相控阵天气雷达多波束同时发射/接收技术实验研究

《IEEE Transactions on Radar Systems》：Design and Evaluation of Multibeam Transmit and Nulled-Receive Array Patterns for Polarimetric Weather Radar Surveillance

　　

摘要：

同时发射波束提供了一种直接提高相控阵天气雷达时间采样能力的方法，同时保留窄角照明能力。在一次驻留中观测N_b个方向，采样固定角度集合所需的驻留次数可以减少一个与N_b成正比的因子。在此，我们设计并在Horus全数字极化相控阵雷达上实验评估了一种端到端的多波束发射/接收扫描模式。测量到的仅含相位发射图案包含两个到七个同时主瓣，每个主瓣与一个预计算的约束接收波束配对。接收系数采用已建立的正则化线性约束最小范数综合方法，以抑制来自其他已知发射方向的回波。提出了一种端到端扫描模式，并演示了两个到七个峰值的扫描。利用对图案的极化测量来量化双程性能。与传统数字波束形成（DBF）相比，测量到的零陷接收波束在3 dB主瓣区域内将平均同极串扰积分旁瓣电平（ISL）降低了13.6–18.9 dB，在10 dB主瓣区域内降低了9.9–13.8 dB。平均接收白噪声增益损失为0.03–0.49 dB，最差波束损失为0.59 dB。平均目标波束积分交叉极化电平保持在-40.0到-37.8 dB之间（与传统DBF一致），平均H/V质心间距保持在0.084°以下。这些结果确立了一种旋转式极化相控阵雷达的操作概念，能够同时满足时间分辨率、空间采样和数据质量要求。