本實(shí)用新型涉及雷達(dá)領(lǐng)域，特別涉及近程對(duì)地雷達(dá)領(lǐng)域，具體是指通過輻射電磁波，檢測處理地面物體反射回來的輻射電磁波，實(shí)現(xiàn)信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)所關(guān)注目標(biāo)檢測的雷達(dá)設(shè)備。

背景技術(shù)：

機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)是機(jī)場區(qū)域合理規(guī)劃地面交通管制的一個(gè)有效工具，實(shí)現(xiàn)機(jī)場區(qū)域監(jiān)視和合理規(guī)劃地面交通的功能，是實(shí)現(xiàn)機(jī)場低能見度運(yùn)行的基本條件，在國內(nèi)外大型機(jī)場的運(yùn)行中得到了廣泛的應(yīng)用。在“先進(jìn)的場面引導(dǎo)和控制系統(tǒng)”(Advanced-Surface Movement Guidance and Control System-A-SMGCS)中，場面監(jiān)視雷達(dá)的監(jiān)視功能為其最為核心的功能，也是實(shí)現(xiàn)其他功能的前提。

目前國內(nèi)尚無機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)研制廠家，國內(nèi)機(jī)場安裝的場面監(jiān)視雷達(dá)主要來自于丹麥的TERMA公司，法國的THALES公司，西班牙的INDRA公司。這些公司的雷達(dá)技術(shù)體制較老，具有以下缺點(diǎn)：1發(fā)射功率大；2成本和維護(hù)成本高昂；3可靠性差，容易受環(huán)境影響，容易發(fā)生故障。發(fā)射機(jī)末級(jí)功放仍然采用磁控管放大器，其特征是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)射功率大。其缺點(diǎn)是磁控管是自激振蕩放大器件，發(fā)射信號(hào)的初始相位不定，頻率穩(wěn)定度不高，不能實(shí)現(xiàn)脈沖相參、MTI、MTD。磁控管放大器的雷達(dá)，為實(shí)現(xiàn)可靠的目標(biāo)檢測，必須使用大功率輻射電磁波，而輻射峰值功率大，例如占據(jù)市場份額最高，國際最有名氣的TERMA公司的場面監(jiān)視雷達(dá)，其峰值輻射功率高達(dá)25kW。功率過高有以下危害：1對(duì)人體健康帶來隱患；2產(chǎn)生電磁干擾，干擾其他設(shè)備；3維護(hù)成本高昂，每隔一段時(shí)間磁控管功率不斷下降，下降到連飛機(jī)都探測不到的時(shí)候，就不得不更換；4器件成本高，大功率器件成本都非常高昂，對(duì)提供功率的電源系統(tǒng)也要求很高，必須具備高的功率輸出。

綜上所述，目前急需一種機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)在不降低探測性能的前提下，發(fā)射功率越小越好。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)，解決現(xiàn)有雷達(dá)發(fā)射功率大、成本和維護(hù)成本高昂、可靠性差、容易受環(huán)境影響以及容易發(fā)生故障的問題。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)，包括電源系統(tǒng)，以及依次連接的天饋系統(tǒng)、信道收發(fā)系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)；

所述天饋系統(tǒng)包括相連接的高增益天線和天饋傳感控制系統(tǒng)；

所述信道收發(fā)系統(tǒng)包括射頻接收機(jī)、射頻發(fā)射機(jī)和收發(fā)隔離模塊；所述射頻接收機(jī)和射頻發(fā)射機(jī)均與收發(fā)隔離模塊相連，所述收發(fā)隔離模塊與高增益天線相連；

所述信號(hào)處理系統(tǒng)包括中頻信號(hào)發(fā)生源、中頻信號(hào)處理模塊和CPU板卡；所述中頻信號(hào)發(fā)生源和中頻信號(hào)處理模塊均與CPU板卡相連，所述中頻信號(hào)發(fā)生源與射頻發(fā)射機(jī)相連，中頻信號(hào)處理模塊與射頻接收機(jī)相連；

所述電源系統(tǒng)包括發(fā)射電源、信道收發(fā)電源和信號(hào)處理電源；所述發(fā)射電源與射頻發(fā)射機(jī)相連；所述信道收發(fā)電源和信道收發(fā)系統(tǒng)相連，所述信號(hào)處理電源和信號(hào)處理系統(tǒng)相連。

