二次雷達基本原理.

1、二次雷達基本原理于希濤2010年5月5日ubuntu內(nèi)容I. 二次雷達簡介II. 二次雷達工作原理III. 系統(tǒng)組成參考資料ubuntu內(nèi)容丨二次雷達簡介II二次雷達工作原理III. 系統(tǒng)組成參考資料3ubuntuI 二次雷達簡介-雷達(RADAR，RAdio Detection And Ranging)分 為兩類，一次雷達(PSR,Primary Surveillance Radar),利 用無線電反射回波信息來發(fā)現(xiàn)目標，例如氣象雷 送、多普斬雷達、著陸雷達及監(jiān)視雷達二次雷達(SSR,Secondary Surveillanee Radar), 通過地面詢問機(interrogator)和接

2、收機載應答 機(transponder)反饋的律息乘發(fā)現(xiàn)和識別目標.I 二次雷達簡介-I. PSR SSR區(qū)另ij:工作方式不同psr靠反射,ssr 問一 答.U SSR優(yōu)點1機載應答機的回答頻率不同于地面站詢問機的詢問頻率，可避 免PSR常見的地物雜波、氣象雜波等干擾2.不依靠電波反射，所以同樣的探測距離發(fā)射功率比一次監(jiān)視雷 達低的多.3利用編碼信號進行信息交換，能獲取更豐富的信息ubuntu內(nèi)容l二次雷達簡介II二次雷達工作原理III .系統(tǒng)組成IV.參考資料6ubuntuII.二次雷達工作原理-1工作頻餐（、L工作頻率2目標參數(shù)獲取3. 詢問信號4. 應答信號/工作頻率:上行1030MH

3、乙下行1090MHz分為地面雷達設備和飛機應答機兩部分一問一答方式獲取信息ubuntuII.二次雷達工作原理-1工作頻餐（、ubuntuII.二次雷達工作原理-1工作頻餐（、8ubuntuII.二次雷達工作原理-2目標參數(shù)獲取II.二次雷達工作原理-2目標參數(shù)獲取SSR需要的目標參數(shù)有：距離R、方位a、高度HII.二次雷達工作原理-2目標參數(shù)獲取 彳、a）距離R的獲?。和ㄟ^對發(fā)射和接收電磁波時間的計算可以得岀R=C*t/2C為光速，t為雷達從發(fā)射詢問信號到接收到應答信號之間的時間11ubuntuII.二次雷達工作原理-2目標參數(shù)獲取b）方位Q的獲取:（1）滑窗測方位角法（2）單脈沖測方位角法（

4、相位型和振幅型）-種精確測試 信號方位角的技術，它的名字是由有一個（回答）脈沖就可以確定目標方位角而得來的。單脈沖雷達采用相位和，差的比較來得到角度的精確信息.11ubuntu：作原理單脈沖技術A瞄準軸E1和差電橋/目標方向/二次雷達使用的大垂直孔徑(LVA丄age _Vertical Aperture )天線，可以等效成兩個輻 6 /射源.J和差電橋處理后,產(chǎn)生和信號(Z)和差信號1 ()13ubuntuII.二次雷達工作原理-2目標參數(shù)獲取單脈沖測角需要的三個參數(shù)：(1) 天線瞄準軸的方向.(方位編碼器給出)(2) 目標偏離瞄準軸(OBA,Off Bore-sight Angle) 信息.

5、(歸一化的差信號強度給出)目標偏離瞄準軸的符號信息.(和的相位差給 出)C）高度信息的獲取由應答機上的C碼獲得目標高度15ubuntuII.二次雷達工作原理3詢問信號16ubuntuII.二次雷達工作原理3詢問信號I.由地面詢問機發(fā)射的信號稱為詢問信號II根據(jù)實際需要，將詢問信息分成多種模式目前ICAO規(guī)定了六 種詢問模式:1,2,3/A,B,C冊黑嬲軽總是在P1脈沖軻后發(fā)* P1、P3脈沖稱為模式詢問脈沖,兩者之間的時間間隔決定了詢 問的模式» P2 射，P1P3間隔PlP3詢問波束P2控制波束詢問信號脈沖參數(shù)定義:P1P2P3脈沖要求在上升沿力ffl卜降沿1/2脈沖幅度處的時間間

