雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)03-2015分解教學(xué)教材

1、雷達(dá)對(duì)抗技術(shù)03-2015分解2/403.1.2 測向的方法測向的方法1. 根據(jù)測向原理測向方法分為：a）振幅法測向：）振幅法測向：利用信號(hào)的相對(duì)幅度大小，確定信號(hào)的到達(dá)方向。主要方法有： 最大信號(hào)法 等信號(hào)法 比較信號(hào)法b) 相位法測向相位法測向 利用測向天線偵收同一信號(hào)的相對(duì)相位差，確定信號(hào)的到達(dá)方向。3/402. 根據(jù)波束掃描測向方法分為 a) 順序波束法順序波束法 利用窄波束天線連續(xù)搜索實(shí)現(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，體積小，重量輕。 缺點(diǎn)：瞬時(shí)視野小，截獲概率低，截獲時(shí)間長。b) 同時(shí)波束法同時(shí)波束法 利用多個(gè)獨(dú)立天線實(shí)現(xiàn) 優(yōu)點(diǎn)：瞬時(shí)視野寬，截獲概率高，截獲時(shí)間短。 缺點(diǎn)：設(shè)備較復(fù)雜。4/40

2、3.1.3 測向系統(tǒng)的測向系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo)1) 測角精度和角度分辨力 2) 測角范圍、瞬時(shí)視野、角度搜索概率和搜索時(shí)間3) 測向系統(tǒng)靈敏度5/4032 振幅法測向振幅法測向 波束搜索法測向技術(shù)波束搜索法測向技術(shù) 全向振幅單脈沖測向技術(shù)全向振幅單脈沖測向技術(shù) 多波束測向技術(shù)多波束測向技術(shù)6/403.2.1 波束搜索法測向技術(shù)波束搜索法測向技術(shù)7/408/401.慢速可靠搜索慢速可靠搜索雷達(dá)天線：雷達(dá)天線： 波束寬度：波束寬度： a ， 掃描速度：掃描速度：va , 掃描范圍：掃描范圍：a 掃描周期：掃描周期：Ta , Ta = a/ va 偵察天線：偵察天線： 波束寬度：波束寬度：

3、 r ， 掃描速度：掃描速度：vr , 角度搜索范圍：角度搜索范圍：AOA 掃描周期：掃描周期：TR , TR = AOA/ vr 慢速可靠搜索需同時(shí)滿足的條件：慢速可靠搜索需同時(shí)滿足的條件：1）（）（慢速條件慢速條件）在雷達(dá)天線掃描一周的時(shí)間）在雷達(dá)天線掃描一周的時(shí)間Ta內(nèi)，偵察天線最多只掃描一個(gè)波束內(nèi)，偵察天線最多只掃描一個(gè)波束寬度寬度 r 2）（）（可靠條件可靠條件）在雷達(dá)天線指向偵察機(jī)的時(shí)間）在雷達(dá)天線指向偵察機(jī)的時(shí)間Ts內(nèi)，至少接收到內(nèi)，至少接收到 Z 個(gè)連續(xù)的雷達(dá)個(gè)連續(xù)的雷達(dá)發(fā)射脈沖發(fā)射脈沖Tr為雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期。為雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期。rrRarAOATTvasaraTTZT9/

4、402.快速可靠搜索快速可靠搜索雷達(dá)天線：雷達(dá)天線： 波束寬度：波束寬度： a ， 掃描速度：掃描速度：va , 掃描范圍：掃描范圍：a 掃描周期：掃描周期：Ta , Ta = a/ va 偵察天線：偵察天線： 波束寬度：波束寬度： r ， 掃描速度：掃描速度：vr , 角度搜索范圍：角度搜索范圍：AOA 掃描周期：掃描周期：TR , TR = AOA/ vr 快速可靠搜索需同時(shí)滿足的條件：快速可靠搜索需同時(shí)滿足的條件：1）（）（快速條件快速條件）在雷達(dá)天線掃描一個(gè)波束寬度）在雷達(dá)天線掃描一個(gè)波束寬度 a的時(shí)間內(nèi)，偵察天線至少掃的時(shí)間內(nèi)，偵察天線至少掃描一周描一周2）（）（可靠條件可靠條件）在

5、偵察天線指向雷達(dá)的時(shí)間）在偵察天線指向雷達(dá)的時(shí)間Ts內(nèi)，至少接收到內(nèi)，至少接收到 Z 個(gè)連續(xù)的雷個(gè)連續(xù)的雷達(dá)發(fā)射脈沖達(dá)發(fā)射脈沖Tr為雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期。為雷達(dá)的脈沖重復(fù)周期。aaaRaaTTvrsRrAOATTZT10/403.測角精度和角度分辨力測角精度和角度分辨力角度測量均值：角度測量均值： 無偏無偏測角方差：測角方差： 波束寬度越小越好，信噪比越大越好波束寬度越小越好，信噪比越大越好輔助支路：輔助支路：采用全向天線，消除由于雷達(dá)天線掃描、發(fā)采用全向天線，消除由于雷達(dá)天線掃描、發(fā) 射信號(hào)起伏、電波傳播起伏等對(duì)測向的影響；射信號(hào)起伏、電波傳播起伏等對(duì)測向的影響； 還能夠用于旁瓣匿影。還能夠用

