一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，包括：天饋模塊、和差比較器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位檢波器、天線旋動(dòng)及伺服模塊、數(shù)字處理與信號(hào)處理模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊，其中，天饋模塊，包括天線、第一饋源和第二饋源，第一饋源和第二饋源均連接天線，天線為連續(xù)波收發(fā)共用天線，其接收和發(fā)射之間采用T/R隔離網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離；和差比較器，具有1、2、Σ、Δ四個(gè)端口；1端和2端分別連接第一饋源和第二饋源，Σ端連接發(fā)射機(jī)，Δ端連接接收機(jī)。本發(fā)明提出的一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，采用連續(xù)波雷達(dá)體質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)了收發(fā)共用一副天線，避免了發(fā)射天線與接收天線的波束指向既要呈同一方向，彼此還要隔離的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)。

【背景技術(shù)】
[0002]高速運(yùn)行的列車其行駛安全至關(guān)重要，由于自然環(huán)境造成山體滑坡、塌方、橋梁受損或人為因素所造成的路阻等狀況嚴(yán)重影響行車安全。對(duì)上述情況發(fā)出預(yù)警報(bào)告，防止重大事故的發(fā)生有著重要意義。列車?yán)走_(dá)是監(jiān)控列車運(yùn)行路況，確保列車安全的常用手段。
[0003]脈沖調(diào)制雷達(dá)，其用收發(fā)開(kāi)關(guān)來(lái)解決收發(fā)隔離問(wèn)題。收發(fā)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的工作是處于發(fā)射與接收兩者呈現(xiàn)時(shí)分隔狀態(tài)，即發(fā)射與接收不是同時(shí)工作的，接收機(jī)僅在發(fā)射電磁脈沖的間隙時(shí)間里才開(kāi)始接收目標(biāo)的回波信號(hào)，實(shí)時(shí)性差。
[0004]連續(xù)波雷達(dá)的工作狀態(tài)則與上述情況完全不同，它是在連續(xù)不間斷地發(fā)射電磁波，與此同時(shí)接收機(jī)也在執(zhí)行著接收由空間目標(biāo)反回電磁波的工作。所以，連續(xù)波雷達(dá)更能保證列車安全。
[0005]現(xiàn)有的連續(xù)波雷達(dá)采用接收與發(fā)射各用一付天線，利用天線波瓣的特殊設(shè)計(jì)和調(diào)整兩付天線所擺放位置，還需在發(fā)射天線周邊配放大量電磁吸收材料，以此來(lái)減少收與發(fā)通道之間的相互干擾。發(fā)射天線與接收天線的波束指向既要呈同一方向，彼此還要隔離，所以有一定技術(shù)難度，是連續(xù)波雷達(dá)發(fā)展的瓶頸。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，采用連續(xù)波雷達(dá)體質(zhì)，并實(shí)現(xiàn)了收發(fā)共用一副天線，避免了發(fā)射天線與接收天線的波束指向既要呈同一方向，彼此還要隔離的問(wèn)題。
[0007]本發(fā)明提出的一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，包括:
[0008]天饋模塊，包括天線、第一饋源和第二饋源，第一饋源和第二饋源均連接天線，天線為連續(xù)波收發(fā)共用天線，其接收和發(fā)射之間采用T/R隔離網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離；
[0009]和差比較器，具有1、2、Σ、Λ四個(gè)端口，當(dāng)從Σ端輸入信號(hào)時(shí)，I端和2端輸出等幅同相信號(hào)，△端無(wú)輸出，當(dāng)從I端和2端輸入同相信號(hào)，則△端輸出兩者的差信號(hào)，Σ端輸出和信號(hào)；1端和2端分別連接第一饋源和第二饋源，Σ端連接發(fā)射機(jī)，Δ端連接接收機(jī)；
[0010]發(fā)射機(jī)，采用毫米波發(fā)射機(jī)，用于生成毫米波發(fā)射信號(hào)，發(fā)射信號(hào)由和差比較器的Σ端輸入，I端和2端輸出等幅同相信號(hào)分別激勵(lì)第一饋源和第二饋源通過(guò)天線輻射輻射相同功率的電磁波；
