毫米波随机码调相调幅船用防撞雷达

摘要

本发明涉及无线电定位技术领域，是一种毫米波随机码调相调幅船用防撞雷达。设准光介质透镜天线环形阵列，由DSP循环扫描波束全方位警戒水面可能发生碰撞的目标，一个宽带噪声源产生两个随机码发生器，随机码发生器A码元调相测距/测速、随机码发生器B码元调幅、收/发转换及后沿检测，双随机码射频经上变频、R/T3、倍频与功放、R/T2、隔离器、天线发射，回波经天线阵列、波束开关、隔离器、R/T1、高放、下变频、中放、随机序列异步选通门、数字中频正交检波器I/Q、数字脉压相关器传入DSP与MCU处理控制，本雷达相邻多艘船只航行互不干扰共存运行，具有很高的环境电磁兼容性EMC，DSP抑制虚警确定目标方位、距离和相对速度，CRT显示三维图像，识别与本船最近距离的目标，小于安全距离声光报警，接近危险距离智能避障或减速，显著提高航行安全。

主权项

一种毫米波随机码调相调幅船用防撞雷达，设有环形器、中放、存储器RAM、数字信号处理器DSP、双口存储器RAM、微控制器MCU、接口I/O、水面摄像传感器、本船速传感器、卫星定位传感器GPS、声光报警器、图像显示器CRT、方向舵控制器、减速器、点火/熄灭控制器、键盘，其特征在于：还设有收/发两用准光集成介质透镜天线阵列、波束开关、频率合成器、收/发开关T/R1、T/R2、T/R3、宽带噪声发生器、随机码发生器A、调相器、倍频与功放、随机码发生器B、调幅器、低噪声高放、分谐波混频器、随机序列异步选通门、数字中频正交检波器、数字脉压相关器，天线装设在船顶高位处，设成水平环形阵或环绕桅杆成圆环阵，DSP编码脉冲分配序列接入波束开关、图像显示器CRT，全方位循环扫描探测水面可能碰撞的目标，频率合成器可编程分频器预置端、数控振荡器数控端、数字脉压相关器可变延迟线数控端分别经接口I/O与MCU相接，频率合成器输出fc3，fc3作为时钟信号接入DSP，宽带噪声发生器噪声谱接入随机码发生器A、随机码发生器B，频率合成器输出fc1，fc1作为采样时钟信号接入随机码发生器A，频率合成器输出fc2，fc2作为采样时钟信号接入随机码发生器B，生成相互独立的双随机码，随机码发生器A输出接入调相器、数字脉压相关器，随机码发生器B输出随机序列接入调幅器，随机序列高电平逻辑“1”接入T/R2、T/R3，低电平逻辑“0”接入T/R1、随机序列异步选通门，收/发开关T/R2、T/R3分别接在倍频与功放的输入/输出端，调幅器串接在倍频与功放直流电源端，T/R1接在环形器输出至低噪声高放输入之间，随机序列异步选通门接在中放输出至数字中频正交检波器输入之间，频率合成器输出fN，fN作为载频一半或四分之一频率接入调相器，调相射频经倍频与功放级二或四倍频后，功率放大为雷达载频f0接至T/R2、环形器馈入天线阵列发射，频率合成器输出fN，fN接入分谐波混频器作为二或四内在倍频本振信号fL、频率合成器输出fi，fi作为相干基准信号接入数字中频正交检波器，频率合成器输出fc7，fc7作为采样时钟信号接入数字中频正交检波器模数转换器A/D，频率合成器输出fc8，fc8作为时钟信号接入数字中频正交检波器数字低通滤波器LPF，频率合成器输出fc9，fc9作为时钟信号接入数字中频正交检波器抽取器，回波射频经天线阵列、波束开关、环形器、T/R1、低噪声高放、分谐波混频器、中放，在随机序列异步选通门选取再经数字中频正交检波器解调接入数字脉压相关器，相关输出数据存入存储器RAM后接入DSP数据总线，DSP与MCU数据总线、地址总线、控制线经双口存储器RAM汇接并提供仲裁信号，MCU输入/输出经接口I/O连接水面摄像传感器、本船速传感器、卫星定位传感器GPS、声光报警器、图像显示器CRT、方向舵控制器、减速器、点火/熄灭控制器、键盘，DSP软件设计片内分组时分复用数据重排、动目标显示MTI、快速傅里叶变换FFT、距离旁瓣抑制、恒虚警处理CFAR，MCU系统软件编程包括主程序和数据采集、数据处理、对象控制子程序，中放检出自动增益控制电压经滤波、放大接入低噪声高放、中放自动增益AGC控制端，频率合成器、宽带噪声发生器、随机码发生器A、随机码发生器B、波束开关、环形器、收/发开关T/R1、T/R2、T/R3、调相器、调幅器、倍频与功放、低噪声高放、分谐波混频器、中放集成一体，屏蔽；收/发两用准光集成介质透镜天线阵列，由介质基片微带双偶极振子集成天线、介质透镜、阵列基座、防护罩构成，介质透镜是一端面为半球体，另一端面为圆柱体截面，介质基片微带双偶极振子集成天线紧密放置在介质透镜的圆柱截面为馈源，介质透镜半球端面为天线辐射面，在船顶高位设成水平环形阵列或环绕桅杆圆环阵列，DSP编码脉冲序列接入波束转换开关、图像显示器CRT坐标变换器；随机码发生器A、随机码发生器B由同一个宽带噪声源、微波宽带放大器输出，随机码发生器A由SAW声表带通滤波器、高速或超高速电压比较器、高速或超高速采样保持器、有源积分器、高速双稳态触发器组成，随机码发生器B由SAW声表带通滤波器、电压比较器、采样保持器、有源积分器、双稳态触发器组成，宽带噪声源由PN结二极管芯片上设一P或N扩散限流环，串联温补二极管，恒流反向偏置为雪崩状态，置于同轴腔或波导腔经微波宽带放大器及宽带匹配过渡网络输出接入随机码发生器A、随机码发生器B，频率合成器输出fc1，fc1作为采样时钟信号接入随机码发生器A，频率合成器输出fc2，fc2作为采样时钟信号接入随机码发生器B，随机码发生器A由SAW声表带通滤波器、高速或超高速电压比较器至高速或超高速采样保持器，经有源积分器反馈接回高速电压比较器为比较门限，再经高速双稳态触发器、低通网络接入调相器、数字脉压相关器可变延迟线，随机码发生器B由SAW声表带通滤波器、电压比较器至采样保持器，经有源积分器反馈接回电压比较器为比较门限，再经双稳态触发器、低通网络接入调幅器，其高电平逻辑“1”接入收/发转换开关T/R2、T/R3，低电平逻辑“0”接入收/发转换开关T/R1、随机序列异步选通门。