一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达的制作方法
【专利摘要】本发明提出了一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，利用太阳能作为雷达辐射源，并具有反隐身、抗干扰的能力，其包括天基发射阵面、地面多基地雷达收发主站、多个接收站以及数据传输和控制系统；天基发射阵面，由50个2×2m2的子阵组成，每个子阵由横向排列的256条行馈和一条纵向排列的列馈所组成；列馈包括一个列馈1/256功分网络，列馈1/256功分网络的输入端和输出端均连接有中继放大组件；行馈包括一个行馈1/256功分网络，行馈1/256功分网络的输入端连接列馈1/256功分网络输出端的中继放大组件，行馈1/256功分网络的输出端连接有功率放大组件，天线辐射单元集成在功率放大组件的输出端。
【专利说明】一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达
【技术领域】
[0001]本发明涉及电磁波【技术领域】，尤其涉及一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达。
【背景技术】
[0002]目前，许多军用飞行器具有隐身的能力，其采取的措施主要有:飞行器表面整形设计和吸收材料涂层等。通过外形设计使反射波偏离入射波方向，机身蒙皮由多块平板组合，每块平板只有在自身的法线方向有较强散射，大大减缩了鼻锥方向上的RCS值(RadarCross-Sect1n，雷达散射截面)，导致其对雷达入射波的最大反射方向呈现在飞行器的侧向。飞行器隐身技术将RCS减缩20-30dB，相当于雷达探测的作用距离缩短了 68% -82%。使雷达具有反隐身、抗干扰等功能是任何一个国家不可耽搁的任务。
[0003]我国的煤炭、石油、天然气等化石燃料能源储备仅可维持社会生产和生活100-150年的时间。当前，我国采取了一系列节能减排的有效措施，在科学发展观的思想指导下，在开发绿色新能源方面也取得了极大进展。实践证明:风能不稳定，且需占用大量地面；水电要建大坝，造价也不低，更主要的是从根本上改变了其所在河流流域的生态系统，地面太阳能电站又受制于天气及昼夜交替。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，采用多基地雷达方式，使雷达具有反隐身、抗干扰的能力，同时，利用太空太阳能作为雷达辐射源，节能减排。
[0005]本发明提出的一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，包括:
[0006]天基发射阵面，由50个2X2m2的子阵组成，每个子阵由横向排列的256条行馈和一条纵向排列的列馈所组成；列馈包括一个列馈1/256功分网络，列馈1/256功分网络的输入端和输出端均连接有中继放大组件；行馈包括一个行馈1/256功分网络，行馈1/256功分网络的输入端连接列馈1/256功分网络输出端的中继放大组件，行馈1/256功分网络的输出端连接有功率放大组件，天线辐射单元集成在功率放大组件的输出端；
[0007]地面多基地雷达收发主站，包括微波透镜和反射式阵面；微波透镜包括接收天线阵面、多个移相器和发射天线阵面，接收天线阵面包括多个接收天线，发射天线阵面包括多个发射天线，接收天线、移相器和发射天线一一对应，每一个接收天线通过对应的移相器连接对应的发射天线；反射式阵面包括多个天线组成的天线单元、移相器和金属反射板，天线和移相器对应，每一个天线通过对应的移相器连接金属反射板；
[0008]多个位于偏远地区的接收站，用于接收地面多基地雷达收发主站发射的信号；
[0009]数据传输和控制系统，用于各指挥中心之间的数据传输，并控制工作；
[0010]工作状态下，天基发射阵面将太阳能转化为微波能传送至地面，地面多基地雷达收发主站接收微波并对其进行幅度和相位控制后，再发射到自由空间，对所预警空域进行全方位搜索，分散在各处的接收站与收发主站联动，接收并跟踪所搜索到目标的散射信号。[0011 ] 优选地，功率放大组件采用GaAs或GaN毫米波单片集成电路。
[0012]优选地，移相器为数字移相器。
[0013]优选地，移相器采用等离子体移相器。
[0014]优选地,移相器由波导和玻璃仓组成，玻璃仓安装在波导内部并与波导侧壁密封连接，玻璃仓中填充惰性气体，惰性气体具有常态和等离子态两种状态，当惰性气体激活为等离子态形成电离区域，电离区域对电磁波显现为金属边界，通过控制惰性气体两种状态的切换可改变波导金属边界尺寸，控制移相器工作。