6、隔定義為脈沖時間間隔0. 8±0. Ips從1/10到9/10的脈沖幅度的時間稱為上升時間>0. OSps . <0. Ips從9/10到1/10的脈沖幅度的時間稱為下降時間>0. OSps . <0. Ips模式P1P2間隔P1P3間隔模式1軍用識別碼2±0. Ips340.01|is/-0.05ps模式2軍用識別碼2±0. Ips5±0. Ips模式3/A軍民用識別碼2±0. Ips8±0. Ips模式B軍用識別碼2±0. Ips17±0. Ips模式C高度碼2±0. Ips2

7、1 ±0. Ips榛式D備用碼2±0. Ips25±0. Ips詢問旁瓣抑制(ISLS,Interrogation Path Side Lobe Suppression).19ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號I.機載應答機收到地面詢問機發(fā)射的詢問信號后(P3脈沖之后 3ps),根據(jù)詢問的內(nèi)容，自動回答一組編碼脈沖，稱為應 答碼。II .應答碼由16個脈沖組成 F1 ,F2 框架(Framing)脈沖,2 個-4組8進制編碼的12位信息脈沖ABCD.12個x備用脈沖，目前恒為零個 SPI 脈沖(Special Purpose Identification

8、),!個III回答3/A和C模式的格式完全一樣，只是編碼順序有所不同.3/A 順序為ABCD,C模式為DABCFl Cl Al C2 A2 C4 A4Bl DI B2 D2 B4 D4 F2SP120.3 昨 SPI僅在管制員要求的情況下，飛行員開啟該脈沖，20秒后應答機將自動停止 發(fā)射前我們使用的是3/A模式和C模式，通過使用兩種模式的交替詢問的方式獲得 目標的二次代碼和高度碼。ubuntuII.二次雷達工作原理4應答信號（、20ubuntuII.二次雷達工作原理4應答信號（、MYZCLR3GHIFAILClearEnter Flight IDTransponder Failure Indi

9、catorEnter Mode ACodeEnables TCAS (when selected, TAs and RAs are providedAftrtude Reporting (basically enabling Mode CALT RPTCXPDRFLT ID -Select spi (Enter)TCAS 心二 zALT SEL評FCSelf Test Traffic 代朋 SOURCE of (press) (Aurto orAttitude (HotManual)Selected Alt)機載應答機21ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號3/A模式應答碼12個信息脈

10、沖解碼順序（注意不同于發(fā)射脈沖順 序）：A4A2A1 B4B2B1 C4C2C1 D4D2D1ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號3/A模式應答碼ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號 7777的代碼不用三組危急碼也不用7700飛機故障危急7600飛機通訊系統(tǒng)故障7500飛機被劫持ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號C模式應答碼-12個信息脈沖解碼順序（注意不同于發(fā)射脈沖順 序）：D1D2D4 A1A2A4 B1B2B4C1C2C4-D1恒為

11、0-DAB位構成9位標準循環(huán)碼，按500英尺遞增-C位構成3位5周期循環(huán)碼，按100英尺遞增計算方式：1 .DAB循環(huán)媽->DAB二進制碼dab=doDid2d3d4d5d6d7d8 D|+1=D©Dt1 ,ie1-7andD0=1 得出DAB'2. C位5周期循環(huán)碼查表得出C高度 Height = 500*DAB* + 100*C'- 1200 ,單位為英尺24ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號25ubuntuII.二次雷達工作原理丿應答信號C模式應答碼循環(huán)碼特性C1C2C4十進制數(shù)偶數(shù)00100111010211031004奇數(shù)1000110101