本實(shí)用新型的有益效果是：通過提高天線增益，同時(shí)將信道收發(fā)系統(tǒng)的射頻接收機(jī)和射頻發(fā)射機(jī)相互獨(dú)立，降低了射頻發(fā)射機(jī)的功率；信號(hào)處理系統(tǒng)中的中頻信號(hào)發(fā)生源具備脈沖相參、組合長短脈沖、重頻可控、脈內(nèi)調(diào)頻和扇區(qū)消隱功能，中頻信號(hào)處理模塊具備匹配濾波、脈沖壓縮、區(qū)域消隱和相參積累功能，有效地改善了信噪比，從而降低了發(fā)射功率；因此本實(shí)用新型提出的場面監(jiān)視雷達(dá)發(fā)射功率低，成本低，維護(hù)方便，環(huán)境電磁污染小，抗干擾性能好，接收靈敏度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述天饋傳感控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)、天饋傳感控制模組、電機(jī)和控制系統(tǒng)；所述天饋傳感控制模組和電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)，所述控制系統(tǒng)分別與天饋傳感控制模組和電機(jī)相連；所述高增益天線包括微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，所述收發(fā)隔離模塊與所述微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連，所述天饋傳感控制模組包括編碼器、電機(jī)溫度傳感器、潤滑油溫度傳感器、振動(dòng)傳感器和潤滑油液位傳感器。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是天饋傳感控制系統(tǒng)能實(shí)時(shí)采集和控制天饋系統(tǒng)的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)天饋系統(tǒng)存在的狀態(tài)異常，為設(shè)備維護(hù)、巡檢帶來方便，從而提升系統(tǒng)的可靠性。

進(jìn)一步，所述高增益天線為倒余割平方賦形天線。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：倒余割平方賦形天線在不同的照射角度上天線增益不同，近處的目標(biāo)，天線照射角度大，偏離中心遠(yuǎn)增益小，而近處信號(hào)強(qiáng)，剛好互相彌補(bǔ)，而倒余割平方賦形天線生產(chǎn)成本與普通天線相差無幾，但是可以明顯提升系統(tǒng)性能，降低對(duì)信道收發(fā)系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)的要求。

進(jìn)一步，所述收發(fā)隔離模塊與微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相連方式采用射頻電纜或采用波導(dǎo)連接，且均通過波導(dǎo)與射頻電纜轉(zhuǎn)換器連接，所述波導(dǎo)為可充氣干燥波導(dǎo)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)那里是波導(dǎo)接口，收發(fā)隔離模塊那里是射頻電纜接口，不管采用波導(dǎo)還是射頻電纜，都需要有一個(gè)波導(dǎo)與射頻電纜的轉(zhuǎn)換器，采用波導(dǎo)時(shí)，為避免潮濕空氣進(jìn)入波導(dǎo)內(nèi)部，需要使用波導(dǎo)干燥機(jī)為它充氣。

進(jìn)一步，所述天饋系統(tǒng)還包括一個(gè)雙工器，所述收發(fā)隔離模塊分別與微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和雙工器相連。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：雙工器的作用是當(dāng)有兩套設(shè)備互為備份的時(shí)候，兩套設(shè)備共用一個(gè)天饋系統(tǒng)，兩套設(shè)備有了雙工器就可以同時(shí)工作，而不用分時(shí)工作。

進(jìn)一步，所述信道收發(fā)系統(tǒng)還包括頻率源模塊，所述頻率源模塊分別連接射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)；所述射頻接收機(jī)包括依次連接的射頻限幅器、混頻器、射頻濾波器、射頻放大器以及射頻衰減器；所述射頻發(fā)射機(jī)包括依次連接的射頻濾波器、射頻放大器、混頻器以及可控射頻功放；所述收發(fā)隔離模塊為環(huán)形器。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：頻率源模塊可根據(jù)指令為射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)提供不同的本振信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率分集功能，也就是說當(dāng)在某一個(gè)頻點(diǎn)由于多徑效應(yīng)會(huì)出現(xiàn)閃爍的時(shí)候，通過切換本振信號(hào)，使設(shè)備工作在多個(gè)頻點(diǎn)之上。

進(jìn)一步，所述信號(hào)處理系統(tǒng)還包括同步模塊，所述頻率源模塊與同步模塊相連。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：頻率源模塊可為同步模塊提供基準(zhǔn)時(shí)鐘。

