雷达系统的制作方法_2

文档序号:9732307阅读:来源:国知局
(例如变压器、分束器、透镜等)的材料等之间缺少转变而造成的。
[0038]技术人员将会理解,加以必要的变化,所描述的关于本发明的任一方面的特点可被应用于本发明的任何其他方面。
[0039]有利地,该雷达是毫米波雷达。
【附图说明】
[0040]现在下面仅通过实例的方式并且参考附图描述本发明的【具体实施方式】,其中:
[0041]图1示出采用本发明的实施方式的波导组件的平面图;
[0042]图2示出雷达头或至少部分雷达头中的图1中的波导组件;
[0043]图3示出添加至图2中的雷达头的另外的部件;
[0044]图4示出布置为在图2中的雷达头内安装图1中的波导组件的部件的一部分;
[0045]图5示出图3中的雷达头的侧视图;
[0046]图6示出利用其他示图中示出的部件的雷达的部件图块的示意性布置;
[0047]图7示意性示出利用其他示图中示出的部件的雷达内的块部件。
【具体实施方式】
[0048]图1示出波导布置100,该波导布置是此处所描述的雷达头的部件。该波导布置100包括由直立圆柱提供的分束器102,该直立圆柱具有基本上沿着直立圆柱的中线的气隙104。该中线沿着圆柱的长度将圆柱二等分使得在直圆柱体的情况下圆形横截面被分成两个半圆。
[0049]气隙104基本上包括直立圆柱的操作宽度。该操作宽度指圆柱直径的那个部分,该部分在分束器102的气隙104的位置同时被源照亮和被天线所见。该气隙是四分之一波长气隙,并且基本上跨越分束器圆柱的全直径。该气隙以操作频率为中心。
[0050]该波导布置100还包括四个端口:发射输入106和接收输出108,分别布置为将来自无线电波源的输出信号输入至天线和接收来自那个相同天线的回波信号并引导回波信号至接收机;输出端口 107和负载端口 109。发射输入106和接收输出108当中的每个包括介电匹配变压器110,该介电匹配变压器110布置为提供从用于TE11模式中的矩形至圆形波导的转变,从而直接转变进入与直立圆柱壁紧密电接触的介电匹配变压器中。
[0051]通常,每个匹配变压器110的尾部112是凹形的并且与直立圆柱102成互补形状。同样,那些尾部可被设置为与直立圆柱紧密接触,从而减少信号损耗和/或在分束器102和变压器110中传导的信号之间的反射。有利地,实施方式将介电常数接近于匹配变压器110与分束器102之间的主介质的介电常数的使用匹配材料,从而进一步帮助确保在其中传导的信号的传输。有利地,所述匹配材料可为诸如硅脂等的液体。
[0052]波导布置100的第四端口 114包括匹配变压器116(其可被认作另外的匹配变压器),该匹配变压器116在其邻近分束器102的尾部具有基本上扁平的(即,基本上为平面的)正面118。
[0053]在正在描述的实施方式中,三个匹配变压器110、116当中的每个被锥化至一点,使得可附接3.5mm的圆形波导。该锥化至3.5_直径的圆形波导的截面被布置为提供进入各个变压器的多模锥形结构的匹配。依据应用的期望频率,其他实施方式可使用除3.5mm以外的直径。
[0054]波导120将第四端口的匹配变压器116连接至负载并且终结连接,该负载由圆形、矩形截面或其他横截面有耗材料(lossy material)122制成,例如可向爱默生.康明微波产品有限公司(www.eccosorb.eu)购买的Eccosorb?。其他实施方式可使用其他材料或如下文所描述的电子方法。该匹配变压器116、波导120和负载122提供复合匹配,实部和虚部都能够在就分束器板处的有限回波损耗而言的振幅和相位方面变化。
[0055]技术人员将会理解的是,一些很小程度的交叉偏振会发生在分束器处。通过改变变压器116的平坦正面距分束器周围的距离和旋转角的其中之一或二者同时,连同至校准失配的电长度,发现任何水平的在实践中发现的且由另外三个端口(即馈送至天线、输入(Tx)和接收(Rx))造成的结合失配可被平衡和抵消,以优化能量输送和最小化进入接收机的噪声系数。力学,或其他物理方法可被提供以调整变压器116的平坦正面距分束器周围的距离和旋转角的任一个或更多,连同至校准失配的电长度。
[0056]分束器的性能被它的四个端口上的匹配、以及分束器本身的固有回波损耗(S卩,当信号以任意方向经过分束器时基本上为3dB的损耗)所影响。如果四个端口上的匹配未被补偿,则TX 106和RX 108端口之间的隔离劣化,并且来自Tx端口的泄露功率在接收混频器(例如,706)中被解调,导致振幅调制变换至相位调制和/或不良噪声系数。因而,运用负载(可以可调整的)的实施方式,通常将具有提高的性能。一些实施方式还可使用低噪声放大器,如下文所讨论的,并且在此类实施方式中,经由分束器来自Tx(即发射输入)端口的泄露功率可使放大器饱和,导致增益压缩和上升的噪声系数。
[0057]因而,在使用中,无线电波的源生成信号,该信号被传输至发射输入106,通过分束器102,经由输出端口 107至天线。这个路径可被认作是第一路径。
[0058]雷达回波信号在天线处被接收,被馈送至输出端口107,至分束器102,经由接收输出108至接收机。这个路径可被认作是第二路径。
[0059]技术人员将会注意,第一路径和第二路径在分束器和天线之间的部分由两条路径之间共享。通常,该天线被安装使得它绕此共享路径的轴旋转,并且因而可被认作是基本上与这个共享路径同轴。
[0060]图2示出图1的波导组件100,如此安装使得匹配变压器110、116被安装在E面分体式波导框架200内。在图4中示出框架200另外的细节,该图示出从基本上矩形横截面的波导(例如120)至与圆形横截面匹配变压器110、116相连的接口的转变是如何做出的细节。为技术人员所熟知,使用所制造的波导部件的其他实施方式也同等适用。
[0061 ]图2还示出输出透镜元件202,其位于分束器102和系统100的天线之间的路径中。该透镜可为正或负光学元件或其结合。图2示出邻近分束器102的凹透镜(即负光学元件),其表面被定形从而与分束器102的表面配合。如同匹配变压器110、116的凹形尾部,这个定形可帮助实施方式如此定形,以减少当信号在分束器102和透镜202之间传导时的信号传播问题(例如,反射和/或折射等)。匹配材料可被用于分束器102和透镜202之间。
[0062]图3示出图2中的组件,安装另外的部件至该组件以形成雷达头300。所述部件其中之一包括分束器和天线之间路径中的四分之一波片310,如果需要,该四分之一波片310可被设置在一些实施方式中,以给予圆偏振。此类实施方式可被用于提高防雨性能。在图示中示出的实施方式中,叶片式波片,空气在分束器出口处负元件202之前偏移至主透镜焦点路径。在一些实施方式中,这个四分之一波片310被永久(或至少可释放地)固定在一位置处。在其他实施方式中,该四分之一波片可被布置为可选择性地插入光学路径,例如通过使用电气-力学装置。
[0063]在其他实施方式中,基于电介质的四分之一波片可被叶片式波片所替换。但是,技术人员将会理解,此类基于电介质的四分之一波片增加了焦距,可是依据于其余部件,这可以是可接受的。
[0064]图4示出图2中的E面分体式波导框架200的部分400。在组装框架200中,该部分400将紧靠其中具有类似定形通
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