本发明涉及雷达，具体涉及一种可以同时产生并发射两种不同波长电磁波的雷达。
背景技术：
微波雷达是一种重要的遥感设备。不同波长的雷达有着不同的特点：频率高的雷达，波长较短，传播直线性好，天线尺寸可以做得比较小，成像分辨率高，但是穿透性不好，而且由于波长短，相位容易翻转，解缠难度大；而频率低的雷达(一般指l波段以及以下)，波长较长，相位不容易翻转，而且穿透性好，可以穿透植被甚至地表，获取更准确的信息，但是其需要较大尺寸的天线，成像细节少，精度低。如果能在一个设备中集成不同波长的发射接收装置，而且能够保证两者的相位关系，统一处理两者的数据，则会对遥感带来极大的进步。现有的双频雷达，结构复杂，两个频段难以同步，不易扩展，成本高昂。
技术实现要素：
因此，本发明提供一种双频雷达，可以同时产生并发射两种不同波长的电磁波，并保证两种电磁波的初始相位一致，或者初始相位的相位差可控或已知，然后同时接收并处理这两种不同波长的电磁波。
本发明的至少一个实施例提供一种双频雷达，包括主控模块、变频模块、双频发射天线和双频接收天线。
所述主控模块包括：时钟发生器；主频率合成器，用于产生第一频段的电磁波信号；两个接收通道，用于作单频雷达作为多极化接收或者多天线接收，或者其中一个通道用于接收第一频段的电磁波信号，另一个通道接收经过所述变频模块变换的第二频段的电磁波信号；耦合器，用于将第一频段的电磁波信号中的一路送至所述双频发射天线发射出去，另一路送至所述变频模块，其中发射出去的第一频段的电磁波信号遇到目标反射回来后通过所述双频接收天线接收，并进入所述两个接收通道中的一个；以及主控制器，连接所述时钟发生器、所述主频率合成器和所述两个接收通道。
所述变频模块包括：
副频率本振发生器，用于以所述时钟发生器的频率为参考源产生本振信号；
发射混频器，用于混合所述本振信号和所述主控模块中的所述耦合器送来的第一频段的电磁波信号，进而产生第二频段的电磁波信号；以及
接收混频器，用于将被目标反射回来的第二频段的电磁波信号与所述本振信号混合，将信号搬移到所述第一频段，然后送至所述主控模块的两个接收通道中的另一个。
在一些示例中，所述两个接收通道连接有对其接收的信号进行放大的低噪声放大器。
在一些示例中，所述主频率合成器连接有对其产生的第一频段的电磁波信号进行放大的主频率功率放大器。
在一些示例中，所述发射混频器连接有用于将第二频段的电磁波信号放大、送至所述双频发射天线的副频率功率放大器。
在一些示例中，所述接收混频器连接有对被目标反射回来的第二频段的电磁波信号进行放大的副频率低噪声放大器。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。
图1为本发明一实施例提供的双频雷达系统框图。
图2为本发明一实施例提供的主控模块系统框图。
图3为本发明一实施例提供的变频模块系统框图。
具体实施方式
本发明的双频雷达可以同时产生并发射两种不同波长的电磁波，并保证两种电磁波的初始相位一致，或者初始相位的相位差可控或已知。由于两个频段的电磁波传播速度几乎一样，因此两个频段的电磁波遇到目标反射回来的时间也几乎一样，双频雷达需要同时接收这两种反射信号并进行处理，结合两种反射电磁波，提取有效信息。
图1为本发明一实施例提供的双频雷达系统框图。如图1，双频雷达包括主控模块01和变频模块02以及双频发射天线03和双频接收天线04。
图2展示了主控模块01系统框图，主控模块01包含时钟发生器101，主频率合成器102，主控制器103，信号处理器104，两个一样的接收通道105，106以及对应的低噪声放大器107，108，主频率功率放大器109和耦合器110。图3展示了变频模块02系统框图，变频模块02包括副频率本振发生器201、发射混频器202、副频率功率放大器203、接收混频器204和副频率低噪声放大器205。
时钟发生器101负责整体的时钟产生，保证了系统的相位一致性。
主控制器103负责控制系统的运行，包括控制主频率合成器102产生所需的波形，接收和处理接收的信号，将信号送至信号处理器104进行预处理，并将处理结果传输至用户电脑。
主频率合成器102受主控制器103控制，产生主频率(第一频段)电磁波信号。
接收通道105，106可以按需配置，既可以作单频雷达作为多极化接收或者多天线接收，也可以一个通道用于接收第一频段的信号，另一个通道接收经过变频模块02变换的第二频段的信号。
低噪声放大器107，108分别与接收通道105，106连接，对信号进行必要的放大。
主频率功率放大器109与主频率合成器102连接，将发射信号放大到足够的强度。
耦合器110将第一频段的信号分配出一路rf1，给变频模块02的发射混频器202，作为rf输入，以得到第二频段的信号。
信号处理器104负责将接收到的信号进行必要的预处理。
副频率本振发生器201所产生的信号频率由主频率(第一频段)和副频率(第二频段)的频率值决定，可为主频率和副频率的差值。副频率本振发生器201的频率参考源来自主控模块01的时钟发生器104，以保证同步性。
发射混频器202混合副频率本振发生器201产生的本振信号和主控模块01所产生的第一频段的信号，从而得到第二频段的信号，进而经副频率功率放大器203放大，然后送至双频发射天线03发射。
