2015-雷达原理第四讲

第四章雷达终端显示器和录取设备显示器的主要类型1）距离显示器A式J式A/R式距离显示器、平面显示器、高度显示器、综合显示器显示器的主要类型2）平面显示器极坐标形式：P显(PPI:PlanPositionIndicator)直角坐标形式：B显显示器的主要类型3）高度显示器显示器的主要类型4）综合显示器第五章雷达的测距和测角测距的基本方法脉冲法、频率法、相位法一、脉冲法测距1、脉冲雷达的基本原理2、距离与显示之间的关系2nrnRlVtVc扫描线的位置扫描速度一、脉冲法测距3、影响测距的因素12rRtcrrRRdRdcdtct22rrtcdcdt2rRcdcdtc2rRcRctc绝对误差rrtRcRct相对误差误差分析4、距离分辨力距离分辨力的定义：同一方向上的两个点目标之间的最小可区分距离距离分辨力取决于脉冲宽度和光点直径(/)2ndVcR5、测距范围最小距离、最大距离盲区距离模糊的概念6、多重复频率解距离模糊Tr12Tr1Tr22Tr2t1t2发收发收重复频率：1,2rrff1=mrrff2=nrrffm,n互质n=m+1(有同样的公约数)t1、t2是模糊的时延6、多重复频率解距离模糊111222rrrttnTtnT如果m,n互质，且n=m+1那么n1＝n2,或n1=n2+11111rrrntftf2222rrrntftf1）n1＝n2112212()()rrrrrtftftff2）n1＝n2+1112212(1)()rrrrrtftftff目标:获得真实的延时tr6、多重复频率解距离模糊312123==rrrrffffmmm112233123()mod()RCACACAmmm根据中国余数定理6、多重复频率解距离模糊112233123()mod()RCACACAmmm:,,321AAA不同频率对应的模糊距离3211mmbC1231mod()1bmmm1b是使成立的最小整数3122mmbC2133mmbC例：HzfHzfHzfrrr1100,900,700321:7,3,3321usAusAusA1237,9,11mmm1231mod()1bmmm1b是使成立的最小整数例：HzfHzfHzfrrr1100,900,7003211230.3,0.3,0.7:AmsAmsAms112399Cbmm11b2132mod()1bmmm2b是使成立的最小整数2213154Cbmm22b3123mod()1bmmm3b是使成立的最小整数3213441Cbmm37b(公约数100)112233123()mod()RCACACAmmm199C2154C3441C(99315454417)mod(7911)R4154mod(693)R689R单元：0.1ms68.9ms对应的距离即为不模糊的距离。1233,5,7AAA(用0.1ms量化)二、调频法测距利用发射信号和接收信号进行相关简单、测比较近的距离调频连续波的优缺点脉冲调频测距（自学）三角波形调制、正弦波形调制调频连续波的调制方式：00/4tmdfffftftdtT±rf2rRtc042()rmfRfftTc±1、三角形波调制测距发射信号频率按三角形周期变化各参量的说明！发射信号固定目标回波信号bavef1、三角形波调制测距（续）8btrmfRfffTc28mbavemmRTfRcfTcT如果2mRTc8bavemfRfTc8mbaveTcfRfrf2rRtc对运动目标的测距发射信号频率按三角形周期变化各参量的说明！发射信号固定目标回波信号运动目标回波信号bavef1、三角形波调制测距（续）对运动目标的测距42()rdmfRffftTc±2、正弦波调制测距2、正弦波调制测距(续)如果三、相位法测距单频直达信号)sin(0tUutt目标信号)2sin(0rrrcRtUu解相位模糊问题2rRc相位差：三、相位法测距双频对应回波信号)2sin(1011111rrrcRtUu直达信号)sin(01111tUu)sin(02222tUu)2sin(2022222rrrcRtUu)()2)((10120212rrcRt混频后0122)(cR0()(2)cR距离能检测的最大不模糊距离？