進(jìn)一步，還包括監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和時(shí)間同步服務(wù)器，所述監(jiān)控系統(tǒng)分別與所述信號(hào)處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，所述網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和時(shí)間同步服務(wù)器連接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：時(shí)間同步服務(wù)器為整個(gè)系統(tǒng)提供統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)間，避免人為因素誤操作更改時(shí)間，而且也能自動(dòng)糾正時(shí)間。

進(jìn)一步，還包括UPS電源，所述UPS電源分別與天饋系統(tǒng)、信道收發(fā)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)和時(shí)間同步服務(wù)器相連。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：UPS電源為機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)提供緊急電源，可以避免電網(wǎng)電壓波動(dòng)、頻率波動(dòng)、斷電、缺相、浪涌等對(duì)系統(tǒng)的影響，提升系統(tǒng)的可靠性。

進(jìn)一步，所述信道收發(fā)系統(tǒng)、信號(hào)處理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、時(shí)間同步服務(wù)器及UPS電源均設(shè)有兩套以一備一用；所述天饋系統(tǒng)中的編碼器設(shè)有兩個(gè)以一備一用；所述一備一用的信道收發(fā)系統(tǒng)同時(shí)工作在不同的頻點(diǎn)上。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：任意一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，能無縫銜接。

附圖說明

圖1為場面監(jiān)視雷達(dá)組成框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1所示，本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有雷達(dá)發(fā)射功率大、成本和維護(hù)成本高昂、可靠性差、容易受環(huán)境影響以及容易發(fā)生故障的問題，提供了一種機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)，包括電源系統(tǒng)，以及依次連接的天饋系統(tǒng)、信道收發(fā)系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)；天饋系統(tǒng)包括相連接的高增益天線和天饋傳感控制系統(tǒng)；信道收發(fā)系統(tǒng)包括射頻接收機(jī)、射頻發(fā)射機(jī)和收發(fā)隔離模塊；射頻接收機(jī)和射頻發(fā)射機(jī)均與收發(fā)隔離模塊相連，所述收發(fā)隔離模塊與高增益天線相連；信號(hào)處理系統(tǒng)包括中頻信號(hào)發(fā)生源、中頻信號(hào)處理模塊和CPU板卡；中頻信號(hào)發(fā)生源和中頻信號(hào)處理模塊均與CPU板卡相連，中頻信號(hào)發(fā)生源與射頻發(fā)射機(jī)相連，中頻信號(hào)處理模塊與射頻接收機(jī)相連；電源系統(tǒng)包括發(fā)射電源、信道收發(fā)電源和信號(hào)處理電源；發(fā)射電源與射頻發(fā)射機(jī)相連；信道收發(fā)電源和信道收發(fā)系統(tǒng)相連，所述信號(hào)處理電源和信號(hào)處理系統(tǒng)相連。

其中，天饋系統(tǒng)采用高增益天線的原因在于，提高天線增益相當(dāng)于降低發(fā)射功率。天饋系統(tǒng)高增益天線可選倒余割平方賦形天線，倒余割平方賦形天線在不同的照射角度上天線增益不同，近處的目標(biāo)，天線照射角度大，偏離中心遠(yuǎn)增益小，而近處信號(hào)強(qiáng)，剛好互相彌補(bǔ)，而倒余割平方賦形天線生產(chǎn)成本與普通天線相差無幾，但是可以明顯提升系統(tǒng)性能，降低對(duì)信道收發(fā)系統(tǒng)和信號(hào)處理系統(tǒng)的要求。

天饋傳感控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺(tái)、天饋傳感控制模組、電機(jī)和控制系統(tǒng)；天饋傳感控制模組和電機(jī)安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)，控制系統(tǒng)分別與天饋傳感控制模組和電機(jī)相連；電機(jī)啟動(dòng)采用軟啟動(dòng)裝置，目的是降低天線啟動(dòng)和停止時(shí)的沖擊，這種沖擊次數(shù)多了，電機(jī)壽命會(huì)下降，可靠性降低。

