专利名称：地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达的制作方法
技术领域：
本发明是一种基于现役军用地面对空情报雷达和民用航管雷达(即主雷达)，完成雷达 顶空补盲任务的辅助雷达，与主雷达设备同步工作，实现雷达作用范围内，全空域无盲区连 续自动搜索、跟踪、监视飞行器的目标。
背景技术：
现役军用地面对空情报雷达和民用航管雷达，都不同程度地存在顶空盲区问题。 一般来 说，警戒雷达的顶空盲区较大，其盲区直径为30—60km，引导、航管雷达的盲区较小，其 盲区直径为6—20km。随着雷达装备技术水平的提高及装备更新速度的加快，雷达终端录 取显示设备自动化程度越来越高，雷达情报录取上报工作逐步摆脱了以人工上报为主的落后 局面，雷达情报数据率、参数精确度都得到显著增强，雷达操纵录取员已从原来的情报录取 工作的主角转变成为仅完成修正、干预等辅助性工作的配角。雷达作用距离内全空域无盲区， 是实现雷达情报全程自动录取上报的前提，雷达顶空盲区已成为制约雷达装备实现全空域雷 达目标特别是穿顶空目标自动录取的主要障碍。民航飞机的飞行速度一般在900km/小时，巡航高度大飞机，8000-12600米；小飞机， 6000 — 96000米；对于8000米高度的民航飞机，顶空盲区半径为20km (参见附图3)，如按 极限情况计箅(即穿雷达顶空飞行目标全程通过盲区直径40km)，飞机需飞行约2.6分钟， 对一个天线以6转/分钟作圆周运动的雷达而言，该飞机约有15点不能发现(天线每转一周 为发现一点)，而现役军用地面对空情报雷达终端录取显示设备自动录取的原则是某一批目 标连续3点不能发现即判为消失，待其重新出现时按新目标处理，重新对其进行编批。现有的解决办法是 一是增加临近雷达站雷达的开机数目，确保雷达间作用范围相互覆 盖；二是人工推演预测其位置，对于已知合作飞行目标，操纵录取员可在消失时间段内按既 定航线，在自动录取过程中通过人工推演预测其位置。存在的问题及影响 一是为完成一定空域内的飞行目标的搜索、监视、跟踪任务，在雷 达组网过程中，必须加大雷达站布站密度，同时增加单位时间内值班雷达数目；二是无法人 工推演预测雷达顶空飞行过程中中途降落、改变飞行航向的合作飞行目标的监视、跟踪任 务；三是受地球曲率和强地物回波的影响，无法完成雷达顶空较低飞行髙度的合作飞行目标 和非合作飞行目标的搜索、监视、跟踪任务。可能造成的影响及后果加大雷达站布站密度， 意味着增加雷达装备和人员配备，增加不必要的军费开支；对于一线雷达站来说，增加单位时间内值班雷达数目，就增加了雷达工作频率的暴露机会；日常保障情况下，影响航空兵部 队战斗飞行训练和民航飞机的安全，导致飞行事故的发生；战时保哮情况下，则可能直接影 响指挥员对航空兵战机的战斗引导和对重要空域、重要目标的监视，造成无法挽回的损失。
本发明的重要意义1、适应雷达装备发展的需要，较好地解决了现役军用地面对空情报 雷达和民用航管雷达顶空盲区问题；2、缩减雷达站布置密度或减小雷达开机数目、开机时数， 这一点对一线雷达站来说，就意味着减少雷达工作频率的暴露机会，在现有装备数量不变的 情况下，增加隐蔽雷达、隐蔽频率的数目，就意味着提高战时装备的生存概率，确保战时雷 达装备的情报高质量、高数据率，赢得战场电磁主动权，具有显著的军事、经济效益；3、提 高平时、战时雷达情报保障质量，减轻雷达操纵录取员的负担，最大限度实现情报上报自动 化；4、情报上报自动化，是实现少人值守或无人值守雷达站的前提之一；5、完成重要目标、 重要空域的无盲区监视、跟踪、引导，确保重要目标、重要空域的绝对安全。发明内容本发明的目的在于基于现役军用地面对空情报雷达和民用航管雷达，通过在主雷达天线 的背面安装一套辅雷达天线，其发射信号功率由不等功率功率分配器分配获得，通过调整辅 雷达天线反射面、辅雷达馈源的指向，在规定仰角范围内产生覆盖主雷达顶空盲区的辅助雷 达补盲威力图，实现雷达作用距离内全空域无盲区搜索、跟踪、监视。