一种X波段船用导航雷达设计
金 明 陈 刚 赵仁义 丁智勇
【摘 要】【摘要】介绍了一种导航雷达的系统构成。采用X 波段线形调频连续波体制,结构上采用二单元设计。雷达收发一体，采用多脉冲重复频率,发射峰值功率25KW。主要完成海上目标探测、标绘、船舶航行或停泊过程中监视、告警、电子海图叠加显示、AIS目标的接入显示、情报上报等功能。 【期刊名称】火控雷达技术 【年(卷),期】2017(046)003 【总页数】3
【关键词】X波段；船用导航雷达；收发系统；
0 引言
船用导航雷达是用于探测海面目标并提供直观清晰的目标距离与方位数据,根据需要设置预警带并告警,便于船舶规避危险障碍物及船舶在天气较差和夜间行驶等状况提供导航，它在船用电子中占据着重要的位置[1-2]。
导航雷达常用波段有两个S波段(3GHz)和X波段(12GHz)，前者较长用于大型船舶，现今导航雷达主流波段是采用X波段[1-2]，雷达多是采用非相参脉冲幅度调制，采用单片机或ARM控制形式，对收/发系统进行信息处理和控制，提升数据处理能力，便于雷达组网和控制，降低成本单元成本，也满足小型化、轻型化要求[3-4]。
本文设计的一种船舶导航雷达特点如下：采用多脉冲调制形式；扫描方式是一维机械扫描；天线采用收发一体微带阵列天线；发射机功放采用磁控管；结构应用当前普遍采用的二单元设计方法，即天线和收发机舱外，信号处理及显控
计算机在舱内。
1 系统架构
本文设计的导航雷达系统结构框图如图一所示。该雷达主要由天线、伺服、发射机、接收机、收发开关、射频控制、电源、终端设备等组成[5-6]。
全机工作原理框图如图1所示。接通显控终端雷达电源开关，发射系统内的射频电源在射频控制板程序的控制下，给发射系统内的调制电路馈电、给磁控管灯丝预热。当3min灯丝预热结束，按下等待、发射开关，天线旋转。显控终端给接收系统发送加触发命令，配电部分给高压电源板馈电，高压电源产生充电高压，充电高压通过调制电路充电元件给储能元件充电，储能元件充电结束后处于等待放电状态[5-6]。在同步信号的同步下，予调器触发调制单元导通，储能元件通过人工线和脉冲变压器放电，同时发送矩形调制脉冲给磁控管，磁控管自激产生的射频脉冲通过波导馈线系统传输。从天线接收到的信号经限幅器至接收前端模块，信号经高放与混频后得到中频，然后中频在接收机进行处理后输出到显控终端。显控终端通过射频控制板实现对收发机的控制。终端系统可对目标回波信号进行点迹滤波、凝聚形成点迹信号并录取目标的相关参数，形成后的目标航迹数据有多路输出。并能通过雷达的操控界面和操控单元完成对雷达控制功能。
2 收发分系统
收发机主要由环行器、二极管限幅器、微波前端组件、中频处理、脉冲调制、功率放大、射频控制、视频触发产生电路和磁控管电路等部分组成。 雷达发射信号功率密度为： S1=
(1)
其中:Pt表示发射入功率，G为增益系数， R表示距离。 设σ为雷达天线接收面积为Ae,则雷达收到的信号功率为： Pr= (2)
由公式(2)得出：增益和雷达收到的信号功率一定时,发射机输出功率同R4成正比。则要使雷达作用距离更远,必须增大雷达发射机的输出功率，同时雷达增益与作用距离呈正相关,增大增益亦可增大作用距离。雷达系统还需实现抗雨雪、海浪抑制等恶劣天气状况处理，也是评判雷达性能的重要参考标准。因此在接收机的灵敏度一定情况下，收发机单元设计为： 1)发射机技术指标 ·工作频率：X波段
·输出峰值功率： 25kW±1dB
·射频脉宽：0.07us、0.15us、0.3us、0.5 us、0.7 us、1.2 us ·脉冲重复频率：3000Hz、1500Hz、1000Hz、500Hz 2)接收机技术指标
·类型：对数放大、低噪声前端 ·中心频率：60 MHz ·噪声系数：4.5dB
·增益：≥80dB(含低噪声前端) ·带宽：40/10/3MHz
一种X波段船用导航雷达设计