[0011]接收機(jī)，內(nèi)置數(shù)字處理與信號(hào)處理模塊，用于接收和差比較器的Λ端輸出的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、數(shù)字化、濾波、分析處理和信號(hào)成像，并判斷異常；
[0012]相位檢波器，連接和差比較器的Λ端用于檢測(cè)相位；
[0013] 天線旋動(dòng)及伺服模塊，分別連接接收機(jī)、相位檢波器和天饋模塊，根據(jù)接收機(jī)的分析結(jié)果推斷出所跟蹤目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的角度從而驅(qū)動(dòng)天線旋動(dòng)，根據(jù)相位檢波器對(duì)回波信號(hào)的相位檢測(cè)結(jié)果判斷天線轉(zhuǎn)向，并進(jìn)行調(diào)整使得天線波束始終指向前方鐵軌；
[0014]顯示模塊，連接接收機(jī)，對(duì)信號(hào)成像結(jié)果進(jìn)行顯示；
[0015]報(bào)警模塊，連接接收機(jī)，根據(jù)異常結(jié)果進(jìn)行報(bào)警；
[0016]所述鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)內(nèi)置對(duì)應(yīng)不同環(huán)境的回波模型作為安全運(yùn)行背景，回波模型與雷達(dá)時(shí)實(shí)探測(cè)目標(biāo)回波進(jìn)行對(duì)比并對(duì)消，如有信號(hào)溢出，即探測(cè)到異?；夭ㄐ盘?hào)，經(jīng)數(shù)字處理、信號(hào)成像處理、與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行威脅目標(biāo)識(shí)別，并啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；
[0017]所述鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)采用和波束搜索、差波束跟蹤的方法；
[0018]發(fā)射時(shí)，從發(fā)射機(jī)來(lái)的信號(hào)加到和差比較器的Σ端，故I端、2端輸出等幅同相信號(hào)，第一饋源和第二饋源被同相激勵(lì)，并通過(guò)天線輻射相同功率的電磁波，兩波束在空間各點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)同相相加，形成發(fā)射和波束F2(Q)；
[0019]接收時(shí)，兩波束的回波脈沖EpE2同時(shí)被第一饋源和第二饋源所接收，接收到的信號(hào)振幅隨著目標(biāo)偏離天線軸線的程度產(chǎn)生差異，但相位相同，兩個(gè)回波脈沖信號(hào)分別加到和差比較器的I端和2端，Σ端輸出和信號(hào)Ε?, Δ端輸出差信號(hào)Ελ ；
[0020]Ε2、Ε?、Εδ的振幅關(guān)系為:
[0021]E1 = kFE ( Θ )F( δ - θ )
[0022]E2 = kFE(0)F(5 + 0),F(0)為波束的方向性函數(shù)，Θ為目標(biāo)方向，δ為兩個(gè)回波脈沖波束相對(duì)天線軸線的偏角，k為比例系數(shù)；
[0023]Es = Es = E^E2
[0024]Εδ = E1-E2
[0025]接收機(jī)對(duì)差信號(hào)Ελ進(jìn)行處理，根據(jù)其幅值推斷所跟蹤目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的角度，由此指令天線旋動(dòng)與伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)天線旋動(dòng)，另外，通過(guò)對(duì)回波信號(hào)的相位檢波，判別天線的轉(zhuǎn)向，使天線波束始終指向前方鐵軌。
[0026]優(yōu)選地，天線為拋物面天線。
[0027]優(yōu)選地，發(fā)射機(jī)采用固態(tài)發(fā)射機(jī)。
[0028]優(yōu)選地，發(fā)射機(jī)發(fā)射的毫米波的工作頻率為35GHz、94GHz、140GHz或220GHz。
[0029]優(yōu)選地，發(fā)射機(jī)采用GaN功率器件。
[0030]優(yōu)選地，接收機(jī)為數(shù)字中頻接收系統(tǒng)，包括依次連接的高速ADC模塊、數(shù)字下變頻及抽取濾波處理模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊。
