例如，使得所述第一雷达信号从所述发射组件310输出后通过所述电子开关400输送至所述子天线100，然后通
过所述子天线100将所述第一雷达信号发射出去。当所述子天线100接收所述第二雷达信号
后，所述环行器700接收所述第二雷达信号，并将所述第二雷达信号输送至所述接收组件
320进行处理，而不通过所述发射组件310。所述环行器700可以采用电子环行器等，所述电子环行器可实现耦合信号，峰值检波，电压比较等功能，且体积小，成本低。

[0076] 所述发射激励功分器800的输入端与所述频率综合器200信号连接，所述发射激励功分器800的输出端分别与每个所述发射组件310的输入端信号连接。所述发射激励功分器
800可以将所述激励信号分为多路。所述本振功分器810的输入端与所述频率综合器200的
输出端信号连接，所述本振功分器810的输出端与每个所述接收组件320的输入端信号连
接，用于将所述本振信号分为多路。所述发射激励功分器800和所述本振功分器810可以为
二功分、四功分、六功分等，在本实施例中，所述发射激励功分器800可以将所述激励信号分为M路，所述本振功分器810可以将所述本振信号分为M路，与所述电子开关400的数量保持
一致。

[0077] 请参见图5，在一个实施例中，所述接收组件320包括：第一放大器321，第一滤波器322，混频器323，第二滤波器324，第二放大器325。

[0078] 所述第一放大器321的输入端与所述环行器700的第三端口信号连接，所述环行器700用于对所述第二雷达信号进行低噪声放大处理。所述第一滤波器322与所述第一放大器
321的输出端信号连接，用于对所述第一放大器321输出信号进行带通滤波处理。所述第一
滤波器322用于将所述第一放大器321输出的信号进行带通滤波处理，滤除带外不需要的频
率信号。所述混频器323的输入端与所述第一放大器321的输出端信号连接，用于将所述第
一放大器321的输出信号与所述本振信号混频，以形成所述中频模拟信号。所述第二滤波器
324与所述混频器323的输出端信号连接，用于对所述混频器323输出的信号进行低通滤波
处理，将所述混频器323输出的信号进行低通滤波处理，滤除不需要的频率信号，以形成所述中频模拟信号。所述第二放大器325的输入端分别于所述混频器323的输出端和所述数字
处理机500的输入端信号连接，用于放大所述中频模拟信号并输送至所述数字处理机500。
本实施例对于所述第一放大器321，所述第一滤波器322，所述混频器323，所述第二滤波器
324和所述第二放大器325均不作任何限定，只需可以满足上述功能即可。

[0079] 请参见图6，在一个实施例中，所述数字处理机500包括：模数转化电路510，数字下变频器520，数字波束合成器530和处理器540。

[0080] 所述模数转化电路510与所述接收组件320的输出端信号连接，用于将所述中频模拟信号转化为数字信号。所述数字下变频器520与所述模数转化电路510信号连接，用于将
所述数字信号转化为I/Q信号。所述数字波束合成器530与所述数字下变频器520信号连接，用于将所述I/Q信号合成为和波束和差波束。所述处理器540与所述数字波束合成器530信
号连接，用于通过所述和波束和所述差波束确定所述目标的距离和方位。所述处理器540可以包括脉冲压缩器和动目标检测器，通过动目标检测器输出的两路数据，对其中一路数据
进行恒虚警检测，输出目标的距离参数。然后和另一路数据进行比幅测角，从而确定出监测目标的方位角。

[0081] 在一个实施例中，所述地面监视雷达10，还包括：显控终端900。

[0082] 所述显控终端900与所述数字处理机500信号连接，用于显示所述监视目标的距离和方位等信息。所述显控终端900可以采用计算机、移动手机、平面电脑等，本实施例对于所述显控终端900不作任何限定，只需要可以满足显示所述目标的距离和方位等信息。

[0083] 请参见图7，本申请一个实施例提供了一种雷达探测方法，所述雷达探测方法是利用所述地面监视雷达10实现地面监视的方法。本实施例以所述雷达探测方法应用于所述显
控终端900为例进行说明，所述雷达探测方法包括：

[0084] S100、控制所述发射组件310输出所述第一雷达信号。

[0085] 所述数字处理机500控制所述发射组件310输出所述第一雷达信号，所述第一雷达信号由所述频率综合器200产生所述激励信号，所述激励信号传输至所述发射组件310经所
述发射组件310处理而产生所述第一雷达信号。所述第一雷达信号可以为大功率射频信号。
所述第一雷达信号通过形成所述目标工作阵面的所述子天线100发射出去，形成一个发射
波束。

[0086] S200、控制所述M个电子开关400选通M个所述子天线100，以形成目标工作阵面并通过所述工作阵面发射所述第一雷达信号，其中，所述目标工作阵面包括编号X至X+M-1的
连续且相邻排列的M个所述子天线100，X均为不小于1的正整数。

[0087] 所述M×N个子天线100按环形矩阵排列，按环形的圆周顺序依次进行编号，分别为：1～M×N，每M个所述子天线100形成一个所述目标工作阵面。所述显控终端900控制所述电子开关400选通与构成所述目标工作阵面的M个子天线100连接的触点，关闭所述电子开
关400中的其余的触点，使得所述目标工作阵面的所述M个子天线100与所述发射组件310连
通，其余所述子天线100与所述发射组件310之间处于关闭状态。所述第一雷达信号通过形
成所述目标工作阵面的所述子天线100发射出去，形成一个发射波束。