12、0201130014C位5周期循環(huán)碼規(guī)則： 循環(huán)碼的B4若為1則使用奇 數(shù)特性，若為0則使用偶數(shù)特 性。C模式應答碼舉例26ubuntu內(nèi)容I二次雷達簡介II二次雷達工作原理廠III 系統(tǒng)組成IV 參考資料26ubuntuIII.系統(tǒng)組成L天線2 問詢機(1) 發(fā)射機接收機 (引處理設備27ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線III.系統(tǒng)組成I 二次雷達的組成:#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線輕型飛機的應 答機應答機 天線 環(huán)形器 發(fā)射機 接收機 處理設備 顯示器天饋線：大垂直口徑(LVA)陣列天線正面列饋天線箱體內(nèi)包含功分網(wǎng)絡和電纜極化方式：垂直極化天線在空間輻射電磁場的能量形成一

13、個立體的輻 射圖。30ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線陣面和通道能量合成效果圖陣面控制通道能量效果圖#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線從立體輻射圖研究天線的性能十分麻煩。通常分析天 線的特性主要分析輻射圖 水平剖面的水平方向性圖（主要用于分析目標的方位 角精度和不同方位角飛機的分辨能力）垂直剖面的垂直方向性圖（主要用于分析降低地面反 射造成的影響）水平方向性圖33ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線.I/.11.I >1.ILLi. LU4UJi: i IITij; LL.I |H|/Giij

14、! I IIJT；J 1L; I m mq.BH* . 1 :.'I hni I ininrrri.'LXMbH" IL i liNqi：；rr1ITT* Z! 11Ett-Vi- £iniijTiiiiTiTT；.I：訂 Z山:i I HI i：h.侏j ；i：i血萍 U川川|!出innr IMffl卅IBH冊.7,. l.ii P! nrPTru nT|i!? as-inv i'- -Tnirniiin- niERnnrxj n 衛(wèi):nnmnw144* I!d； J；：；!UL；.：IIU I': iLir.*-；卜一：.in：.-.；.

15、?Ti/I !址百卜口 r w.Li -i .L7rr.： f亠' K_ j/' I 51!'J !-一 . jiuruja niHTrLi-4H-HFH 'IK-/j.：.r. . l iI . 二 ul i. . !%：|jilvTTT; luBIXlIiu.! ; Ilj； J I".HT. i . .'hl苴U j #Tnildiilu“ wrlUWiWJIii;,I .L口FiFATTtRK N*.:; DATErnojccT 4 |- *34ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線垂直方向性圖35ubuntuIII-系統(tǒng)組成-2.1發(fā)

16、射機發(fā)射機的幾個重要參數(shù):1）發(fā)射頻率：1030MHZ2）輸出功率：典型值0.5KW-2KW,影響雷達的最大作用距離，天線 增益，饋線損耗等引占空比：典型值0.1% ,較高的占空比意味著發(fā)射功率的提高，也意 味著可能出現(xiàn)的發(fā)射器材溫度過高的危險*占空比為脈沖重復周期內(nèi)總的脈沖持續(xù)時間與脈沖重復周期的比值. 例如：脈沖寬度gs,信號周期4ps的脈沖序列占空比為0.2536ubuntuIII.系統(tǒng)組成-2.2接收機接收機的幾個重要參數(shù):1）靈敏度：指雷達設備能夠接收到的最小輸入信號功率。ICAO 建議切線靈敏度好于-85dBm2）帶寬3）動態(tài)范圍：即接收機可以接收的信號強度范圍，要求大于60dB °可以采用靈敏度時間控制（STC,Sensitivity Time Control）技耒來增加接收0勺動態(tài)范圍。JCAO , International Civil Aviation Organization*切線靈敏度,為噪聲上升到所觀察的噪聲電平本身高度時的信號功率。STC,對不同距離上不同強度的信號進行信號衰減或提高門限的方法來擴大接收機的動態(tài)范圍III.系統(tǒng)組成-2-3處理設備I 二次雷達處理設備的作用應答機發(fā)射的一串編碼脈沖，經(jīng)過接收機的檢測 放大后，輸出原始視頻處理設備對該視頻進行處理，對應答信息進行鯉 碼，判