[0031]本發(fā)明采用連續(xù)波雷達(dá)體制，可以對(duì)軌道上的遠(yuǎn)、近目標(biāo)同時(shí)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)距離可達(dá)50~4000m，監(jiān)控距離長(zhǎng)，提供了足夠的預(yù)警時(shí)間；本發(fā)明采用收發(fā)共用一副天線，避免了發(fā)射天線與接收天線的波束指向既要呈同一方向，彼此還要隔離的技術(shù)問(wèn)題。本發(fā)明采用毫米波技術(shù)，其具有穿透云、霧、沙塵、戰(zhàn)場(chǎng)硝煙的能力和高分辨率，且抗干擾能力強(qiáng)；毫米波所用天線體積小、重量輕、波束窄、副瓣低、增益高，對(duì)地面測(cè)繪和監(jiān)視有很高角分辨率，可對(duì)列車軌道上的異物進(jìn)行超低空搜索；具有較強(qiáng)的多普勒頻率靈敏度，可以測(cè)定目標(biāo)行進(jìn)速度，對(duì)行進(jìn)的列車兼有精準(zhǔn)的測(cè)速功能。毫米波還具有抗“反輻射導(dǎo)彈”能力，可在時(shí)使用。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為本發(fā)明提出的一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)的結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0033]參照?qǐng)D1，本發(fā)明提出的一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，包括:天饋模塊、和差比較器、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、相位檢波器、天線旋動(dòng)及伺服模塊、數(shù)字處理與信號(hào)處理模塊、顯示模塊和報(bào)警模塊。
[0034]天饋模塊，包括天線、第一饋源和第二饋源，第一饋源和第二饋源均連接天線，天線為連續(xù)波收發(fā)共用天線，其接收和發(fā)射之間采用T/R隔離網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離。本發(fā)明采用收發(fā)共用一副天線，避免了發(fā)射天線與接收天線的波束指向既要呈同一方向，彼此還要隔離的技術(shù)問(wèn)題。具體的，天線為拋物面天線，能更好的輻射和接收波束信號(hào)。
[0035]和差比較器，具有1、2、Σ、Λ四個(gè)端口，當(dāng)從Σ端輸入信號(hào)時(shí)，I端和2端輸出等幅同相信號(hào)，△端無(wú)輸出，當(dāng)從I端和2端輸入同相信號(hào)，則△端輸出兩者的差信號(hào)，Σ端輸出和信號(hào)；1端和2端分別連接第一饋源和第二饋源，Σ端連接發(fā)射機(jī)，Δ端連接接收機(jī)。
[0036]發(fā)射機(jī)，采用毫米波發(fā)射機(jī)，用于生成毫米波發(fā)射信號(hào)，發(fā)射信號(hào)由和差比較器的Σ端輸入，I端和2端輸出等幅同相信號(hào)分別激勵(lì)第一饋源和第二饋源通過(guò)天線輻射輻射相同功率的電磁波。工作頻率選擇在毫米波波段，使被探測(cè)目標(biāo)能夠清晰成像。
[0037]本發(fā)明采用毫米波技術(shù)，其具有穿透云、霧、沙塵、戰(zhàn)場(chǎng)硝煙的能力和高分辨率，且抗干擾能力強(qiáng)。毫米波所用天線體積小、重量輕、波束窄、副瓣低、增益高。毫米波對(duì)地面測(cè)繪和監(jiān)視有很高角分辨率，可對(duì)列車軌道上的異物進(jìn)行超低空搜索，同時(shí)，還具有較強(qiáng)的多普勒頻率靈敏度，可以測(cè)定目標(biāo)行進(jìn)速度，對(duì)行進(jìn)的列車兼有精準(zhǔn)的測(cè)速功能。毫米波還具有抗“反輻射導(dǎo)彈”能力，可在時(shí)使用。
[0038] 發(fā)射機(jī)發(fā)射的毫米波的工作頻率可選擇35GHz、94GHz、140GHz或220GHz幾個(gè)大氣窗口頻率，以便實(shí)現(xiàn)更好的監(jiān)控效果。當(dāng)工作頻率選在35吉赫或94吉赫時(shí)，天線口徑一般為10~20厘米，對(duì)目標(biāo)具有高精度定位、跟蹤、識(shí)別能力和超清晰成像效果，對(duì)相互靠得很近的目標(biāo)有極高分辨率。