四、测角的基本原理和方法方位角、俯仰角物理基础：电波传播的直线性和天线的方向性相位法测角、振幅法测角四、测角的基本原理和方法1、相位法测角or四、测角的基本原理和方法1、相位法测角------相位比较器的实现+-+-+-四、测角的基本原理和方法1、相位法测角测角的精度分析2cosddd2cosddd提高精度的方法1、减小d（检波器决定）2、减小dd多值模糊的问题四、测角的基本原理和方法1、相位法测角多天线测角不模糊，但精度不高（以三天线为例）模糊，但精度高确定N例题理想读数为双天线法测得的结果为三天线法先求出实际的相位差值为测得的结果为由上面的结果可得到三天线法测角精度高于双天线法测角精度。确定N四、测角的基本原理和方法2、振幅法测角物理基础：电波传播的直线性和天线的方向性极坐标形式直角坐标形式四、测角的基本原理和方法2、振幅法测角最大信号法、最小信号法、等信号法目标角度差：sarT时间差：rT精度：0.520%优缺点评述◆回波最强，信噪比最大，有利于发现目标◆最强点不易判别，不能判别目标偏离轴线的方向四、测角的基本原理和方法2、振幅法测角等信号法优缺点评述采用两个相同且彼此部分重叠的波束◆测角精度优于最大信号法◆判别目标偏离轴线的方向◆判测角系统较复杂，信号回波强度小四、测角的基本原理和方法2、振幅法测角最小信号法优缺点评述五、波束形成与天线扫描单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达同时波瓣（与圆锥扫描的顺序波瓣有差别）五、波束形成与天线扫描单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达五、波束形成与天线扫描相位和差单脉冲雷达五、波束形成与天线扫描多波束五、波束形成与天线扫描波束形状和扫描方式、方法波束形状：扇形、针状波束扫描方式：扇扫、圆周扫描（扇形）扫描方法：机械扫描、电扫螺旋扫描、分行扫描，锯齿扫描（针状）五、波束形成与天线扫描1、扇形波束特点：一个方向上窄波束，另一个方向上宽波束主要用于搜索五、波束形成与天线扫描余割平方形特点：同一高度不同距离的回波强度基本相等思考：基站天线的波束?五、波束形成与天线扫描余割平方形HR214rGPKRsinHR要求2cscGK五、波束形成与天线扫描2、天线扫描机械扫描电扫02sind同相波前扫描角度的考虑阵元间隔的考虑移相器的量化相位误差/2~/2BB六、高度测量目标仰角目标高度天线高度采用等效地球半径目标较近，天线不高时kmae84901h2hthkmae84901h2hth雷达架设高度为2000m目标在距离雷达300km30仰角七、跟踪技术连续获取目标的信息（距离、角度）距离跟踪、角跟踪建立跟踪的过程搜索状态、截获状态、跟踪状态趋势：TBD：TrackBeforeDetection以前采用DetectionBeforeTrack(DBT)针对运动弱小目标检测问题七、跟踪技术关键：产生移动的电刻度产生一个时间位置可调的时标(波门)，调整移动时标的位置(人工或自动的)，使之在时间上与回波信号重合，然后读出时标的时间位置作为目标的距离数据送出，或者通过显示器把目标运动轨迹显示出来。跟踪：测量时移动时标(波门)的位置随时随回波信号的移动而移动。七、跟踪技术1、人工距离跟踪特点：简单精度不高：锯齿波电压的线性度的影响Ept电压ta)锯齿波电压波法七、跟踪技术b)相位调制法精度高，受限于正弦波的频率，要求高的PRF正弦波振荡器脉冲产生器移相器脉冲产生器七、跟踪技术1、人工距离跟踪c)复合法锯齿波法＋相位调制法产生一组粗测的移动波门精测移动距标d)计数器法七、跟踪技术2、自动距离跟踪采用闭环控制系统实现自动距离跟踪系统构成：时间鉴别器、控制器、跟踪脉冲产生器时间鉴别器：比较回波信号和跟踪信号的时延，产生误差电压控制器：放大误差电压，产生脉冲产生器需要的控制信号跟踪脉冲产生器：根据控制信号产生相应的跟踪脉冲七、跟踪技术3、角跟踪技术基本原理：利用角误差信息，获得目标的角度信息关键：角误差鉴别器圆锥扫描跟踪系统七、跟踪技术圆锥扫描跟踪系统o波束中心轨迹波束形状扫描区域ATr七、跟踪技术圆锥扫描跟踪系统例：在锥扫跟踪雷达中，若扫描速度为10转/分，对下图所示的A、B、C三个位置的目标，分别画出接收机的输出视频脉冲序列，并在各图中标明视频序列最大值出现的时刻，并指出三个目标中，哪个调制深度最大，哪个调制深度最小?A(1,0)C(-1,-1)0X(t=0)Y波束中心轨迹B()3,1A(1,0)C(-1,-1)0X(t=0)Y波束中心轨迹B()3,1几个重要参量必须说明初始的相位关系周期的问题相对高度相对的调制深度00.511.522.533.54tTr6stTr6st6sTrtTr6sABCA(1,0)C(-1,-1)0X(t=0)Y波束中心轨迹B()3,1