一种基于磁控管微波相干合成的大功率导航雷达的制作方法

本发明涉及一种大功率导航雷达。

背景技术：

导航雷达安装在各类船舶上，探测船舶载体周围的各类物体，如船只、航标、桥墩、堤岸、浮冰、海岛、冰山、海岸线等，给船员提供直观清晰的目标距离与方位数据，根据需要发出警告信息，规避危险障碍物，防止碰撞事故，保证船舶安全航行或顺利泊锚。

自1904年德国人chrisianhulsmeyer申请了单站脉冲雷达专利并推销用于海上舰船防撞以来，船用导航雷达已历经了一个世纪的发展。1946年出现了最早的商业海用雷达；1960年，海洋生命安全国际会议建议使用雷达防止船舶碰撞事故，1974年，该会议规定商船必须装备雷达；1977年，美国海岸警卫队颁布规定，要求所有进入美国水域的船只装备并使用避碰系统，促进了计算机自动雷达标绘仪(arpa)的迅速发展。

20世纪80年代，军用雷达技术快速发展，人们乐观地认为船用导航雷达技术也会突飞猛进，甚至设想应用脉冲多普勒、相控阵、合成孔径成像、超视距探测等技术体制。30年过去了，船用导航雷达技术与军用雷达技术的差距却越来越大，除了屈指可数的新技术，如波导缝隙阵列天线、固态调制器、数字终端显示、数字信号处理、固态功放、连续波等，其余变化都是小改小革，如组合导航(接入船舶自动识别设备、运行电子海图)、波束锐化、双量程显示等，而非雷达体制上的根本变化。时至今日，无论军用还是民用船舶，仍然大量使用磁控管导航雷达，甚至连数字信号处理技术都未广泛使用。究其原因，民用船舶是导航雷达的主要市场，成本与性价比是首要因素。激烈的市场竞争导致雷达的重心放在了产品的价格而不是新技术应用上，除非有法律条文明确规定，否则那些价格居高不下的技术就一直得不到应用。

现阶段主流的导航雷达一般采用磁控管或固态体制的发射机，固态体制的成本一般较高，目前尚未在本领域广泛应用，传统磁控管导航雷达发射机发射功率有限，无法实现远距离探测，若采用两个磁控管利用微波相干合成技术，则可以实现发射功率的有效提升，进而实现探测距离的有效拓展，但是目前没有两个磁控管共同工作的技术方案应用于导航雷达发射机设计。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于磁控管微波相干合成的大功率导航雷达，能够有效提升发射功率，进而有效拓展探测距离。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于磁控管微波相干合成的大功率导航雷达，包括天馈线分系统、发射分系统、接收分系统、显示终端、微波源和伺服。

所述的天馈线分系统包括天线和环形器；发射分系统包括波导功率合成器、定向耦合器、环形器、磁控管、调制电路、移相器和控制电路；接收分系统包括高放、中放和接收机；所述的显示终端输入控制信号，经控制电路驱动控制两路调制电路，产生两路相同的控制信号，分别控制磁控管产生设定频率的两路发射信号；经控制电路驱动的控制信号控制外部注入的微波源，产生两路相同的微波信号，一路直接通过环形器与其中一路发射信号合成；另一路微波信号经由控制电路控制的移相器移相后与另一路发射信号通过环形器合成，两路合成信号输入定向耦合器，两个定向耦合器的直通通道输出信号由波导功率合成器合成，形成最终的发射信号，两个定向耦合器的耦合信号反馈至控制电路，由此判断系统中外部注入微波源信号的移相值；由波导功率合成器实现大功率发射信号相干合成后，经环形器传输至天线辐射至空间；接收状态下，接收信号经环形器传输至接收分系统，经高放的低噪声放大和中放的混频放大后，传输至接收机，经采样及信号处理后，由显示终端显示出探测结果；显示终端分系统输入控制信号，对伺服进行控制，进而控制天馈线分系统的转动状态。

本发明的有益效果是：

两路大功率发射信号的相干合成主要通过利用对两个定向耦合器输出的耦合信号进行实时采样，并利用采样结果生成相应的控制信号，实现对外部注入微波源信号的移相值的控制，进而保证两路分别利用环形器合成大功率信号的相干性，最终利用波导功率合成器实现两路磁控管产生大功率发射信号的相干合成。

系统采用基于磁控管微波相干合成的大功率发射机，可以实现高功率发射导航雷达，可实现远距离探测，保证船舶安全航行或顺利泊锚。

附图说明

图1是本发明的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提供一种基于磁控管微波相干合成的大功率导航雷达，主要用于探测船舶载体周围的各类物体，如船只、航标、桥墩、堤岸、浮冰、海岛、冰山、海岸线等，给船员提供直观清晰的目标距离与方位数据，根据需要发出警告信息，规避危险障碍物，防止碰撞事故，保证船舶安全航行或顺利泊锚。

参照图1，本发明的实施例包括天馈线分系统、发射分系统、接收分系统、显示终端、微波源和伺服。其中，天馈线分系统包含：天线、环形器；发射分系统包含：波导功率合成器、定向耦合器、环形器、磁控管、调制电路、移相器和控制电路；接收分系统包含：高放、中放和接收机。

显示终端分系统输入控制信号，经控制电路驱动控制两路调制电路，产生两路相同的控制信号，分别控制磁控管产生系统所需频率的两路大功率发射信号，再利用经控制电路驱动的控制信号控制外部注入的微波源，产生两路一样的微波信号，一路直接通过环形器与其中一路大功率发射信号合成；另一路微波源信号经由控制电路控制的移相器的移相作用与另一路大功率发射信号通过环形器合成，两路合成后的大功率信号经定向耦合器的作用，两个定向耦合器的直通通道的信号由波导功率合成器合成，形成最终的发射信号，两个定向耦合器的耦合信号反馈至控制电路，由此判断系统中外部注入微波源信号的移相值；由波导功率合成器实现大功率发射信号相干合成后，经环形器传输至天线辐射至空间；接收状态下，接收信号经环形器，传输至接收分系统，经高放的低噪声放大和中放的混频放大后，传输至接收机，经采样及信号处理后，由显示终端显示出探测结果；显示终端分系统输入控制信号，对伺服进行控制，进而控制天馈线分系统的转动状态。

两路大功率发射信号的相干合成主要通过利用对两个定向耦合器输出的耦合信号进行实时采样，并利用采样结果生成相应的控制信号，实现对外部注入微波源信号的移相值的控制，进而保证两路分别利用环形器合成大功率信号的相干性，最终利用波导功率合成器实现两路磁控管产生大功率发射信号的相干合成。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种基于磁控管微波相干合成的大功率导航雷达，显示终端输入控制信号，经控制电路驱动控制两路调制电路，产生两路相同的控制信号，分别控制磁控管产生设定频率的两路发射信号；经控制电路驱动的控制信号控制外部注入的微波源，产生两路相同的微波信号，两路合成信号输入定向耦合器，形成最终的发射信号，两个定向耦合器的耦合信号反馈至控制电路，由此判断系统中外部注入微波源信号的移相值。本发明保证两路分别利用环形器合成大功率信号的相干性，最终利用波导功率合成器实现两路磁控管产生大功率发射信号的相干合成，实现高功率发射导航雷达，可实现远距离探测，保证船舶安全航行或顺利泊锚。

技术研发人员：季帅;祁华;张慧锋
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十研究所
技术研发日：2018.12.24
技术公布日：2019.04.26