高增益天線包括微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，收發(fā)隔離模塊與微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用射頻電纜或采用波導(dǎo)相連，采用射頻電纜相連時(shí)，射頻電纜與微波旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接處包含一個(gè)波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器；采用波導(dǎo)連接時(shí)，波導(dǎo)與收發(fā)隔離模塊連接處包含一個(gè)波導(dǎo)同軸轉(zhuǎn)換器，波導(dǎo)為可充氣干燥波導(dǎo)，帶有充氣接口，其充氣接口與波導(dǎo)干燥機(jī)的充氣接口相連。天饋傳感控制模組包括編碼器、電機(jī)溫度傳感器、潤滑油溫度傳感器、振動(dòng)傳感器和潤滑油液位傳感器。天饋傳感控制系統(tǒng)的作用在于實(shí)時(shí)采集和控制天饋系統(tǒng)的狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)天饋系統(tǒng)存在的狀態(tài)異常，為設(shè)備維護(hù)、巡檢帶來方便，從而提升系統(tǒng)的可靠性。

信道收發(fā)系統(tǒng)包括射頻接收機(jī)、射頻發(fā)射機(jī)和收發(fā)隔離模塊；射頻接收機(jī)和射頻發(fā)射機(jī)均與收發(fā)隔離模塊相連，收發(fā)隔離模塊與高增益天線相連；射頻接收機(jī)包括依次連接的射頻限幅器、混頻器、射頻濾波器、射頻放大器以及射頻衰減器；射頻發(fā)射機(jī)包括依次連接的射頻濾波器、射頻放大器、混頻器以及可控射頻功放；所述收發(fā)隔離模塊為環(huán)形器。發(fā)射機(jī)功率大，發(fā)射100W的功率信號(hào)；接收機(jī)非常靈敏，接受uW級(jí)別的信號(hào)。收發(fā)隔離模塊主要是為了避免發(fā)射機(jī)工作時(shí)，功率泄漏到接收機(jī)，導(dǎo)致發(fā)射功率降低，導(dǎo)致接收機(jī)飽和。

為了提高系統(tǒng)可靠性，射頻接收機(jī)具有過壓保護(hù)功能、STC功能。射頻發(fā)射機(jī)具有過占空比保護(hù)功能、組合長短脈沖調(diào)制功能、過溫保護(hù)功能、扇區(qū)消隱功能和故障軟化功能。信道收發(fā)系統(tǒng)具備駐波保護(hù)功能、頻率分集功能。

射頻接收機(jī)過壓保護(hù)功能可以通過限幅器實(shí)現(xiàn)，STC功能可以通過響應(yīng)快速的射頻衰減器和中頻衰減器實(shí)現(xiàn)。射頻發(fā)射機(jī)的過占空比保護(hù)功能可以通過在發(fā)射的可控功放管上加脈沖調(diào)制實(shí)現(xiàn)過占空比保護(hù)，組合長短脈沖調(diào)制依然是通過可控功放管上加脈沖調(diào)制實(shí)現(xiàn)，過溫保護(hù)功能是通過添加溫度傳感器，溫度傳感器的輸出控制可控功放管，溫度高了關(guān)閉功放管，從而實(shí)現(xiàn)過溫保護(hù)?？煽毓Ψ殴芸梢圆扇】刂茤艠O電源電壓或者漏極電源電壓等直流偏置來控制功放管是否開啟。扇區(qū)消隱功能是通過在指定扇區(qū)不打開功放管的柵極電源電壓或者漏極電源電壓。故障軟化功能是通過采用多路功放管合成，當(dāng)某一個(gè)功放管出現(xiàn)故障，其余功放管仍正常的情況下，發(fā)射功率會(huì)降低，但是仍然不影響系統(tǒng)的使用，發(fā)射功率留有裕量。

駐波保護(hù)功能是通過射頻耦合器感知發(fā)射功率，通過檢波器檢出幅度，當(dāng)幅度過大或過小，說明存在駐波異常，從而關(guān)閉功放。通過調(diào)整射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)的混頻本振頻率，使發(fā)射機(jī)和接收機(jī)可以工作在多個(gè)中心頻點(diǎn)。

STC功能作用也是與倒余割平方賦形天線作用類似，主要解決過強(qiáng)的目標(biāo)旁邊有一個(gè)很小的目標(biāo)，避免只看到了大目標(biāo)，看不到小目標(biāo)的情況。其實(shí)現(xiàn)的原理是在強(qiáng)目標(biāo)的地方降低接收機(jī)的增益，在小目標(biāo)的地方提升接收機(jī)的增益，從而使得大小目標(biāo)的信號(hào)在經(jīng)過接收機(jī)后，到達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)時(shí)，信號(hào)幅度不會(huì)有過大的差別，避免造成信號(hào)處理系統(tǒng)AD的飽和，AD飽和后，大目標(biāo)旁邊的小目標(biāo)就看不到。