副频率低噪声放大器205将来自双频接收天线04的信号进行放大，然后进入接收混频器204的rf端，接收混频器204将副频率本振发生器201产生的本振信号与其混合，搬移到主频率(第一频段)，然后送至主控模块01接收通道106的低噪声放大器108。
当主频率和副频率范围不同的时候，只需调整副频率本振发生器201产生的本振信号的频率。
双频发射天线03和双频接收天线04已经有多种解决方案，不再赘述。
此外，本发明的双频雷达还包括常规射频器件，例如必要的滤波器等器件等，不再赘述。
下面以主频率(第一频段)是5300mhz到5350mhz，副频率(第二频段)是1250mhz到1300mhz为例，说明具体的实施方法。
在主控模块01中，时钟发生器101的频率为10mhz，时钟信号除了协调主控模块01的运转以及作为主频率合成器102的参考频率外，还需要分配一路到变频模块02作为副频率本振发生器201的参考频率。
主控制器103控制主频率合成器102以10mhz为参考频率，产生5300mhz到5350mhz的第一频段扫频信号。
第一频段扫频信号经主频率功率放大器109放大后被耦合器110分成三路。第一路送至双频发射天线03，该路信号通过天线发射出去后，遇到目标反射回来，被双频接收天线04接收，经过滤波后，进入接收通道105，经处理后，送至电脑。第二路进入混频器，作为接收通道本振(此路信号为常规设计，在本发明中未予以详细说明)。第三路送至变频模块02，作为发射混频器202的中频输入。
变频模块02的副频率本振发生器201以主控模块01的时钟发生器101从clk端口送来的10mhz的参考频率，产生4050mhz的本振信号，本振信号分为两路，分别进入发射混频器202和接收混频器204。在发射混频器202混合副频率本振发生器201产生的本振信号，以及主控模块01中的耦合器110从rf1端口送来的5300mhz到5350mhz的第一频段扫频信号，进而产生1250mhz到1300mhz的第二频段扫频信号，第二频段扫频信号经过副频率功率放大器203放大、送至双频发射天线03。第二频段的电磁波碰到目标反射回来后，被双频接收天线04接收，经过滤波放大后，进入接收混频器204。接收混频器204将该信号与副频率本振发生器201产生的本振信号混合，将信号搬移到第一频段(5300mhz到5350mhz)，然后送至主控模块01的接收通道106(先经过低噪声放大器108处理)，主控模块01将信号处理后送至电脑。
至此，两个频段的信号的产生、发射、接收、处理已经完成。
为体现本发明的灵活性优势，现假设将以上雷达设计为第一频段5300mhz-5350mhz，第二频段为400mhz到450mhz，则只需要将变频模块02的副频率本振发生器201产生的本振信号频率改为4900mhz，滤波器改为400mhz-450mhz即可。
而如果设计为第一频段1250mhz到1300mhz，第二频段400mhz到450mhz，则只需要安装两个变频模块即可。而变频模块的结构比起主模块简单得多，成本也低得多。
本发明所提出的双频雷达实现方法结构新颖、模块化程度高，从而达到了第一频段和第二频段单独设计制造，两个频段完全同步的效果，拓展灵活，成本低，利于推广。
1.一种双频雷达，其特征在于，包括主控模块(01)、变频模块(02)、双频发射天线(03)和双频接收天线(04)；
主控模块(01)包括：
时钟发生器(101)；
主频率合成器(102)，用于产生第一频段的电磁波信号；
接收通道(105，106)，用于作单频雷达作为多极化接收或者多天线接收，或者其中一个通道用于接收第一频段的电磁波信号，另一个通道接收经过变频模块(02)变换的第二频段的电磁波信号；
耦合器(110)，用于将第一频段的电磁波信号中的一路送至双频发射天线(03)发射出去，另一路送至变频模块(02)，其中发射出去的第一频段的电磁波信号遇到目标反射回来后通过双频接收天线(04)接收，并进入接收通道(105，106)中的一个；以及
主控制器(103)，连接时钟发生器(101)、主频率合成器(102)和接收通道(105，106)；
变频模块(02)包括：
副频率本振发生器(201)，用于以时钟发生器(101)的频率为参考源产生本振信号；
发射混频器(202)，用于混合所述本振信号和主控模块(01)中的耦合器(110)送来的第一频段的电磁波信号，进而产生第二频段的电磁波信号；以及
接收混频器(204)，用于将被目标反射回来的第二频段的电磁波信号与所述本振信号混合，将信号搬移到所述第一频段，然后送至主控模块(01)的接收通道(105，106)中的另一个。
2.根据权利要求1所述的双频雷达，其特征在于，接收通道(105，106)连接有对其接收的信号进行放大的低噪声放大器(107，108)。
3.根据权利要求1所述的双频雷达，其特征在于，主频率合成器(102)连接有对其产生的第一频段的电磁波信号进行放大的主频率功率放大器(109)。
4.根据权利要求1所述的双频雷达，其特征在于，发射混频器(202)连接有用于将第二频段的电磁波信号放大、送至双频发射天线(03)的副频率功率放大器(203)。
5.根据权利要求1所述的双频雷达，其特征在于，接收混频器(204)连接有对被目标反射回来的第二频段的电磁波信号进行放大的副频率低噪声放大器(205)。
技术总结