本發(fā)明涉及無(wú)線電領(lǐng)域，尤其涉及一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法。

背景技術(shù)：

1、目前全國(guó)各類(lèi)氣象雷達(dá)已經(jīng)建設(shè)超過(guò)300部，完成全國(guó)大部分地區(qū)的覆蓋，各省市都已經(jīng)開(kāi)展進(jìn)行氣象雷達(dá)信息組網(wǎng)建設(shè)和協(xié)同觀測(cè)；由于各種雷達(dá)的普及以及天氣雷達(dá)組網(wǎng)的情況下，多部相同或者相近型號(hào)的雷達(dá)同時(shí)開(kāi)機(jī)工作，各雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)通過(guò)雷達(dá)天線主瓣或副瓣進(jìn)入別的雷達(dá)接收機(jī)從而形成同頻異步干擾，嚴(yán)重影響了雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的正常探測(cè)。

2、根據(jù)中國(guó)氣象局氣象應(yīng)用需求，需要一種具有窄波束寬度特征的掃描式小型便攜設(shè)備，便與對(duì)各地氣象雷達(dá)開(kāi)展抗同頻抗干擾能力測(cè)試，檢驗(yàn)雷達(dá)氣象雷達(dá)抗同頻干擾能力。由于目前沒(méi)有專(zhuān)用于氣象雷達(dá)同頻干擾的快速檢測(cè)測(cè)試設(shè)備，在實(shí)際應(yīng)用中只能用無(wú)人機(jī)攜帶信號(hào)源以及發(fā)射天線等裝置對(duì)氣象雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行干擾測(cè)試。但是受限于無(wú)人機(jī)載荷制約無(wú)法承受過(guò)大尺寸的發(fā)射天線，存在小口徑天線波束寬度寬，產(chǎn)生的信號(hào)方向圖與真實(shí)雷達(dá)波束干擾特性差異大等缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足。

2、本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，所述模擬方法包括：

3、步驟一、根據(jù)目標(biāo)雷達(dá)位置與系統(tǒng)架設(shè)位置檢測(cè)當(dāng)前位置是否滿足系統(tǒng)最小工作距離；

4、步驟二、導(dǎo)入雷達(dá)實(shí)測(cè)的原始天線方向圖或仿真天線方向圖數(shù)據(jù)，將原始天線方向圖或仿真天線方向圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成衰減器-角度控制量；

5、步驟三、根據(jù)用戶使用地理位置信息將衰減器-角度控制量進(jìn)行對(duì)應(yīng)角度匹配及量化；

6、步驟四、系統(tǒng)掃描時(shí)，將量化匹配后角度與衰減器控制數(shù)據(jù)讀出后控制系統(tǒng)波形發(fā)生單元的信號(hào)強(qiáng)度，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)輸出的波形特征符合期望波形的方向圖特征。

7、所述步驟一具體包括以下內(nèi)容：

8、確定當(dāng)前測(cè)試條件是否滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件，在滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)，根據(jù)天線輻射遠(yuǎn)場(chǎng)半徑l=2d2/λ與電磁波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系λ=光速/頻率可知，當(dāng)被測(cè)天氣雷達(dá)工作波段頻率已知時(shí)，系統(tǒng)最小工作距離與天線直徑成正比，因此，根據(jù)天線直徑確定天線輻射遠(yuǎn)場(chǎng)半徑l，即系統(tǒng)最小工作距離，d為天線直徑，λ為電磁波波長(zhǎng)。

9、所述確定當(dāng)前測(cè)試條件是否滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件包括：

10、將地球近似為球體，并將輻射源位置a和被測(cè)天氣雷達(dá)位置b視為地球表面上的兩個(gè)點(diǎn)，?確定兩個(gè)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息分別為（aw、aj）、（bw、bj），aw表示a點(diǎn)的緯度，bw表示b點(diǎn)的緯度，aj表示a點(diǎn)的經(jīng)度，bj表示b?點(diǎn)的經(jīng)度；

11、根據(jù)三面角余弦公式cos(c)=cos(a)×cos(b)+sin(a)×sin(b)×cos(c)，代入a和b點(diǎn)的經(jīng)緯度，得到cos(c)=cos(90-bw)×cos(90-aw)+sin(90-bw)×sin(90-aw)×cos(bj-aj)，a=∠boc，b=∠aoc，c=∠aob，o為球心，c為正北點(diǎn)；

12、求得c的余弦值后，再用反余弦函數(shù)便可求得角度c為；

13、再將角度化為弧度后，代入地球半徑可以計(jì)算出a和b兩點(diǎn)之間的弧長(zhǎng)距離為；

14、若弧長(zhǎng)距離大于等于天線遠(yuǎn)場(chǎng)距離，則表明當(dāng)前輻射源與雷達(dá)之間的距離滿足氣象雷達(dá)輻射波束模擬技術(shù)的應(yīng)用要求，反之則表明不滿足技術(shù)應(yīng)用需求，還應(yīng)當(dāng)增加測(cè)試距離。