組合長短脈沖調(diào)制功能是為了提升探測距離同時(shí)縮小雷達(dá)盲距。長脈沖負(fù)責(zé)探遠(yuǎn)，但是盲距大。短脈沖盲距小，但是探不遠(yuǎn)，將二者組合起來，既能探測很遠(yuǎn)的目標(biāo)，又能探測很近的目標(biāo)。具體的實(shí)現(xiàn)就是先發(fā)送短脈沖，在短脈沖的信號(hào)有效時(shí)間外再接著發(fā)射長脈沖。

扇區(qū)消隱功能是指雷達(dá)發(fā)射機(jī)可以在天線轉(zhuǎn)動(dòng)到非機(jī)場方向時(shí)，不發(fā)射脈沖，避免造成電磁污染，影響周邊居民。當(dāng)然本身就輻射遠(yuǎn)低于國標(biāo)對(duì)電磁輻射的要求，但是在非機(jī)場方向，沒有輻射更好。

信道收發(fā)系統(tǒng)還包括頻率源模塊，頻率源模塊分別連接射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)；頻率源模塊可根據(jù)指令為射頻發(fā)射機(jī)和射頻接收機(jī)提供不同的本振信號(hào)，實(shí)現(xiàn)頻率分集功能，頻率分集功能是指信道收發(fā)系統(tǒng)可以工作在多個(gè)頻率點(diǎn)上，這樣的好處就在于可以對(duì)抗目標(biāo)閃爍，由于多徑效應(yīng)，不排除會(huì)出現(xiàn)通過不同路徑傳播的電磁波在到達(dá)目標(biāo)時(shí)，相位相反，互相抵消。但是稍微換一下頻率，原先是閃爍的目標(biāo)就不會(huì)閃爍。實(shí)現(xiàn)頻率分集的方法有多種。方法1：接收機(jī)通道完全復(fù)制，兩個(gè)通道分別工作在不同的頻點(diǎn)，用數(shù)字信號(hào)處理方法實(shí)現(xiàn)頻率分集；方法2：在第一中頻處分離頻率；方法3：采用分離的第二本振或者I/Q解調(diào)器參考頻率來處理不同的頻率；方法4：在采用高速中頻采樣時(shí)，也可以用一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器同時(shí)數(shù)字化兩個(gè)信號(hào)然后用數(shù)字信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)頻率分集。

信號(hào)處理系統(tǒng)中，信號(hào)處理系統(tǒng)包括中頻信號(hào)發(fā)生源、中頻信號(hào)處理模塊和CPU板卡；中頻信號(hào)發(fā)生源和中頻信號(hào)處理模塊均與CPU板卡相連，中頻信號(hào)發(fā)生源與射頻發(fā)射機(jī)相連，中頻信號(hào)處理模塊與射頻接收機(jī)相連；信號(hào)處理系統(tǒng)中的中頻信號(hào)發(fā)生源具備脈沖相參、組合長短脈沖、重頻可控、脈內(nèi)調(diào)頻和扇區(qū)消隱功能。中頻信號(hào)發(fā)生源包括FPGA和DA，中頻信號(hào)處理模塊包括AD和FPGA。

中頻信號(hào)處理模塊具備匹配濾波、脈沖壓縮、區(qū)域消隱、相參積累、自適應(yīng)雜波圖、數(shù)字下變頻、MTI、MTD、CFAR、自適應(yīng)STC功能。

脈沖相參指的是發(fā)射的脈沖具有相參性，脈沖相參的目的是做相參積累，相參積累的作用是增強(qiáng)信噪比，增強(qiáng)信噪比的作用依然是可以用小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)相同性能的目標(biāo)探測。假如相參積累信噪比改善6dB，發(fā)射功率就可降為原來的0.25倍。脈沖相參對(duì)中頻信號(hào)發(fā)生源的要求是每一次發(fā)射的脈沖具有固定的相位，而國外的雷達(dá)就不具備脈沖相參性，因?yàn)槠淠┘?jí)功放采用的是磁控管，無法控制相位。脈沖相參實(shí)現(xiàn)的方式是在產(chǎn)生中頻信號(hào)時(shí)，上一個(gè)脈沖和下一個(gè)脈沖其起始相位始終是相同的，通過FPGA存儲(chǔ)DA轉(zhuǎn)換的碼值，這就保證了每一次脈沖的起始相位都是相同的。扇區(qū)消隱指的是在指定扇區(qū)不產(chǎn)生脈沖信號(hào)。