本发明的特点充分 利用雷达现有的通用设备，不影响主雷达的性能及天线传播特性，改装成本低，加装简便， 可靠性高，补盲效果明显。本发明适用于不同体制的现役军用地面对空情报雷达和民用航管 雷达。本发明的顶空补盲辅助雷达包括辅雷达天线反射面、辅雷达馈线、辅雷达馈源、不等 功率功率分配器、终端录取显示设备顶空盲区显示窗口、顶空盲区显示窗口软件。一种消除雷达顶空盲区的实现办法。其工作过程是由不等功率功率分配器对主雷达发 射信号进行功率分配分两路输出， 一路经辅雷达馈线送至辅雷达馈源，经辅雷达天线反射面 反射，在规定仰角范围内产生覆盖雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图；接收时，自目标反 射回来的目标回波信号经辅雷达天线、辅雷达馈源接收，通过辅雷达馈线送至不等功率功率 分配器，与自主雷达天线接收到的目标回波信号合成为一路，经收发开关送雷达接收机、信 号处理机进行信号变换、处理后分两路输出，顶空盲区回波信号送至终端录取显示设备顶空 盲区显示窗口显示，终端录取显示设备顶空盲区显示窗口由顶空盲区显示窗口软件在雷达终 端录取显示设备实现。辅雷达天线反射面安装在主雷达天线反射面的背面，辅雷达的发射信号功率由不等功率 功率分配器分配获得，辅雷达天线反射面的形状与主雷达的相同，辅雷达天线反射面尺寸、 天线增益低于主雷达的天线反射面尺寸、天线增益。辅雷达通过调整辅雷达天线反射面、辅雷达馈源的指向，在规定仰角范围内产生覆盖主 雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图，与主雷达仰角范围的雷达威力图互为补充，实现雷达作用距离内全空域无盲区搜索、跟踪、监视。通过选择合适的功率分配比例和插入损耗，保证主雷达、辅雷达完成最大作用距离测量 所需的峰值功率分配。不等功率功率分配器输出至辅雷达天线馈源的辅雷达馈线。辅雷达馈线的长度、型号、
损耗、加工工艺与主雷达馈线的指标一致。由顶空盲区显示窗口软件在主雷达终端录取显示设备实现，顶空盲区显示窗口以方位为 横坐标，距离为纵坐标，显示以雷达为圆心， 一定半径、 一定高度内飞行目标的方位、距离信息，其显示距离和方位刻度可由人工设置；相应的软件包括文件、设置、数据处理等三个菜单 以及数据区、显示区和坐标区界面，其中，设置菜单用于显示参数设置，数据处理菜单用于实 现特定点的数据显示。
附图l是采用功率放大发射机的雷达简化框图。 附图2是主、辅雷达天线示意图。 附图3是主、辅雷达实际仰角覆盖空域威力图。 附图4是主、辅雷达仰角覆盖空域威力效果图。 附图5是雷达终端录取显示器显示画面及功能框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。本发明是一种基于现役军用地面对空情报雷达和民用航管雷达，完成雷达顶空补盲任务 的辅助雷达，包括辅雷达天线反射面101、辅雷达馈源102、辅雷达馈线103、不等功率功 率分配器104、终端录取显示设备顶空盲区显示窗口 105、顶空盲区显示窗口软件106。附图1是采用功率放大发射机的雷达简化框图。主、辅雷达的共用通道包括收发开关 204、功率放大器205、频综源分机206、接收机207、信号处理机208、录取终端显示设备 209、天线伺服及随动系统210、电源分机211,是完成搜索、跟踪、测量目标参数等既定雷 达功能的有机组成部分。发射时，频综源分机206产生的激励信号送至功率放大器205进行 功率放大，经由收发开关204送至不等功率功率分配器104，按附图2所述的过程完成发射 信号发射和目标回波信号的接收，由不等功率功率分配器104合成为一路，经收发开关204、 接收机207、信号处理机208进行信号变换，处理后分两路输出，顶空盲区回波信号送至终 端录取显示设备209顶空盲区显示窗口 105显示，终端录取显示设备209顶空盲区显示窗口 105由顶空盲区显示窗口软件106在终端录取显示设备209实现。附图2是主、辅雷达天线示意图。