6、于旁瓣匿影。角度分辨力：角度分辨力： 70 /,rdd為天線口徑， 為波長11/403.2.2 3.2.2 全向振幅單脈沖測向技術(shù)全向振幅單脈沖測向技術(shù) 全向振幅單脈沖系統(tǒng)使用N個(gè)相同方向圖函數(shù)的天線，均勻分布到360度方向。四天線全向振幅單脈沖原理如圖帶通濾波器帶通濾波器帶通濾波器帶通濾波器射頻放大射頻放大射頻放大射頻放大檢波檢波檢波檢波對(duì)數(shù)放大對(duì)數(shù)放大對(duì)數(shù)放大對(duì)數(shù)放大信號(hào)處理12/40基本特點(diǎn)：基本特點(diǎn)： N個(gè)同方向圖天線均勻分布在0，2方位內(nèi)，天線方向圖函數(shù)為：每個(gè)天線接收的信號(hào)經(jīng)過各自振幅響應(yīng)為 的接收通道，輸出脈沖的對(duì)數(shù)包絡(luò)信號(hào) 為雷達(dá)信號(hào)的振幅調(diào)制。信號(hào)處理方法有相鄰比幅和全方向比

7、幅兩種。( ),0,.1,2issFFiiNNiK( )lg() ( ) ,0,.,1iiss tK FiA tiN( )A t13/401 1相鄰比幅法相鄰比幅法信號(hào)方向位于兩相鄰天線間：如圖示2,2ssFF2/s2/s14/40相鄰比幅法（續(xù)）相鄰比幅法（續(xù)）系統(tǒng)輸出對(duì)數(shù)電壓比由R反解可以得到，若天線方向圖 為高斯函數(shù)時(shí) 為 的半功率波束寬度。k=1時(shí)得到dBFFkRss22lg10 223863. 1reFdBRrs212 Fr F15/40相鄰比幅法（續(xù)）相鄰比幅法（續(xù)）反解得到對(duì) 求全微分，得到系統(tǒng)測向誤差為 可見，波束越窄( 小)，誤差越小。Rsr122ssrrsrsrdRdRdR

8、d22212612,rsR r16/40相鄰波束的交點(diǎn)方向（等信號(hào)方向）增益 與最大信號(hào)方向增益 的功率比稱為波束交點(diǎn)損失L:波束越窄（ ?。┙稽c(diǎn)損失L越大，影響測向靈敏度。波束需折中選擇。給定的交點(diǎn)損失L(dB),波束寬度為：Lsr3(/ 2)sF(0)F(/ 2)20lg(0)sFLdBF當(dāng)天線方向圖為高斯函數(shù)時(shí)220(/ 2)36020lg331ssrrFLdBN r17/402. 2. 全方向比幅法（全方向比幅法（NABDNABD）對(duì)各天線的輸出取加權(quán)和其中， ，超過此范圍時(shí)按照2取模。當(dāng)天線數(shù)量較大時(shí)，天線函數(shù)傅氏級(jí)數(shù)展開的高次系數(shù)很小，簡化為：無模糊方向估計(jì)全方向比幅測向法的主要優(yōu)

9、點(diǎn)是，對(duì)各種天線函數(shù)的適應(yīng)性強(qiáng)，測向誤差小，沒有強(qiáng)信號(hào)造成的虛假測向，但信號(hào)處理復(fù)雜，不能同時(shí)進(jìn)行多信號(hào)測向和分辨。 1010cossinNissNissiiFCiiFSiis, arctan SC 11sin2cos2NSaNCa18/403.2.3 3.2.3 多波束測向技術(shù)多波束測向技術(shù)多波束測向系統(tǒng)由N個(gè)同時(shí)的窄波束覆蓋測向范圍AOA，它有兩種形成方法：集中參數(shù)微波饋電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的多波束天線陣；空間分布的饋電構(gòu)成的多波束天線陣。 典型的集中參數(shù)的微波饋電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的多波束天線陣是羅特曼透鏡。 19/40多波束測向技術(shù)多波束測向技術(shù)( (續(xù)）續(xù)）如圖示 )(0F)(1F)(1NF)(F測向接