組合長短脈沖是因?yàn)樾诺朗瞻l(fā)系統(tǒng)是具備組合長短脈沖調(diào)制功能的，所以中頻信號(hào)發(fā)生源是需要產(chǎn)生組合長短脈沖，組合長短脈沖可以這樣實(shí)現(xiàn)，指中頻信號(hào)產(chǎn)生時(shí)先產(chǎn)生一個(gè)0.8微秒寬度的脈沖，脈沖之內(nèi)是頻率調(diào)制信號(hào)。然后再產(chǎn)生寬度為4微秒的寬脈沖。

重頻可控是控制上一個(gè)脈沖或長短脈沖到下一個(gè)脈沖或長短脈沖的時(shí)間間隔，即控制脈沖重復(fù)周期來控制脈沖重復(fù)頻率，即重頻可控指的是發(fā)射脈沖的周期可以調(diào)整。重頻主要有三方面的制約因素：1：最大不模糊距離；2：脈沖相參積累；3：雷達(dá)回波圖的像素多少。重頻越高，最大不模糊距離越短，脈沖相參積累越多，雷達(dá)回波圖的像素越高。而人們通常希望最大不模糊距離越大越好，脈沖相參積累越多越好，雷達(dá)回波圖像素越高越好?？梢钥吹竭@三個(gè)方面是相互制約的，因此重頻可控可以根據(jù)不同機(jī)場具體情況自行調(diào)整。

脈內(nèi)調(diào)頻指的是在脈沖之內(nèi)是頻率變化的正弦波形。脈內(nèi)調(diào)頻是因?yàn)橐雒}沖壓縮，需要發(fā)射波形具備可壓縮性，而國外的雷達(dá)大多是不具備脈沖壓縮的。脈沖壓縮可提升增益20dB以上，也就是說原本需要10kW的發(fā)射功率，現(xiàn)在只需要100W不到就可以了。

匹配濾波主要功能是為了抗干擾，即接收到的波形與發(fā)射波形需要匹配才能正常通過，與發(fā)射波形不匹配將會(huì)受到抑制。匹配濾波在數(shù)學(xué)上叫做互相關(guān)，即接收到的波形需要與發(fā)射波形相關(guān)。而匹配濾波則是即便干擾信號(hào)與系統(tǒng)工作頻率相同，也可以將其濾除。發(fā)射波形固定了是固定掃頻斜率的線性掃頻波形，假如接收到的波形是一個(gè)固定點(diǎn)頻，沒有掃頻，那這將會(huì)被抑制，假如掃頻的斜率和方向不同，也會(huì)被抑制。因?yàn)槔走_(dá)回波一定是與發(fā)射波形在掃頻斜率和方向上一模一樣的波形。國外的磁控管雷達(dá)是不具有匹配濾波的，它的發(fā)射波形就是點(diǎn)頻。

同樣，國外的磁控管雷達(dá)也是沒有脈沖壓縮的，它發(fā)射的波形是點(diǎn)頻，不具備壓縮性。脈沖壓縮是提升接收增益改善信噪比的最為有力的技術(shù)措施。脈沖壓縮可提升增益20dB以上，也就是說原本需要10kW的發(fā)射功率，現(xiàn)在只需要100W不到就可以了。

區(qū)域消隱指的是部分區(qū)域即便有雷達(dá)回波也將其處理為沒有回波，其功能是減少雜波，為了配合信道收發(fā)系統(tǒng)的扇區(qū)消隱功能，對(duì)于機(jī)場來說，只關(guān)心機(jī)場區(qū)域內(nèi)的雷達(dá)回波，區(qū)域之外的都不予以顯示，可以通過將接收到的信號(hào)采樣值在存儲(chǔ)時(shí)將區(qū)域之外的采樣值強(qiáng)制存儲(chǔ)為0，而在區(qū)域之內(nèi)的采樣值如實(shí)存儲(chǔ)，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)域消隱功能。這樣的好處就是用戶在觀察時(shí)不會(huì)受到區(qū)域之外的干擾，把注意力集中在機(jī)場范圍內(nèi)。區(qū)域消隱與扇區(qū)消隱目的類似，但是技術(shù)手段不同，扇區(qū)消隱是在發(fā)射那里不發(fā)射，區(qū)域消隱是在接收那里即便接收到了也處理為沒有回波。

