姓名：王鐸澎

學號：20000300055

嵌牛導讀：系統(tǒng)地介紹了無線電定位技術的相關知識。

轉載自：https://blog.csdn.net/w761334669/article/details/90722949?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160388322719724839249882%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=160388322719724839249882&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v28-14-90722949.pc_first_rank_v2_rank_v28&utm_term=%E9%A2%91%E7%8E%87%E6%8D%B7%E5%8F%98&spm=1018.2118.3001.4187

嵌牛正文：

第一章：無線電定位系統(tǒng)概述

?① 無線電定位系統(tǒng)基本概念

無線電定位技術：無線電定位（Radio Location ）技術是指利用無線電信號測定目標的位置、速度等參數(shù)的技術姨夹。

? 無線電定位系統(tǒng)：利用無線電進行定位的系統(tǒng)稱為無線電定位系統(tǒng)蛔琅。

無線電定位系統(tǒng)的分類

（1）根據(jù)系統(tǒng)屬性劃分：

? 雷達系統(tǒng)：各種一次雷達店归、二次雷達

? 衛(wèi)星定位系統(tǒng): GPS 失暴、GLONASS 邀层、北斗定位系統(tǒng)、伽利略等

? 無源定位系統(tǒng)

? 蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)

? 其它定位系統(tǒng)：羅蘭C（雙曲線無線電導航系統(tǒng)，海距確認）

臺卡（近中程低頻相位雙曲線無線電導航系統(tǒng)）

（2）根據(jù)定位技術劃分：

? 自定位和對其它目標的定位头岔；

? 合作式定位與非合作式定位塔拳；

? 根據(jù)獲得的坐標參數(shù)，可分為一維峡竣、二維靠抑、三維和四維定位，四維指距離适掰、方位颂碧、仰角（或高度）和速度；

? 靜態(tài)定位和動態(tài)定位类浪；

? 單站定位和多站定位载城。

?（3）根據(jù)平臺劃分：

? 陸基無線電定位系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝在地面上（包括各種車輛上）费就；

? 核咄撸基無線電定位系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝在各種艦艇船只上力细；

? 空基無線電定位系統(tǒng)睬澡，系統(tǒng)安裝在飛機上；

? 天基無線電定位系統(tǒng)眠蚂，系統(tǒng)安裝在衛(wèi)星猴贰、飛船上。

無線電定位系統(tǒng)基本定位技術

? 基于電波傳播時間的定位技術TOA（Time Of Arrival ）R＝TOA ×C/2

? 基于電波波達方向的定位技術DOA（Direction Of Arrival）

? 基于 時間差的定位技術TDOA （Time Difference Of Arrival） ）

? 混合定位技術綜合利用TOA 和DOA 河狐，或TDOA 和DOA

??②雷達系統(tǒng)概述

雷達是一種典型的無線電定位系統(tǒng)米绕。雷達RADAR，是Radio Detection and Ranging的縮寫馋艺，原意是“無線電探測和測距”栅干。

? 雷達是利用目標對電磁波的反射現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)目標并測定其位置的。

?? 除定位外捐祠，進一步發(fā)展到目標識別

?雷達任務：

(1)從回波中檢測有無目標

? (2)測量目標的距離碱鳞、方向（方位角和高低角）

? (3)測量目標的多普勒速度（對應目標的徑向運動速度）

? (4)從目標回波中獲取更多有關目標的信息，例如目標的分類踱蛀、敵我屬性等

雷達應用

? 軍事? ： 防空預警窿给、火控、制導率拒、炮位偵察校射崩泡、地面/ 海面目標探測

? 交通： 測速雷達、（車猬膨、船用）防撞雷達

? 空中交通管制? ：航管雷達

? 氣象雷達：? 測云雨? 角撞、風速

? 遙感? ： 合成孔徑雷達測繪、勘探 、邊坡檢測谒所、探地 雷達 热康、穿墻 成像

? 安檢? ： 檢查 炸藥、 槍支

? 生命探測：生命探測雷達

幾種常規(guī)雷達

? 動目標顯示（MTI）雷達

? 動目標檢測（MTD）雷達

? 脈沖多普勒（PD）雷達

? 相控陣雷達

? 連續(xù)波（CW）雷達

? 合成孔徑雷達（SAR）

幾種新體制的雷達：

? 外輻射源雷達

沖激脈沖雷達

? 超寬帶（UWB ）雷達

? 超視距雷達（OTHR ）：天波OTHR 劣领、地波OTHR

? 逆合成孔徑（ISAR ）姐军、雙基地SAR

? 諧振雷達

? 極化雷達

雷達發(fā)展趨勢：

? 低副瓣 和超低副瓣平面相控陣天線

? 有源相控陣雷達 、數(shù)字陣列雷達

? 高分辨 ：一維距離像尖淘、 合成孔徑雷達（SAR庶弃、逆合成孔徑雷達（ISAR））

? 雷達載體向空基、天基發(fā)展

? 多功能德澈、一體化? （如 F35 有源相控陣 ）

? 雙多基地雷達、外輻射源雷達

? 雷達的工作頻率向兩端擴展

? 雷達組網(wǎng)技術向綜合空地一體化方向發(fā)展

威脅與挑戰(zhàn)

電子干擾

超低空飛行器? 具有掠地固惯、掠海能力的低空梆造、超低空飛機和巡航導彈

隱身飛行器?? 隱身飛機、隱身無人機葬毫、隱身巡航導彈镇辉、隱身艦船等，雷達散射面積比常規(guī)兵器小20 ～30dB

反輻射武器 ? 反輻射導彈贴捡、反輻射無人駕駛飛機

??③衛(wèi)星定位系統(tǒng)

GPS:?