10、收機(jī))(0F)(1F)(2F)(1NF0l1l2l1Nl20/40多波束測向技術(shù)多波束測向技術(shù)( (續(xù)）續(xù)）當(dāng)平面電磁波由方向到達(dá)天線陣時(shí)，各天線陣元的輸出相位差為： ,d為相鄰天線間距經(jīng)過li長度的傳輸線，引起傳輸相差：由聚焦區(qū)口i到輸出口j的等效路徑長度為 ，相移量為( )( )( ),0,1jiiS tS t eiN 2sind 1, 0,2Nilii, i jd,2,0,1i ji jdi jN21/40多波束測向技術(shù)多波束測向技術(shù)( (續(xù)）續(xù)）羅特曼透鏡通過對(duì)測向系統(tǒng)參數(shù) 的設(shè)計(jì)和調(diào)整，使j輸出口的天線振幅方向圖函數(shù)近似為 ，j=0,1,N-1從而使N個(gè)輸出口具有N個(gè)不同的波束指向

11、。難點(diǎn)：寬帶特性，即要求波束指向盡可能不受頻率的影響（寬帶聚焦）。 ,10sinii jNjj ijijNFe 11,0,0,NNii jii jd Nld 10Njj22/403.3 3.3 相位法測向相位法測向v 數(shù)字式相位干涉儀測向技術(shù)數(shù)字式相位干涉儀測向技術(shù)v 線性相位多模圓陣測向技術(shù)線性相位多模圓陣測向技術(shù)23/403.3.1 數(shù)字式相位干涉儀測向數(shù)字式相位干涉儀測向 1. 單基線相位干涉儀測向的基本原理單基線相位干涉儀測向的基本原理 在原理上相位干涉儀可以實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)脈沖的測向，因此又稱為相位單脈沖測向。下面利用單基線的相位干涉儀說明其原理，如圖接收機(jī)接收機(jī)鑒相器角度變換l角度信息2

12、4/40天線陣輸出信號(hào)相位差正交相位檢波輸出 測向輸出因?yàn)殍b相器無模糊范圍為-，），因此系統(tǒng)無模糊測角范圍max,max）：求全微分l/ 越大精度越高，但無模糊測角范圍越小。sin2 lsin ,cosSCUKUKarctan(),arcsin2SCUUlmaxarcsin2l222cossin,tan2coslll 25/402. 一維多基線相位干涉儀測向一維多基線相位干涉儀測向在多基線相位干涉儀中，利用長基線保證精度，短基線保證測角范圍。3基線相位干涉儀原理圖如下：26/40一維多基線相位干涉儀測向（續(xù)）一維多基線相位干涉儀測向（續(xù)） 其中0天線為基準(zhǔn)天線，它與其它天線的間距分別為l1、l

13、2、l3，經(jīng)過鑒相得到6個(gè)輸出信號(hào)：其中： 112233sin, cos,sin, cos,sin, cos223122114sin4sin2sin23lll213244llll27/40一維多基線相位干涉儀測向（續(xù)）一維多基線相位干涉儀測向（續(xù)） 這6路信號(hào)經(jīng)過加減電路，極性量化器，校正編碼器產(chǎn)生8bit方向碼輸出，其方法與比相法瞬時(shí)測頻接收機(jī)類似。 設(shè)基線數(shù)為k, 相鄰基線長度比為n，最長基線編碼器的量化位數(shù)為m，則測向精度為 相位干涉儀測向具有較高的測向精度，但測向范圍不能覆蓋全方位，而且沒有同時(shí)信號(hào)分辨能力。同時(shí)必須先對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻率測量，才能進(jìn)行方向測量。 11max2mkn28/40

14、3.2.2 線性相位多模圓陣測向技術(shù)線性相位多模圓陣測向技術(shù)線性相位多模圓陣是全方位測向系統(tǒng)，其原理如圖示：R10N-1Nr2信號(hào)方向圓陣天線饋電網(wǎng)絡(luò)Bulter矩陣鑒相器組加減極性量化編碼校正電路0U1U1NU方向碼輸出29/40線性相位多模圓陣測向技術(shù)（續(xù)）線性相位多模圓陣測向技術(shù)（續(xù)） 當(dāng)信號(hào)從方向得到天線陣面時(shí)，在各陣元上的激勵(lì)電壓為 其中U為接收的復(fù)信號(hào)，對(duì)天線輸出信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合成，得到圓陣天線輸出為：22,cos(),0,1,1rjrrRrUUerNN22211(cos()00( )1,22rrrNNjKjK WNNNKrrrNNFU eUeK 其中W=2R/。30/40線性相位多模圓陣測向技術(shù)（續(xù)）線性相位多模圓陣測向技術(shù)（續(xù)）陣元數(shù)為N，鑒相器量化位數(shù)為m，則測向精度 總結(jié)：多模圓陣是一種寬帶測向技術(shù)，信號(hào)的頻率不影響測向。工作帶寬取決與圓陣天線和饋電網(wǎng)絡(luò)的帶寬。它沒有同時(shí)多信號(hào)分辨能力。 122mN31/403.4 3.4 對(duì)雷達(dá)的定位對(duì)雷達(dá)的定位 單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位 多點(diǎn)定位多點(diǎn)定位32/403.4.1 單點(diǎn)定位單點(diǎn)定位1、飛越目標(biāo)定位法、飛越目