[0015]本发明通过太空馈电提供微波信号，微波信号由地面多基地雷达收发主站的接收天线接收后，经每个接收天线对所接收信号的幅度和相位进行调整和控制后再发射到自由空间，构成空间馈电体制的连续波相控阵多基地雷达发射主站，通过发射主站与接收站的联动接收并跟踪所搜索到目标的散射信号，进行全方位监控，破除目标的隐身功能，为应对未来高科技信息战争奠定基础，使雷达具有反隐身、抗反辐射导弹、抗干扰、提前发现目标的能力，为国家导弹防御系统中的基地雷达提供一个优选方案。
[0016]本发明从太空中收集太阳能，收集效率高，不受天气等自然环境的影响，通过二次发射直接把来自太空的微波能量用于雷达辐射源，无需把输送至地面的微波能再转换成直流电能，省去了目前太空太阳能利用工程中的整流接收程序，提高了能量转换效率，降低了使用成本。
[0017]本发明大大促进我国能源领域和航天技术的可持续发展，对增进我国武器装备现代化、信息化，提高我国战斗力具有重大意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明提出的一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达采用的天基发射阵面的结构图；
[0019]图2为微波透镜的结构图；
[0020]图3为反射式阵面结构图；
[0021]图4为等离子体移相器结构图。
【具体实施方式】
[0022]本发明提出的一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，包括:天基发射阵面、地面多基地雷达收发主站、多个接收站以及数据传输和控制系统。
[0023]天基发射阵面将同步轨道上的太阳能转化为微波能传送至地面进行馈电，地面多基地雷达收发主站接收微波并对其进行幅度和相位控制后，再发射到自由空间，对所预警空域进行全方位搜索，分散在各处的接收站与收发主站联动，接收并跟踪收发主站所搜索到目标的散射信号，进行全方位监控，破除目标的隐身功能。
[0024]如图1所示，本实施方式中的天基发射阵面，由50个2X2m2的子阵组成，每个子阵由横向排列的256条行馈和一条纵向排列的列馈所组成。列馈包括一个列馈1/256功分网络，列馈1/256功分网络的输入端和输出端均连接有中继放大组件。行馈包括一个行馈1/256功分网络，行馈1/256功分网络的输入端连接列馈1/256功分网络输出端的中继放大组件，行馈1/256功分网络的输出端连接有功率放大组件，天线辐射单元集成在功率放大组件的输出端。天基发射阵面可提供256*256个天线，馈电范围广。
[0025]天基发射阵面设置在太空中，从太空中收集太阳能，收集效率高，不受天气等自然环境的影响。同时，该天基发射阵面结构简单、易于加工、低成本；功分网络插入损耗低，各端口输分幅相离散小，天线单元互耦小，在太空复杂环境下有稳定的理化特性。该天基发射阵面属于小型化轻型阵面，窄波束、低副瓣、波束指向精准稳定，正常使用寿命大于30年。
[0026]本实施方式中的功率放大组件可采用GaN毫米波单片集成电路。GaN因其宽禁带故而电压击穿强度高，因此其可靠性也高；同时，其饱和电子漂移速度快，因此功率密度大、效率高，具有化学稳定性和抗辐射能力强等特点；其热导率大，工作温度可达700°C以上。具体实施时，功率放大组件也可采用GaAs。
[0027]地面多基地雷达收发主站包括微波透镜和反射式阵面。
[0028]如图2所示，微波透镜包括接收天线阵面、多个移相器和发射天线阵面，接收天线阵面包括多个接收天线，发射天线阵面包括多个发射天线，接收天线、移相器和发射天线一一对应，每一个接收天线通过对应的移相器连接对应的发射天线。接收天线接收太阳能经移相器移相后由发射天线发射出去。
[0029]如图3所示，反射式阵面包括多个天线组成的天线单元、移相器和金属反射板，天线和移相器一一对应，每一个天线通过对应的移相器连接金属反射板。天线单元接收同步轨道上的电磁能，电磁能经移相器作用后由金属反射板反射后再从天线单元发射出去。
[0030]地面多基地雷达收发主站通过二次发射直接把来自太空的微波能量用于雷达辐射源，无需把输送至地面的微波能再转换成直流电能，省去了目前太空太阳能利用工程中的整流接收程序，提高了能量转换效率，降低了使用成本。