由主雷达天线设备、辅雷达天线设备组成，主雷达 天线设备包括主雷达天线反射面201、主雷达馈源202、主雷达馈线203、天线骨架213、 天线转动平台214、天线底座215。因主雷达天线设备非本发明内容，本部分仅重点叙述辅雷 达天线设备，辅雷达天线设备包括辅雷达天线反射面101、辅雷达馈源102、辅雷达馈线 103、不等功率功率分配器104。工作过程自收发开关204来的发射信号经不等功率功率分 配器104分配分两路输出， 一路经辅雷达馈线103送至辅雷达馈源102,经辅雷达天线反射 面101反射，在规定仰角范围内产生覆盖主雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图107;接收 时，自目标反射回来的目标回波信号经辅雷达天线反射面101、辅雷达馈源102接收，通过 辅雷达馈线103送至不等功率功率分配器104，与自主雷达天线接收到的目标回波信号合成
为一路送收发开关204。附图3是主、辅雷达实际仰角覆盖空域威力图，附图4是主、辅雷达仰角覆盖空域威力 效果图。附图3、 4，分别是在雷达天线转动速度为6转/分，SWL—l型目标的截面积为o-2m2，发现概率为50%、 80%，虚警概率为10-6条件下得到的主、辅雷达威力图。阴影部分为 辅雷达威力覆盖空域107，仰角覆盖范围为30—90°;主雷达威力覆盖空域212为0 — 30°， 108是辅雷达威力覆盖空域效果图。附图5是雷达终端录取显示设备209显示画面及功能框图。由极坐标形式的圆周扫描显 示画面216、方位一距离顶空盲区显示窗口 105、含有精、粗双基线的A显217、参数微表 218、本地操作命令区219、战术操作命令区220、状态窗221组成。自信号处理机208来的 顶空盲区回波信号送至终端录取显示设备209顶空盲区显示窗口 105显示，终端录取显示设 备209的顶空盲区显示窗口 105由顶空盲区显示窗口软件106在雷达终端录取显示设备209 实现，顶空盲区显示窗口 105的打开与关闭受本地操作命令区219的顶空消盲开关控制。工作过程主雷达按要求正常供电后，按主雷达操作规程要求的开机步骤开机，待整机 正常工作后，终端录取显示器显示画面参见附图5，此时，雷达天线以一定转速作圆周运动。 发射时，频综源分机206产生的激励信号送至功率放大器205进行功率放大，经由收发开关 204送至不等功率功率分配器104，按比例进行功率分配后分两路输出， 一路经辅雷达馈线 103送至辅雷达馈源102，经辅雷达天线反射面101反射，在30。一90。仰角范围内产生覆盖主 雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图107;接收时，自目标反射回来的目标回波信号经辅雷 达天线反射面101、辅雷达馈源102接收，通过馈线103送至不等功率功率分配器104，与自 主雷达天线接收到的目标回波信号合成为一路送收发开关204，经收发开关204送接收机207、 信号处理机208进行信号变换、处理后分两路输出，顶空盲区回波信号送至终端录取显示设 备209顶空盲区显示窗口 105显示，终端录取显示设备209的顶空盲区显示窗口 105由顶空 盲区显示窗口软件106在终端录取显示设备209实现。同时，根据雷达空情处置规定及时将 情报上报本级或上级指挥所，完成辅雷达补盲任务。
权利要求
1. 地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达，其特征在于所述顶空补盲辅助雷达(以下简称辅雷达)包括辅雷达天线反射面(101)、辅雷达馈源(102)、辅雷达馈线(103)、不等功率功率分配器(104)、顶空盲区显示窗口(105)、顶空盲区显示窗口软件(106)，其中由不等功率功率分配器(104)对自收发开关(204)来的雷达发射信号进行功率分配分两路输出，一路经辅雷达馈线(103)送至辅雷达馈源(102)，经辅雷达天线反射面(101)反射，在规定仰角范围内产生覆盖雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图(108)；接收时，自目标反射回来的目标回波信号经辅雷达天线反射面(101)、辅雷达馈源(102)接收，通过辅雷达馈线(103)送至不等功率功率分配器(104)，与自主雷达天线接收到的目标回波信号合成为一路，经收发开关(204)送雷达接收机(207)、信号处理机(208)进行信号变换、处理后分两路输出，顶空盲区回波信号送至终端录取显示设备(209)顶空盲区显示窗口(105)显示，终端录取显示设备(209)顶空盲区显示窗口(105)由顶空盲区显示窗口软件(106)在主雷达终端录取显示设备(209)实现。