[0039]接收機(jī)，內(nèi)置數(shù)字處理與信號(hào)處理模塊，用于接收和差比較器的Λ端輸出的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、數(shù)字化、濾波、分析處理和信號(hào)成像，并判斷異常，根據(jù)差信號(hào)的變化對(duì)搜索目標(biāo)進(jìn)行跟蹤分析，實(shí)時(shí)掌握列車運(yùn)行環(huán)境。
[0040]相位檢波器，連接和差比較器的Λ端用于檢測(cè)相位。
[0041]天線旋動(dòng)及伺服模塊，分別連接接收機(jī)、相位檢波器和天饋模塊，根據(jù)接收機(jī)的分析結(jié)果推斷出所跟蹤目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的角度從而驅(qū)動(dòng)天線旋動(dòng)；根據(jù)相位檢波器對(duì)回波信號(hào)的相位檢測(cè)結(jié)果判斷天線轉(zhuǎn)向，并進(jìn)行調(diào)整使得天線波束始終指向前方鐵軌。天線旋動(dòng)及伺服模塊保證天線搜索方向，防止偏移，從而準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的了解列車前方的路況，保證運(yùn)行安全。
[0042]顯示模塊，連接接收機(jī)，對(duì)信號(hào)成像結(jié)果進(jìn)行顯示，便于對(duì)路況進(jìn)行視覺(jué)上的直接了解。
[0043]報(bào)警模塊，連接接收機(jī)，根據(jù)異常結(jié)果進(jìn)行報(bào)警，提醒列車員注意。
[0044]本鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)內(nèi)置對(duì)應(yīng)不同環(huán)境的回波模型作為安全運(yùn)行背景，回波模型與雷達(dá)時(shí)實(shí)探測(cè)目標(biāo)回波進(jìn)行對(duì)比并對(duì)消，如有信號(hào)溢出，即探測(cè)到異?；夭ㄐ盘?hào)，經(jīng)數(shù)字處理、信號(hào)成像處理、與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行威脅目標(biāo)識(shí)別，并啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。
[0045]本鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)采用和波束搜索、差波束跟蹤的方法，列車前方兩條鐵軌有最強(qiáng)反射回收功能，將反射信號(hào)作為跟蹤信標(biāo)，可保障跟蹤精度。該雷達(dá)搜索跟蹤強(qiáng)度大并精確，可準(zhǔn)確掌握目標(biāo)情況。
[0046]發(fā)射時(shí)，從發(fā)射機(jī)來(lái)的信號(hào)加到和差比較器的Σ端，故I端、2端輸出等幅同相信號(hào)，第一饋源和第二饋源被同相激勵(lì)，并通過(guò)天線輻射相同功率的電磁波，兩波束在空間各點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)同相相加，形成發(fā)射和波束F2 ( Θ )增加搜索信號(hào)強(qiáng)度。
[0047]為了實(shí)現(xiàn)精密跟蹤，發(fā)射波束做得很窄，對(duì)處在和波束照射范圍內(nèi)的目標(biāo)，兩饋源接收到的回波的波程差可忽略不計(jì)，所以兩波束的回波脈沖相位相同。
[0048]接收時(shí)，兩波束的回波脈沖EpE2同時(shí)被第一饋源和第二饋源所接收，接收到的信號(hào)振幅隨著目標(biāo)偏離天線軸線的程度產(chǎn)生差異，但相位相同，兩個(gè)相位相同的回波脈沖信號(hào)分別加到和差比較器的I端和2端， Σ端輸出和信號(hào)Ε?，Δ端輸出差信號(hào)Ελ。
[0049]Ε2、Ε?、Εδ的振幅關(guān)系為:
[0050]E1 = kFE ( Θ )F( δ - θ )(I)
[0051]E2 = kFE ( θ )F( δ + θ )(2)
[0052]F(9)為波束的方向性函數(shù)，Θ為目標(biāo)方向，δ為兩個(gè)回波脈沖波束相對(duì)天線軸線的偏角，k為比例系數(shù)并與雷達(dá)參數(shù)、目標(biāo)距離、目標(biāo)特性等因素有關(guān)。
[0053]Es = Es =EjE2(3)
[0054]將公式(I)⑵代入(3)，可得到
[0055]E^kF^OtF^-Oy^FAS+OyrkFl1)(4)
