本申請(qǐng)涉及雷達(dá)，特別是涉及一種雙偏振相控陣天線及氣象雷達(dá)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、雷暴、大風(fēng)、強(qiáng)降水、冰雹、龍卷、下?lián)舯┝鞯任ｋU(xiǎn)性天氣，對(duì)社會(huì)生活和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響極大。氣象雷達(dá)是探測預(yù)警各類危險(xiǎn)性天氣的有效手段，其中，相控陣氣象雷達(dá)系統(tǒng)以其掃描速度快、全空域監(jiān)控探測能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，成為氣象雷達(dá)的主要發(fā)展方向。

2、目前，常用的相控陣氣象雷達(dá)通常為平板式相控陣氣象雷達(dá)，其通過改變天線單元相位進(jìn)行天線指向切換，實(shí)現(xiàn)快速掃描。然而，隨著掃描角度增加，波束指向增益越來越小，波束寬度越來越大，變化的波束指向增益和波束寬度導(dǎo)致氣象雷達(dá)的探測精度較低。

3、由此，如何提高氣象雷達(dá)的探測精度，成為需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N雙偏振相控陣天線及氣象雷達(dá)系統(tǒng)，可以提高氣象雷達(dá)的探測精度。

2、本申請(qǐng)實(shí)施例公開了如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種雙偏振相控陣天線，所述雙偏振相控陣天線包括多個(gè)雙極化行饋天線；

4、多個(gè)所述雙極化行饋天線在俯仰維均勻排列于橫向半圓弧支撐面上；

5、所述雙極化行饋天線包括一個(gè)功分器和多個(gè)雙極化輻射振子，多個(gè)所述雙極化輻射振子水平等間距排列；所述雙極化輻射振子由兩個(gè)線極化帶狀線傘形振子垂直交叉組成；通過單元選通的方式控制所述雙極化行饋天線，以調(diào)節(jié)所述雙偏振相控陣天線的有效孔徑。

6、可選地，所述橫向半圓弧支撐面的圓心角為120°。

7、可選地，所述雙極化輻射振子通過帶狀線反向巴倫直接饋電。

8、可選地，所述線極化帶狀線傘形振子的饋電網(wǎng)絡(luò)位于基板內(nèi)。

9、可選地，所述饋電網(wǎng)絡(luò)四周具有隔離金屬化通孔。

10、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種氣象雷達(dá)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：雙偏振相控陣天線、信號(hào)收發(fā)模塊以及信號(hào)處理模塊；

11、所述雙偏振相控陣天線與所述信號(hào)收發(fā)模塊電連接；所述信號(hào)收發(fā)模塊與所述信號(hào)處理模塊電連接；

12、所述雙偏振相控陣天線為第一方面中任一實(shí)施方式所述的雙偏振相控陣天線，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為電磁波進(jìn)行發(fā)射，以及將接收到的電磁波轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)；

13、所述信號(hào)收發(fā)模塊，用于通過模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述雙偏振相控陣天線進(jìn)行發(fā)射，以及接收所述雙偏振相控陣天線傳輸?shù)哪M信號(hào)，將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；

14、所述信號(hào)處理模塊，用于基于所述信號(hào)收發(fā)模塊傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，得到氣象數(shù)據(jù)。

15、可選地，所述信號(hào)收發(fā)模塊包括tr模塊；

16、所述信號(hào)收發(fā)模塊還用于：通過所述tr模塊中與所述雙偏振相控陣天線連接的相位控制器，調(diào)整所述雙偏振相控陣天線的饋電相位，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化的波束指向角度。

17、可選地，所述tr模塊與所述雙偏振相控陣天線共形排布。

18、可選地，所述信號(hào)處理模塊，具體用于：

19、基于所述采樣信號(hào)進(jìn)行數(shù)字波束形成、脈沖壓縮、雜波處理以及偏振參數(shù)估計(jì)中的至少一項(xiàng)，得到氣象數(shù)據(jù)。

20、可選地，所述系統(tǒng)還包括伺服模塊；

21、所述伺服模塊用于驅(qū)動(dòng)所述雙偏振相控陣天線旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)姿態(tài)，以進(jìn)行方位360度掃描。

22、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本申請(qǐng)具有以下有益效果：

23、本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種由圓弧排列的雙極化行饋天線組成的雙偏振相控陣天線，一方面，可以通過單元選通的方式控制雙極化行饋天線，以調(diào)節(jié)雙偏振相控陣天線的有效孔徑，從而在改變掃描角度時(shí)可以同步改變波束指向角度，使得掃描角度改變帶來的波束指向增益和波束寬度的變化較小，采用本申請(qǐng)實(shí)施例提供的雙偏振相控陣天線，可以提高氣象雷達(dá)的探測精度；另一方面，雙極化行饋天線由均勻排列的雙極化輻射振子組成，雙極化輻射振子由兩個(gè)線極化帶狀線傘形振子垂直交叉組成，交叉對(duì)稱式偶極子天線形式的雙極化輻射振子具有對(duì)稱特性，使得雙極化輻射振子中心為電流零點(diǎn)，降低了輻射結(jié)構(gòu)之間的耦合，能夠有效改善雙極化天線的交叉極化指標(biāo)，進(jìn)一步提高氣象雷達(dá)的探測精度。

技術(shù)特征：

1.一種雙偏振相控陣天線，其特征在于，所述雙偏振相控陣天線包括多個(gè)雙極化行饋天線；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙偏振相控陣天線，其特征在于，所述橫向半圓弧支撐面的圓心角為120°。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙偏振相控陣天線，其特征在于，所述雙極化輻射振子通過帶狀線反向巴倫直接饋電。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙偏振相控陣天線，其特征在于，所述線極化帶狀線傘形振子的饋電網(wǎng)絡(luò)位于基板內(nèi)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙偏振相控陣天線，其特征在于，所述饋電網(wǎng)絡(luò)四周具有隔離金屬化通孔。

6.一種氣象雷達(dá)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：雙偏振相控陣天線、信號(hào)收發(fā)模塊以及信號(hào)處理模塊；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)收發(fā)模塊包括tr模塊；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述tr模塊與所述雙偏振相控陣天線共形排布。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述信號(hào)處理模塊，具體用于：

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括伺服模塊；

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種雙偏振相控陣天線及氣象雷達(dá)系統(tǒng)，可用于雷達(dá)領(lǐng)域，其中，雙偏振相控陣天線包括多個(gè)雙極化行饋天線；多個(gè)雙極化行饋天線在俯仰維均勻排列于橫向半圓弧支撐面上；雙極化行饋天線包括一個(gè)功分器和多個(gè)雙極化輻射振子，多個(gè)雙極化輻射振子水平等間距排列；雙極化輻射振子由兩個(gè)線極化帶狀線傘形振子垂直交叉組成；通過單元選通的方式控制雙極化行饋天線，以調(diào)節(jié)雙偏振相控陣天線的有效孔徑。由此，通過單元選通的方式，可以在改變掃描角度時(shí)可以同步改變波束指向角度，提高氣象雷達(dá)的探測精度；另一方面，交叉對(duì)稱式偶極子天線形式的雙極化輻射振子能夠有效改善雙極化天線的交叉極化指標(biāo)，進(jìn)一步提高氣象雷達(dá)的探測精度。

技術(shù)研發(fā)人員：劉強(qiáng),胡俊毅,郭凱斯,張垚
受保護(hù)的技術(shù)使用者：華云敏視達(dá)雷達(dá)（北京）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15