GPS 的主要特點和應用

? CDMA 體制

? 24 顆星 位于6 個軌道平面上

? 7 維信息 ：時間（精度100ns ）忽肛、三維位置、三維速度

? 用途廣泛烂斋，自動化程度高

? 觀測速度快屹逛，定位精度高

? 經(jīng)濟效益高

測距原理

（1）? 偽碼測距

利用偽碼自相關函數(shù)在相位差為零或整周期處出現(xiàn)最大值的特性測距。

（2）載波測距

? 如能測定載波信號傳播的周期數(shù)汛骂，即可測距罕模。但整周數(shù)N 不能測，只能測得不足一周的相位帘瞭，故存在著整周模糊度

定位技術

(1)單點定位?（導航定位）和精度

單點在同一時刻淑掌，測定四顆衛(wèi)星的偽距即可定位

定位精度：

?

（2）差分定位

? 在已知點和未知點上，同步觀測四顆以上GPS 衛(wèi)星蝶念，求解未知點位置抛腕，稱為 相對定位 ，或差分定位媒殉；定位精度可達3~5m担敌。

? 分為靜態(tài)、動態(tài)

（3）高精度載波相位測量廷蓉，相對定位

? 靜態(tài)定位：1cm ～1mm

? 動態(tài)定位：0.1~0.5m

GLONASS:

?軌道上運行的衛(wèi)星有24 顆（21 顆工作衛(wèi)星＋3顆在軌備用衛(wèi)星）柄错，每個軌道面上均勻分布8 顆衛(wèi)星。衛(wèi)星高度19100km ，軌道傾角64.8 度售貌，衛(wèi)星的運行時間為11 小時15 分鐘给猾；發(fā)射信號頻率為1.6GHZ 和1.2GHz。

? FDMA ? 定位精度10 ～15m

伽利略：

伽利略系統(tǒng)的星座是由分布在3 個軌道上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星（MEO ）組成颂跨，每個軌道有10 顆衛(wèi)星敢伸，其中9 顆處于工作狀態(tài)，1 顆留作備用恒削。

北斗一號：

我國的雙星定位導航系統(tǒng)稱為“北斗一號”是我國自主研制的全天候池颈、全天時的提供衛(wèi)星導航定位信息的區(qū)域性導航定位系統(tǒng)? 具有快速 導航定位 、 雙向簡短報文通信 和 定時授時3大功能?3顆星钓丰，1顆備用躯砰，實際用2顆星? 地球同步軌道

雙星定位系統(tǒng)：

雙星定位系統(tǒng)采用 三球交會測量原理進行定位，利用兩顆地球同步衛(wèi)星做信號中轉站

1測站點收發(fā)機接收一顆衛(wèi)星轉發(fā)到地面的測距信號携丁，并向兩顆衛(wèi)星同時發(fā)射信號做應答琢歇；

2 兩顆衛(wèi)星轉發(fā)此應答信號到地面中心站；

3 地面中心站根據(jù)此應答信號及其它數(shù)據(jù)（高程）計算測站位置梦鉴；

4地面中心站將位置信息發(fā)給衛(wèi)星李茫，測站收發(fā)機在規(guī)定時間后，接收到衛(wèi)星轉發(fā)信號肥橙，便可在顯示器上 顯示出定位結果魄宏。

與美國的GPS 系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS 系統(tǒng)相比有以下特點：

?1 使用范圍不同。?雙星定位系統(tǒng)是 區(qū)域性衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 存筏，只能用于我國及其周邊地區(qū) 宠互；而GPS 和GLONASS 都是全球性 導航定位系統(tǒng)

?2 衛(wèi)星的數(shù)量和軌道不同。雙星定位利用的是3顆衛(wèi)星椭坚，位于高度近3.6 萬千米的地球同步軌道上

?3 定位原理不同

?4 用戶容量不同?：雙星定位系統(tǒng)的用戶設備容量是有限的GPS和GLONASS 是單向測距系統(tǒng)名秀，用戶設備容量是無限的

?5 實時性不同 ：?雙星定位系統(tǒng)時間延遲長，因此對于高速運動體定位誤差大

GPS 和GLONASS 定位快藕溅，對運動平臺定位精度高

④無源定位系統(tǒng)