15、所述步驟二具體包括以下內(nèi)容：

16、利用分貝公式將輻射源設(shè)備信號(hào)幅度和衰減器的衰減量進(jìn)行聯(lián)系，其中，p1，p2是信號(hào)變化前后的強(qiáng)度值，當(dāng)數(shù)值為負(fù)是表示開(kāi)始減小信號(hào)或增加衰減量，數(shù)值為正是表示增強(qiáng)信號(hào)幅度或移除衰減器；

17、在錄入的原始數(shù)據(jù)中尋找出幅度最大值作為0°參考點(diǎn)，在信號(hào)幅度最大處作垂線作為信號(hào)幅度軸，同時(shí)在信號(hào)幅度最大處作水平軸，信號(hào)幅度軸的左側(cè)為負(fù)角度，信號(hào)幅度軸的右側(cè)為正角度，將原始數(shù)據(jù)按照角度和幅度對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)。

18、所述步驟三具體包括以下內(nèi)容：

19、坐標(biāo)系信息轉(zhuǎn)換：以輻射源為原點(diǎn)，確認(rèn)被測(cè)天氣雷達(dá)與輻射源之間的方位角和高低角；

20、角度與衰減量化匹配：在以輻射源為原點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)，被測(cè)天氣雷達(dá)相對(duì)輻射源存在最小可測(cè)距離范圍的同時(shí)存在方位角和高低角，并將方位角和高低角引入到原始數(shù)據(jù)中。

21、所述確認(rèn)被測(cè)天氣雷達(dá)與輻射源之間的方位角和高低角包括：

22、設(shè)輻射源位置a安裝底座的坐標(biāo)為（xa，ya，ha）和被測(cè)天氣雷達(dá)位置b安裝底座的坐標(biāo)為（xb，yb，hb），輻射源天線高度為ha，被測(cè)天氣雷達(dá)天線高度為hb，輻射源天線到被測(cè)天氣雷達(dá)天線中心距離為hab，方位角為α，高低角為β；

23、則輻射源天線的坐標(biāo)為（xa，ya，ha+ha），被測(cè)天氣雷達(dá)天線的坐標(biāo)為（xb，yb，hb+hb），則輻射源與被測(cè)天氣雷達(dá)在水平投影距離為，輻射源天線與被測(cè)天氣雷達(dá)天線中心高度差為；

24、則輻射源天線與被測(cè)天氣雷達(dá)天線中心高低角，根據(jù)勾股定理計(jì)算得到輻射源天線與被測(cè)天氣雷達(dá)天線中心距離；

25、由于輻射源天線與被測(cè)天氣雷達(dá)天線中心的方位角與海拔高度無(wú)關(guān)，均是在水平面上投影的夾角，因此方位角度α直接a和b兩點(diǎn)連線的方位角aθ。

26、本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，既保留了系統(tǒng)設(shè)備小尺寸天線遠(yuǎn)場(chǎng)距離近，不影響系統(tǒng)測(cè)試距離，設(shè)備在較近距離即可開(kāi)展作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，又結(jié)合了線性衰減器采樣數(shù)字電路功率控制方便迅速的特點(diǎn)，根據(jù)目標(biāo)雷達(dá)與波形模擬設(shè)備的位置關(guān)系生成的對(duì)應(yīng)的角度信息控制信號(hào)功率，從而達(dá)到天氣雷達(dá)干擾的窄波束輸出的目的；僅需線性衰減器采樣數(shù)字電路的輸出功率即可實(shí)現(xiàn)對(duì)窄波束雷達(dá)天線照射過(guò)程的模擬。

技術(shù)特征：

1.一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，其特征在于：所述模擬方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，其特征在于：所述步驟一具體包括以下內(nèi)容：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，其特征在于：所述確定當(dāng)前測(cè)試條件是否滿足遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試條件包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，其特征在于：所述步驟二具體包括以下內(nèi)容：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，其特征在于：所述步驟三具體包括以下內(nèi)容：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，其特征在于：所述確認(rèn)被測(cè)天氣雷達(dá)與輻射源之間的方位角和高低角包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種氣象雷達(dá)輻射波束模擬方法，屬于無(wú)線電領(lǐng)域，包括：根據(jù)目標(biāo)雷達(dá)位置與系統(tǒng)架設(shè)位置檢測(cè)當(dāng)前位置是否滿足系統(tǒng)最小工作距離；導(dǎo)入雷達(dá)實(shí)測(cè)的原始天線方向圖或仿真天線方向圖數(shù)據(jù)，將原始天線方向圖或仿真天線方向圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成衰減器?角度控制量；根據(jù)用戶使用地理位置信息將衰減器?角度控制量進(jìn)行對(duì)應(yīng)角度匹配及量化；系統(tǒng)掃描時(shí)，將量化匹配后角度與衰減器控制數(shù)據(jù)讀出后控制系統(tǒng)波形發(fā)生單元的信號(hào)強(qiáng)度，使系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)輸出的波形特征符合期望波形的方向圖特征。本發(fā)明根據(jù)目標(biāo)雷達(dá)與波形模擬設(shè)備的位置關(guān)系生成的對(duì)應(yīng)的角度信息控制信號(hào)功率，從而達(dá)到天氣雷達(dá)干擾的窄波束輸出的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：何昭賢,周炳旭,陳立
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都遠(yuǎn)望探測(cè)技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/10