[0031]多个位于偏远地区的接收站，制造成本较低，功能较为单一，用于接收地面多基地雷达收发主站发射的信号，与收发主站联动，接收并跟踪所搜索到目标的散射信号，对目标进行全方面监控，破除隐身功能。
[0032]数据传输和控制系统，用于各指挥中心之间的数据传输，并控制工作，例如设置重点监控区域或目标等。
[0033]如图4所示，本实施方式中的移相器采用等离子体移相器，由波导和玻璃仓组成，玻璃仓安装在波导内部并与波导侧壁密封连接，玻璃仓中填充惰性气体。惰性气体具有常态和等离子态两种状态，当惰性气体激活为等离子态形成电离区域，电离区域对电磁波显现为金属边界，通过控制惰性气体两种状态的切换可改变波导金属边界尺寸，控制移相器工作。惰性气体的激活可通过接入低电压实现。具体实施时，移相器也可采用其他数字移相器。
[0034]等离子体移相器插入损耗小，其应用频段可涵盖微波毫米波，精度高；相移控制手段只需简单的低电压即可实现，控制电路功耗小。等离子体移相器结构简单，成本低、可靠性高、可批量生产。
[0035]本实施方式通过太空馈电提供微波信号，微波信号由微波透镜和反射阵列式天线接收后，经每个接收天线对所接收信号的幅度和相位进行调整和控制后再发射到自由空间，构成空间馈电体制的连续波相控阵多基地雷达发射主站，通过发射主站与接收站的联动接收并跟踪所搜索到目标的散射信号，进行全方位监控，破除目标的隐身功能。
[0036]本实施方式提供的雷达为应对未来高科技信息战争奠定基础，使雷达具有反隐身、抗反辐射导弹、抗干扰、提前发现目标的能力，为国家导弹防御系统中的基地雷达提供一个优选方案。
[0037]以上实施方式中，收集到的太阳能以微波的形式向地面辐射，具体实施时，也可以采用毫米波。
[0038]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，其特征在于，包括: 天基发射阵面，由50个2X2m2的子阵组成，每个子阵由横向排列的256条行馈和一条纵向排列的列馈所组成；列馈包括一个列馈1/256功分网络，列馈1/256功分网络的输入端和输出端均连接有中继放大组件；行馈包括一个行馈1/256功分网络，行馈1/256功分网络的输入端连接列馈1/256功分网络输出端的中继放大组件，行馈1/256功分网络的输出端连接有功率放大组件，天线辐射单元集成在功率放大组件的输出端； 地面多基地雷达收发主站，包括微波透镜和反射式阵面；微波透镜包括接收天线阵面、多个移相器和发射天线阵面，接收天线阵面包括多个接收天线，发射天线阵面包括多个发射天线，接收天线、移相器和发射天线一一对应，每一个接收天线通过对应的移相器连接对应的发射天线；反射式阵面包括多个天线组成的天线单元、移相器和金属反射板，天线和移相器一一对应，每一个天线通过对应的移相器连接金属反射板； 多个位于偏远地区的接收站，用于接收地面多基地雷达收发主站发射的信号； 数据传输和控制系统，用于各指挥中心之间的数据传输，并控制工作； 工作状态下，天基发射阵面将太阳能转化为微波能传送至地面，地面多基地雷达收发主站接收微波并对其进行幅度和相位控制后，再发射到自由空间，对所预警空域进行全方位搜索，分散在各处的接收站与收发主站联动，接收并跟踪所搜索到目标的散射信号。
2.如权利要求1所述的太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，其特征在于，功率放大组件采用GaAs或GaN毫米波单片集成电路。
3.如权利要求1所述的太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，其特征在于，移相器为数字移相器。
4.如权利要求3所述的太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，其特征在于，移相器采用等离子体移相器。
5.如权利要求4所述的太空空间馈电多基地连续波相控阵雷达，其特征在于，移相器由波导和玻璃仓组成，玻璃仓安装在波导内部并与波导侧壁密封连接，玻璃仓中填充惰性气体，惰性气体具有常态和等离子态两种状态，当惰性气体激活为等离子态形成电离区域，电离区域对电磁波显现为金属边界，通过控制惰性气体两种状态的切换可改变波导金属边界尺寸，控制移相器工作。
【文档编号】G01S13/74GK104076356SQ201410318588
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】陈坤, 夏森, 宋琪, 檀剑飞, 王威, 朱倩, 邓禹, 舒航 申请人:芜湖航飞科技股份有限公司