[0088] 例如，当所述子天线100的数量M×N＝45，M＝15，N＝3，X＝1时，所述子天线100编号为1-45，所述目标工作阵面由编号为1-15的所述子天线100构成。每个所述电子开关400分别与所述编号为1-15的子天线100之间的触点接通，与其他所述子天线100之间的连接触
点断开，例如第1个所述电子开关400与编号为1的所述子天线100接通，第2个所述电子开关
400与编号为2的所述子天线100接通，第15个所述电子开关400与编号为15的所述子天线
100接通，其余所述子天线100均与所述电子开关均断开，构成所述目标工作阵面的M个所述子天线100将所述第一雷达信号发射出去，形成一个发射波束，其他编号的30个所述子天线
100不工作。

[0089] S300、控制所述目标工作阵面接收经监视目标反射后的所述第二雷达信号。

[0090] 所述第二雷达信号为经所述监视目标反射后的微弱的射频信号，所述目标工作阵面的所述子天线100接收所述第二雷达信号。所述数字处理机500控制所述目标工作阵面接
收所述第二雷达信号。

[0091] S400、将所述第二雷达信号转化为中频模拟信号。

[0092] 所述第二雷达信号为微弱的射频信号，在本实施例中，可以通过例如接收组件320、所述频率综合器200和所述混频器322等对所述第二雷达信号进行处理转化，以形成所述中频模拟信号。

[0093] S500、根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位。

[0094] 所述数字处理机500根据所述中频模拟信号确定所述监视目标的距离和方位的方法可以有多种，本实施例对此不做任何限定，只要能够根据所述中频模拟信号得到所述监
视目标的距离和方位即可。例如，在一个具体实施例中，可以为：在数字处理机500中，将输入的中频模拟信号经过模-数转换(A/D)后变成数字信号，再经数字下变频(DDC)至基带I/Q
信号；M路基带I/Q信号经数字波束合成处理器540(DBF)分别合成和波束、差波束；和波束、差波束再经脉冲压缩(PC)、动目标检测(MTD)处理后暂存两路数据；和波束单独再通过恒虚警处理(CFAR)后得到是否有无目标的结论，如果有目标便会输出目标的距离信息；将同一
距离目标的两路动目标检测(MTD)暂存数据进行比幅测角后得到目标的方位角度信息。最
后目标的距离、方位数据通过通讯传输至所述显控终端900或远方指控中心的终端等进行
控制和目标的显示。

[0095] 请参见图8，在一个实施例中，所述雷达探测方法，还包括：

[0096] S600、通过控制所述M个电子开关400，切换选通X+1至X+M的连续且相邻排列的M个所述子天线100，以形成切换工作阵面，并将所述切换工作阵面作为所述目标工作阵面，返回执行步骤所述控制所述发射组件310输出所述第一雷达信号。

[0097] 所述数字处理机500通过所述目标工作阵面的切换可实现所述地面监测雷达的全向监测，所述地面监测雷达可进行360°方位维扫描工作。例如，当所述子天线100的数量M×N＝45个，所述电子开关400的数量M＝15个时，所述子天线100可以从第一所述目标工作阵
面(由子天线1～子天线15构成)形成的第一波位，切换到第二所述目标工作阵面(由子天线
2～子天线16构成)形成的第二波位，依次循环，直到所述子天线100从第十四所述目标工作阵面(由子天线14～子天线28构成)形成的第十四波位，切换到第十五所述目标工作阵面
(由子天线15～子天线29构成)形成的第十五波位，以此类推，可以切换至由所述子天线45
～子天线14构成所述第四十五波位，以形成顺序循环方位的扫描。

[0098] 所述子天线100可以形成45个波位，即可完成360°一周的扫描工作。所述地面监测雷达每次都只需要15个相邻子天线100便可在空间方位合成波束，即发射时合成发射波束，接收时合成接收波束。所述子天线100的发射和接收为分时工作，与所述子天线100相匹配
的所述发射组件310和所述接收组件320的数量只需要从原来的45个减少至15个，后端的所
述发射组件310和所述接收组件320的数量由45个减少到15个，有效降低了所述地面监视雷
达10的成本。

[0099] 应该理解的是，虽然流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行
并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，
而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是
可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

[0100] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存
在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0101] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来
说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

标题	发布/更新时间	阅读量
带有校准单元和测量装置的振动传感器	2020-05-08	355
一种便携式彩超装置及彩超系统	2020-05-08	995
一种提高线性度的相位补偿方法及系统	2020-05-08	395
一种阻抗测量方法和系统	2020-05-08	832
测量神经各向异性弹性性质的弹性成像方法及装置	2020-05-11	235
一种多参量协同敏感的谐振式压力传感器及其制备方法	2020-05-08	556
一种频率启动电路	2020-05-08	499
微波热声超声双模态成像评估肝脏水分含量的装置和方法	2020-05-08	944
一种基于电机旋变角度的车辆行程的计算方法和系统	2020-05-11	492
基于形状记忆聚合物复合材料的空间展开机构及展开方法	2020-05-11	70

地面监视雷达及探测方法

地面监视雷达及探测方法

技术领域

背景技术

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：