相參積累是指在同一方位接收多個(gè)脈沖回波，由于發(fā)射波形具有脈沖相參，而噪聲不相參，發(fā)射信號(hào)因?yàn)槊}沖相參相位相同，在積累的時(shí)候信號(hào)疊加增強(qiáng)，而噪聲因?yàn)橄辔煌耆侨我獾?，在積累的時(shí)候噪聲幅度增長不如信號(hào)的幅度增長快速。相參積累為了提升增強(qiáng)信噪比，增強(qiáng)信噪比的作用依然是可以用小的發(fā)射功率實(shí)現(xiàn)相同性能的目標(biāo)探測。假如相參積累信噪比改善6dB，發(fā)射功率就可降為原來的0.25倍。

自適應(yīng)雜波圖是為了解決普通雜波圖存在的缺陷。雜波圖的作用是分辨目標(biāo)和雜波。例如飛機(jī)和草坪同樣都會(huì)反射雷達(dá)電磁波，雷達(dá)都會(huì)收到雷達(dá)回波，雷達(dá)的使用人希望掃到飛機(jī)的時(shí)候上報(bào)有目標(biāo)，掃到草地時(shí)上報(bào)沒有目標(biāo)。雷達(dá)區(qū)分是目標(biāo)還是雜波的手段之一就是雜波圖。機(jī)場在晚上采集一幅雷達(dá)回波圖，將其作為雜波圖，以后雷達(dá)掃出來的回波圖與雜波圖對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不一樣的地方就認(rèn)為是目標(biāo)。雜波圖同樣會(huì)具有缺陷，例如機(jī)場在一個(gè)地方臨時(shí)放置了一個(gè)指示牌，這個(gè)指示牌是不希望被檢測到的。根據(jù)前面的原理，這個(gè)指示牌與雜波圖不一樣，必然會(huì)被識(shí)別為目標(biāo)。自適應(yīng)雜波圖實(shí)現(xiàn)的方法是動(dòng)態(tài)地更新雜波圖，即每一次掃到的回波圖都以一定的比例加入到雜波圖內(nèi)，假如放置了一個(gè)指示牌，一開始會(huì)被識(shí)別為目標(biāo)，但過上幾秒鐘就不會(huì)再被識(shí)別為目標(biāo)。自適應(yīng)雜波圖的實(shí)現(xiàn)方式是通過設(shè)置此次雜波與歷史雜波加權(quán)平均后作為新的雜波圖，這樣當(dāng)雜波背景有新的變化時(shí)，一開始會(huì)被識(shí)別為目標(biāo)，慢慢會(huì)將其作為雜波，實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)。

數(shù)字下變頻、MTI、MTD、CFAR通過FPGA信號(hào)處理算法實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字下變頻是將AD采集到的數(shù)據(jù)與本振正弦序列相乘，再進(jìn)行高通濾波從而將頻譜搬移到低的頻率。數(shù)字下變頻其主要的作用是提升處理速度和降低硬件成本，通過數(shù)字下變頻將中頻信號(hào)的頻率進(jìn)一步降低，相對(duì)原先頻率高的中頻信號(hào)，同樣的硬件性能處理速度更快，處理壓力更低。

動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)是指利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波和雜波在頻譜上的區(qū)別，有效的抑制雜波，提高信雜比，以便于對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測。雜波對(duì)消器是最常用的MTI濾波器之一，根據(jù)對(duì)消次數(shù)不同分為一次對(duì)消器、二次對(duì)消器和多次對(duì)消器。

經(jīng)過MTD處理以后，頻帶得到細(xì)分，雜波輸出功率只有各自通帶范圍內(nèi)的雜波譜成分，而不是整個(gè)多普勒頻帶內(nèi)的雜波功率，因而改善因子有所提高。

MTI和MTD是對(duì)雷達(dá)回波數(shù)據(jù)做頻域?yàn)V波，MTI將地雜波等靜止不動(dòng)的雜波濾除，MTD可以區(qū)分不同的運(yùn)動(dòng)速度。

CFAR是在做完雜波圖檢測和MTI、MTD之后得到的目標(biāo)，為了降低虛警概率，讓其與一個(gè)恒虛警門限相比，超過該門限可認(rèn)為是目標(biāo)。

