01-二次雷达原理

二次雷达原理系统组成由地面询问机和空中应答机组成询问脉冲编码1030MHz回答脉冲编码1090MHz由于目标定位所需的探测脉冲和回波脉冲均由有源辐射获得称二次雷达二次雷达原理系统组成上行询问下行回答MHz1030MHz1090上行询问下行回答二次雷达原理优点1。由于目标的定位是靠两次有源辐射，同样的辐射功率二次雷达作用距离远。二次雷达1.5kw200海里一次雷达650kw110海里二次雷达原理优点2。由于询问频率和回答频率不同，避免了一次雷达的地物杂波和气象杂波干扰。3。由于采用编码信号，可以交换信息二次雷达原理缺欠1。由于询问机不接收询问频率的回波信号不能检测没有应答机的目标。2。由于各二次雷达站使用统一的询问频率和应答频率，带来二次雷达固有的问题例如异步干扰等二次雷达原理（信号格式）信号格式询问信号三脉冲询问体制P1-P3模式询问脉冲询问波束主瓣辐射P2旁瓣抑制脉冲（控制脉冲）控制波束辐射二次雷达原理（信号格式）三脉冲询问编码1P2P3Ps2sX二次雷达原理（信号格式）询问信号-模式询问脉冲的间隔决定询问模式-无论任何模式P2脉冲距P1为2微秒-在相邻询问周期采取不同的询问模式称模式交替询问-ICAO规定民用航管二次雷达只采用模式A和模式C交替询问二次雷达原理（信号格式）模式询问脉冲含义间隔31PPs3s5s8s17s21s25询问模式12A/3BCD询问模式的作用军用军用识别码识别码识别码识别码高度码民用军/民用备用码二次雷达原理（信号格式）询问脉冲的参数脉冲宽度0.8微秒公差上升时间0.05~0.1下降时间0.01~0.2微秒1.0二次雷达原理（信号格式）脉冲的参数定义A1.0A5.0A9.0Trtft二次雷达原理（信号格式）回答信号回答信号格式除了F1和F2包括X位由13个脉冲（位）组成1F1C1A2C2A4C4AX1B1D2B2D4B4D2FSPIs45.0s45.1s3.20s35.4二次雷达原理（信号格式）回答信号F1，F2：框架（帧）脉冲表明一个回答的存在。每次回答必须发射A，B，C，D：信息脉冲表明一个回答的数据。模式A和模式C的含义不同。他有严格的位置关系（N*1.45微秒）。脚标代表权值。二次雷达原理（信号格式）回答信号X：备用位（S模式定义逻辑0，高度码单位为英尺，逻辑1单位为公尺）目前恒为逻辑0SPI：特殊位置识别脉冲。在F2脉冲后4.35微秒。由管制员请求（在模式A）发射。持续20秒自动结束发射二次雷达原理（信号格式）识别码-响应模式A询问是回答识别码-识别码的码序：A，B，C，D例如下图识别码为43211F2C4A1B1D2B2F二次雷达原理（信号格式）识别码-有4096种不同的组合-应急码7700表示飞机故障危机（emergence）7600表示飞机通信系统故障（radiofailure）7500表示非法干扰飞行器（hi-jack）二次雷达原理（信号格式）高度码响应模式C询问回答高度码码序2D4D1D1A2A4A4B1B2B标准循环码五进制码1C4C2C二次雷达原理（信号格式）高度码-D，A，B共九位是标准循环码，按500英尺递增。-C三位五周期循环码，按100英尺递增。-D1代表高度码的最高位。由于民航飞行器目前达不到这个高度。D1位恒为0。-高度码最低位代表-1200英尺二次雷达原理（信号格式）高度码的解—标准循环码标准循环码和模2二进制码8421十进制码500累加00001111110000011100128322100050042二次雷达原理（信号格式）高度码的解—五周期码依照循环码奇偶性查表上例循环码偶数位，010代表2200英尺英尺查表数值100二次雷达原理（信号格式）五周期码对应十进数值循环码奇偶性1C4C2C十进制数001001011011001001011011010010偶数奇数1023410234二次雷达原理（信号格式）高度码示例如下高度码代表海拔高度20000英尺1F1A2C2A4A1B2B4B2F二次雷达原理（雷达方程）上行雷达方程推导24RPSII天线无方向性（各向同性）方向性天线24RGPSIII询问天线增益IGR二次雷达原理（雷达方程）雷达方程推导应答机天线接收的功率截获的功率相当于天线有效面积tAtITRASP42TItGA应答天线增益TG222)4(RGGPPITIITR二次雷达原理（雷达方程）雷达方程推导考虑到各种损耗雷达方程为:patITIITRLLLRGGPP222)4(patTRITIILLLPGGPR222)4(二次雷达原理（雷达方程）各种损耗的考虑1.传输损耗-主要是从询问机发射机端口出发的传输电缆，旋转关节以及微波电路的损耗。-在计算时应答机的传输损耗计入应答机天线增益中。应答机天线增益为0dB-传输损耗取值3~3.5dBtL二次雷达原理（雷达方程）各种损耗的考虑2.天线波束调制损耗-威力计算时增益的取值是在某一高度角时的最大增益，天线扫描时目标不是始终处于波束最大增益方向。