[0056]ΕΔ I = E1-E2(5)
[0057]接收機(jī)對(duì)差信號(hào)Ελ進(jìn)行處理，根據(jù)其幅值推斷所跟蹤目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的角度，由此指令天線旋動(dòng)與伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)天線旋動(dòng)，另外，通過(guò)對(duì)回波信號(hào)的相位檢波，判別天線的轉(zhuǎn)向，使天線波束始終指向前方鐵軌。
[0058]具體的,該雷達(dá)中發(fā)射機(jī)采用固態(tài)發(fā)射機(jī)并采用GaN(gallium nitride,氮化鎵)功率器件。GaN禁帶寬度大、擊穿電場(chǎng)高、飽和電子漂移速度快、熱導(dǎo)率高、化學(xué)穩(wěn)定性好，并具有極強(qiáng)抗輻射能力。利用GaN功率器件所設(shè)計(jì)的固態(tài)發(fā)射機(jī)功率密度大、工作頻帶寬、線性度好、體積小、散熱冷卻部分制造成本低。
[0059]具體的，該雷達(dá)中接收機(jī)為數(shù)字中頻接收系統(tǒng)，包括依次連接的高速ADC (Analogto Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)模塊、數(shù)字下變頻及抽取濾波處理模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊。輸入的模擬中頻信號(hào)先經(jīng)過(guò)高速ADC模塊，在中頻進(jìn)行帶通采樣數(shù)字化，然后進(jìn)行數(shù)字下變頻，將感興趣的信號(hào)轉(zhuǎn)換至基帶，同時(shí)做抽樣率轉(zhuǎn)換及濾波處理，之后由后續(xù)的專用數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)基帶信號(hào)處理。
[0060]本發(fā)明通過(guò)發(fā)射連續(xù)波對(duì)列車前方鐵道路況進(jìn)行探測(cè)，對(duì)所發(fā)射電磁波的回波信號(hào)進(jìn)行分析和成像處理，對(duì)列車運(yùn)行產(chǎn)生威脅的不安全信息報(bào)警。制止行車事故的發(fā)生，確保列車安全運(yùn)行。本發(fā)明采用連續(xù)波雷達(dá)體制，可以對(duì)軌道上的遠(yuǎn)、近目標(biāo)同時(shí)監(jiān)測(cè)，檢測(cè)距離可達(dá)50?4000m，監(jiān)控距離長(zhǎng)，提供了足夠的預(yù)警時(shí)間。
[0061]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，其特征在于，包括: 天饋模塊，包括天線、第一饋源和第二饋源，第一饋源和第二饋源均連接天線，天線為連續(xù)波收發(fā)共用天線，其接收和發(fā)射之間采用T/R隔離網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行隔離； 和差比較器，具有1、2、Σ、Λ四個(gè)端口，當(dāng)從Σ端輸入信號(hào)時(shí)，I端和2端輸出等幅同相信號(hào)，Λ端無(wú)輸出，當(dāng)從I端和2端輸入同相信號(hào)，則Λ端輸出兩者的差信號(hào)，Σ端輸出和信號(hào)；1端和2端分別連接第一饋源和第二饋源，Σ端連接發(fā)射機(jī)，Λ端連接接收機(jī)；發(fā)射機(jī)，采用毫米波發(fā)射機(jī)，用于生成毫米波發(fā)射信號(hào)，發(fā)射信號(hào)由和差比較器的Σ端輸入，I端和2端輸出等幅同相信號(hào)分別激勵(lì)第一饋源和第二饋源通過(guò)天線輻射輻射相同功率的電磁波； 接收機(jī)，內(nèi)置數(shù)字處理與信號(hào)處理模塊，用于接收和差比較器的△端輸出的信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣、數(shù)字化、濾波、分析處理和信號(hào)成像，并判斷異常； 相位檢波器，連接和差比較器的△端用于檢測(cè)相位； 天線旋動(dòng)及伺服模塊，分別連接接收機(jī)、相位檢波器和天饋模塊，根據(jù)接收機(jī)的分析結(jié)果推斷出所跟蹤目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的角度從而驅(qū)動(dòng)天線旋動(dòng)，根據(jù)相位檢波器對(duì)回波信號(hào)的相位檢測(cè)結(jié)果判斷天線轉(zhuǎn)向，并進(jìn)行調(diào)整使得天線波束始終指向前方鐵軌； 