自適應(yīng)STC功能，是根據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度，將過于強(qiáng)的雷達(dá)回波進(jìn)行射頻衰減和中頻衰減，避免飽和。射頻衰減和中頻衰減是通過信號(hào)處理的監(jiān)控接口模塊對(duì)信道收發(fā)系統(tǒng)的收發(fā)信道監(jiān)控模塊實(shí)時(shí)打不同的衰減碼字實(shí)現(xiàn)。對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)來說就是發(fā)現(xiàn)信號(hào)過強(qiáng)點(diǎn)，在信號(hào)過強(qiáng)點(diǎn)出現(xiàn)前，打衰減碼。監(jiān)控系統(tǒng)具備點(diǎn)跡凝聚、航跡控制功能。

信道收發(fā)系統(tǒng)，信號(hào)處理系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、時(shí)間同步服務(wù)器、UPS電源均有至少兩套組成熱備份。天饋系統(tǒng)中的編碼器有至少兩個(gè)組成熱備份。組成熱備份的多個(gè)信道收發(fā)系統(tǒng)同時(shí)工作在不同的頻點(diǎn)上。

信號(hào)處理系統(tǒng)還包括一個(gè)同步模塊，頻率源模塊可為同步模塊提供基準(zhǔn)時(shí)鐘，每個(gè)同步模塊有一個(gè)時(shí)鐘輸入接口、時(shí)鐘輸出接口、同步輸入接口、同步輸出接口。

機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)所有的工作中心頻點(diǎn)均在X波段范圍內(nèi)，發(fā)射峰值功率小于200W。

下面將闡述本實(shí)用新型的機(jī)場場面監(jiān)視雷達(dá)如何在發(fā)射峰值功率小于200W的情況下非常可靠地探測到飛機(jī)。

假設(shè)飛機(jī)的雷達(dá)反射截面積為1平方米，天線增益為35dB，脈沖壓縮增益為20dB，相參積累增益為6dB，射頻接收機(jī)靈敏度為-90dBmW，即-120dBW，雷達(dá)工作在X波段，具體為9400MHZ，則發(fā)射功率為100W的射頻發(fā)射機(jī)，可以探測到飛機(jī)的距離：

兩邊取對(duì)數(shù)，可得到

10lgR＝1/4*[10lgPt+20lgG+20lgλ+10lgσ-30lg4π-10lgSimin]。

上式中，Pt是發(fā)射功率，G是天線增益，λ是電磁波波長，σ是飛機(jī)雷達(dá)反射截面積，Simin是靈敏度。Pt取100W，G取35dB，λ根據(jù)光速除以頻率可以得到波長等于c/f＝(3*108)/(9.4*109)，σ取1平方米，Simin取接收機(jī)靈敏度+2*線路損耗-脈沖壓縮增益-相參積累增益+十萬分之五恒虛警率信噪比＝-120+2*7-20-6+14＝-122dBW，將數(shù)值代入上式可得

10lgR＝3.727589，R＝103.727589＝5340.59米。

5340.59米是雷達(dá)的威力半徑，因此100W的發(fā)射功率可以覆蓋10公里范圍，對(duì)機(jī)場的飛機(jī)綽綽有余。

采用磁控管功放的雷達(dá)需要輻射極大的電磁波功率才能探測到飛機(jī)，是因?yàn)榇趴毓苁亲约ふ袷幏糯笃骷?，發(fā)射信號(hào)的初始相位不定，頻率穩(wěn)定度不高，不能實(shí)現(xiàn)脈沖相參、MTI、MTD。磁控管功放需要輻射10kW即一萬瓦的電磁波才可以探測到飛機(jī)，本實(shí)用新型的雷達(dá)只需要輻射100W的電磁波。兩種體制雷達(dá)的射頻接收機(jī)靈敏度不相上下，真正的差別在于本實(shí)用新型中的雷達(dá)可以做脈沖壓縮和相參積累，因此本實(shí)用新型的雷達(dá)相對(duì)有26dB的探測優(yōu)勢，這個(gè)優(yōu)勢是磁控管雷達(dá)需要通過增大輻射功率來彌補(bǔ)的，可以計(jì)算10kW相對(duì)于100W，其功率提升了10*lg(10kW/100W)＝10*lg(10000/100)＝10*lg(100)＝20dB。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。