-在3dB波束之间的形状是高斯波形假设条件下一般天线波束调制损耗取值为1.6dBaL二次雷达原理（雷达方程）2.天线波束调制损耗波束旋转方向dB3波束宽度maxGdBG3dBG3二次雷达原理（雷达方程）各种损耗的考虑3.大气吸收损耗-大气损耗主要源于大气中水蒸气和氧气的吸收-大气损耗与大气的密度，传播的距离和使用的工作频率有关。-高度角低（大气密度高），距离远和工作频率高，大气的衰减大。pL二次雷达原理（雷达方程）上行方程patTRITIILLLPGGPR22)4(patTRTIIILLLPGGPR18254海里表示二次雷达原理（雷达方程）下行方程patIRTTITLLLPGGPR22)4(海里表示patIRTITTLLLPGGPR18254二次雷达原理（雷达方程）结论1。要求上行询问的作用距离小于下行回答的作用距离。目的：-减少异步干扰-得到可靠的回答二次雷达原理（雷达方程）•雷达方程化简patTRITIILLLPGGPR22)4(TRpatITIIPLLLGGPR1)4(22TRPC二次雷达原理（雷达方程）结论2。作用距离变化2倍，接收功率变化4倍。变化率为6dB/倍时程mn.25mn.50mn.100dBm76dBm70dBm64二次雷达原理（ISLS）问题的提出早期天线系统只有询问波束，目标在近距离时出现询问波束的旁瓣可以问通应答机造成旁瓣询问回答。二次雷达原理（ISLS）例如ABCdB0dB27dB30mnR.200mnR.6mnR.2ABC询问方向dBm79A目标dBmB76目标dBmC73目标二次雷达原理（ISLS）绕环现象-由于雷达站附近的目标受到旁瓣询问，于是出现断续的回答。呈现“绕环现象”-这些回答是同步回答，距离相同CBA二次雷达原理（ISLS）危害1。目标的准确的方位不能判断。方位判决模糊。2。绕环的目标产生多个目标报告，加重处理的负担，绕环目标多时会导致后续电路过载。二次雷达原理（ISLS）解决方法1。增加一个控制波束。控制波束的波瓣应覆盖询问波束的旁瓣。2。控制波束辐射P2脉冲。询问波束控制波束旁瓣尾瓣31PP辐射2P辐射二次雷达原理（ISLS）空间信号特征空间波形询问波束控制波束旁瓣尾瓣31PP辐射2P辐射1P2P3P1P2P3P二次雷达原理（ISLS）空间信号特征主瓣方向P1大于P2旁瓣方向P1小于P2应答机接收到询问判决P1和P2的幅度关系：P1大于P2主瓣询问给予回答P1小于P2旁瓣询问不予回答二次雷达原理（单脉冲原理）单脉冲技术测角的三原则瞄准轴方向正北方位角：天线瞄准轴指向角：偏离瞄准轴角度：偏离瞄准轴方向二次雷达原理（单脉冲原理）单脉冲技术测角的三原则1。天线瞄准轴指向角—由天馈系统码盘提供。2。偏离瞄准轴信息3。偏离瞄准轴方向—均由单脉冲技术解决。±方位角二次雷达原理（单脉冲原理）天线结构个辐射单元17个辐射单元17辐射柱反射柱天线中心瞄准轴方向二次雷达原理（单脉冲原理）天线结构-开放式阵列（openarray）-大垂直孔径天线（LVA）-轴对称，左右各17个辐射柱，馈电规律相同。辐射柱之间是反射器。二次雷达原理（单脉冲原理）天线等效结构等效间隔为d的两个辐射单元。-方向性图完全相同-远场方向性图重叠意味任何方向辐射的空间信号强度相同是矢量和。任何方向到达两等效辐射单元的信号强度相同，相位不同。d瞄准轴方向二次雷达原理（单脉冲原理）接收信号的特征只要偏离瞄准轴两个辐射单元接收的信号大小相同相位不同相位不同是由于电磁波的等相位面（波前面）传播时进入等效辐射单元先后不同引起的波程差。二次雷达原理（单脉冲原理）接收信号的特征瞄准轴方向波前等相位面l波程差sin2dd12二次雷达原理（单脉冲原理）接收信号的特征12矢量矢量sin2d二次雷达原理（单脉冲原理）信号的和差处理2d121XR去XR去12矢量矢量12矢量矢量12二次雷达原理（单脉冲原理）偏离瞄准轴大小依照差信号的幅度大小判决偏离瞄准轴大小1矢量2矢量1122sin2d121212大于大于大于二次雷达原理（单脉冲原理）偏离瞄准轴方向-差信号矢量与和信号矢量是正交的。-偏离瞄准轴方向不同表现在90二次雷达原理（单脉冲原理）偏离瞄准轴方向12矢量矢量12矢量矢量11221212测角解释45.2波束和波束差波束中心12A目标B目标21小于A目标差信号B目标差信号二次雷达原理（单脉冲原理）航管二次雷达单脉冲信息处理分类单脉冲信息偏离瞄准轴（大小）信息；偏离瞄准轴方向：符号信息分类单脉冲信息幅度处理——求解信号单脉冲信息相位处理——求解信号二次雷达原理（单脉冲原理）单脉冲信息幅度处理单脉冲信息幅度处理求出或数值。通过查表得出sin2dsin2d二次雷达原理（单脉冲原理）关键器件和-差电桥和-差电桥结构4444312二次雷达原理（单脉冲原理）和-差电桥工作原理-端口1和2到达端口相位相差180度，叠加信号为矢量差-端口1和2到达端口相位差0度，叠加信号为矢量和航管二次雷达原理结束谢谢合作