2、 根据权利要求1所述地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达，其特征在于所述辅雷 达天线反射面(101)安装在主雷达天线反射面(201)的背面，辅雷达的发射信号功率由不 等功率功率分配器(104)分配获得，辅雷达天线反射面(101)的形状与主雷达的相同，辅 雷达天线反射面(101)的尺寸、天线增益低于主雷达天线反射面(201)的尺寸、天线增益。
3、 根据权利要求1所述地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达，其特征在于所述辅雷 达通过调整辅雷达天线反射面(101)、辅雷达馈源(102)的指向，在规定仰角范围内产生 覆盖主雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图(107)，与主雷达仰角范围的雷达威力图(212) 互为补充，实现雷达作用距离内全空域无盲区搜索、跟踪、监视。
4、 根据权利要求1所述地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达，其特征在于所述不等 功率功率分配器(104)，通过选择合适的功率分配比例和插入损耗，保证主雷达、辅雷达完 成最大作用距离测量所需的峰值功率分配。
5、 根据权利要求1所述地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达，其特征在于所述不等 功率功率分配器(104)输出至辅雷达馈源(102)间的辅雷达馈线(103)的长度、型号、损 耗、加工工艺与主雷达馈线(203)的指标一致。
6、 根据权利要求l所述地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达，其特征在于所述终端 录取显示设备顶空盲区显示窗口 (105)，由顶空盲区显示窗口软件(106)在终端录取显示设 备(209)上实现，顶空盲区显示窗口 (105)以方位为横坐标，距离为纵坐标，显示以雷达为 圆心， 一定半径、 一定高度内飞行目标的方位、距离信息；顶空盲区显示窗口软件(106)包 括文件、设置、数据处理三个菜单以及数据区、显示区和坐标区界面，其中，设置菜单用于显 示参数设置，数据处理菜单用于实现特定点的数据显示。
全文摘要
本发明公开了地面对空情报雷达的顶空补盲辅助雷达(以下简称辅雷达)。包括辅雷达天线反射面、辅雷达馈源、辅雷达馈线、不等功率功率分配器、终端录取显示设备顶空盲区显示窗口、顶空盲区显示窗口软件。辅雷达天线安装在主雷达天线的背面，其发射信号功率由不等功率功率分配器分配获得，通过调整辅雷达天线、馈源的指向，在规定仰角范围内产生覆盖雷达顶空盲区的辅助雷达补盲威力图，实现雷达作用距离内全空域无盲区搜索、跟踪、监视。本发明的特点充分利用主雷达现有的通用设备，不影响主雷达的性能及天线传播特性，改装成本低，加装简便，可靠性高，补盲效果明显。本发明适用于不同体制的现役军用地面对空情报雷达和民用航管雷达。
文档编号G01S13/88GK101210968SQ20061016965
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月26日 优先权日2006年12月26日
发明者林 刘, 张新好, 刚 彭, 韬 洪, 田进军, 薛明华, 赵京城 申请人:北京航空航天大学