顯示模塊，連接接收機(jī)，對(duì)信號(hào)成像結(jié)果進(jìn)行顯示； 報(bào)警模塊，連接接收機(jī)，根據(jù)異常結(jié)果進(jìn)行報(bào)警； 所述鐵路列車運(yùn)行安全防 控雷達(dá)內(nèi)置對(duì)應(yīng)不同環(huán)境的回波模型作為安全運(yùn)行背景，回波模型與雷達(dá)時(shí)實(shí)探測(cè)目標(biāo)回波進(jìn)行對(duì)比并對(duì)消，如有信號(hào)溢出，即探測(cè)到異常回波信號(hào)，經(jīng)數(shù)字處理、信號(hào)成像處理、與內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)進(jìn)行威脅目標(biāo)識(shí)別，并啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；所述鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)采用和波束搜索、差波束跟蹤的方法； 發(fā)射時(shí)，從發(fā)射機(jī)來(lái)的信號(hào)加到和差比較器的Σ端，故I端、2端輸出等幅同相信號(hào)，第一饋源和第二饋源被同相激勵(lì)，并通過(guò)天線輻射相同功率的電磁波，兩波束在空間各點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)同相相加，形成發(fā)射和波束F2(Q)； 接收時(shí)，兩波束的回波脈沖EpE2同時(shí)被第一饋源和第二饋源所接收，接收到的信號(hào)振幅隨著目標(biāo)偏離天線軸線的程度產(chǎn)生差異，但相位相同，兩個(gè)回波脈沖信號(hào)分別加到和差比較器的I端和2端，Σ端輸出和信號(hào)Ε?, Δ端輸出差信號(hào)Ελ ； Ει>Ε2>Ε?>Εδ的振幅關(guān)系為: E1 = kFE(9)F(5-0) E2 = kFE(0)F(5 + 0),F(0)為波束的方向性函數(shù)，Θ為目標(biāo)方向，δ為兩個(gè)回波脈沖波束相對(duì)天線軸線的偏角，k為比例系數(shù)；
Ε? = |Ε? I = E^E2
Εδ I = E1-E2 接收機(jī)對(duì)差信號(hào)^進(jìn)行處理，根據(jù)其幅值推斷所跟蹤目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的角度，由此指令天線旋動(dòng)與伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)天線旋動(dòng)，另外，通過(guò)對(duì)回波信號(hào)的相位檢波，判別天線的轉(zhuǎn)向，使天線波束始終指向前方鐵軌。
2.如權(quán)利要求1所述的鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，其特征在于，天線為拋物面天線。
3.如權(quán)利要求1所述的鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，其特征在于，發(fā)射機(jī)采用固態(tài)發(fā)射機(jī)。
4.如權(quán)利要求3所述的鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，其特征在于，發(fā)射機(jī)發(fā)射的毫米波的工作頻率為 35GHz、94GHz、140GHz 或 220GHz。
5.如權(quán)利要求4所述的鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，其特征在于，發(fā)射機(jī)采用GaN功率器件。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的鐵路列車運(yùn)行安全防控雷達(dá)，其特征在于，接收機(jī)為數(shù)字中頻接收系統(tǒng)，包括依次連接的高速ADC模塊、數(shù)字下變頻及抽取濾波處理模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊。
【文檔編號(hào)】G01S13/50GK104076362SQ201410320296
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】芮文剛, 王社兵, 宋琪, 查文, 徐盼盼, 舒航, 鄧禹, 吳言群, 周靈利 申請(qǐng)人:蕪湖航飛科技股份有限公司