定義：系統(tǒng)本身不發(fā)射信號 匕得，對目標輻射或反射的信號進行檢測，單站或多站根據(jù)測量到的目標參數(shù)（波達方向DOA 巾表、到達時差TDOA 等）對目標進行定位

目標自身輻射信號：

聲(聲測設備）汁掠、光（紅外/可見光）、電（雷達集币、通信等）

目標反射其它輻射源(外輻射源)信號:TV考阱、調(diào)頻廣播、通信基站鞠苟、GPS乞榨、其它雷達等

無源定位系統(tǒng)特點:

?1 無發(fā)射機,無源秽之、隱蔽、安全,提高了系統(tǒng)的生存能力和可靠性

?2 需要目標輻射信號

?3 作用距離遠

?4 需要多站協(xié)同工作 吃既，多站間需要通信考榨，要有統(tǒng)一的時間基準

?5 系統(tǒng)需要復雜的計算才能獲取目標的位置

?6 系統(tǒng)性能與各接收站布局有關

??⑤蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)

定義：利用 蜂窩無線通信系統(tǒng)的無線信號來對移動臺進行定位，通過移動臺和無線網(wǎng)絡的配合鹦倚，獲取移動臺的地理位置信息河质。

??蜂窩網(wǎng)絡基本定位技術

1場強定位

2 TOA

3 TDOA

4 AOA(Angle-of-Arrival)到達角度測距

?? 5混合定位技術

蜂窩網(wǎng)絡定位方案

? 基于移動臺的定位方案：移動臺根據(jù)接收到的多個已知位置發(fā)射機發(fā)射信號攜帶的某種與移動臺位置有關的特征信息（如場強、傳播時間震叙、時間差等）確定其與各發(fā)射機之間的幾何位置關系掀鹅。（每個手機都有GPS ，沒用了）

? 輔助GPS 定位方案:

由集成在移動臺上的GPS接收機和網(wǎng)絡中的GPS輔助設備媒楼，利用GPS 系統(tǒng)實現(xiàn)對移動臺的自定位乐尊。

基于網(wǎng)絡的定位方案：也稱為遠距離定位系統(tǒng)或反向鏈路定位系統(tǒng)

? 多個基站接收機同時檢測移動臺發(fā)射的信號 ，將各接收信號攜帶的與移動臺位置有關的特征信息送到網(wǎng)絡中的移動定位中心進行處理划址，計算出移動臺的估計位置扔嵌。

（公安部門跟蹤嫌疑犯有用）

??⑥無線電頻率資源

第一章思考

1 無線電定位系統(tǒng)主要分成幾大類? 各有什么特點?

2 雷達定位原理與衛(wèi)星定位系統(tǒng)、蜂窩移動臺定位系統(tǒng)猴鲫、無源定位系統(tǒng)有什么不同？

3 無源定位系統(tǒng)與雷達相比谣殊，優(yōu)勢是什么拂共？有什么應用局限？

4 目前正在使用的幾種衛(wèi)星定位系統(tǒng)各有什么特點姻几？

5 為什么要合理安排使用無線電頻率資源宜狐？

第二章、雷達系統(tǒng)結構與工作原理

??①雷達系統(tǒng)結構

雷達系統(tǒng)結構和基本工作原理

? 1雙基地雷達：發(fā)射天線蛇捌、接收天線分置

? 2單基地雷達— 非相參體制 雷達

? 3單基地雷達— 相參體制 雷達

? 4雙/ 多基地雷達（相參） 抚恒、外輻射源雷達、MIMO雷達

非相參雷達

?? T/R開關

快速轉換開關 络拌，保護接收機免受發(fā)射機泄漏能量的損壞.發(fā)射時俭驮，大部分能量傳輸?shù)教炀€ ，通過TR1和TR2的小部分泄漏能量被假負載吸收春贸。接收時混萝，微弱信號通過TR1和TR2傳輸?shù)浇邮諜C

環(huán)行器

環(huán)行器為三端口器件，當端口1為輸入萍恕，端口2為輸出逸嘀，則3端口為隔離端口，能量幾乎不能穿過允粤，以此類推崭倘，一般UHF讀寫器上用環(huán)行器為順時針方向流通翼岁，當端口1為TX輸出時，RF信號會從端口2而流過司光，而端口3即RX端口為隔離端琅坡，具體隔離度需參考器件參數(shù)和LAYOUT效果，相反飘庄，當端口2作為收發(fā)復用端接收信號時脑蠕，信號會按順時針進入端口3，此時泄露到TX端口的能量非常小跪削，可以忽略谴仙，而TX泄露到RX端口的能量很大程度上影響著接收機靈敏度即實際識別效果，因此需根據(jù)接收端LNA參數(shù)碾盐，在RX端加衰減器對TX泄露信號進行有效隔離晃跺，但由此產(chǎn)生一個問題，因為RX接收的有用信號本身已經(jīng)很少毫玖，在進行TX端泄露信號衰減的同時掀虎，RX端有用信號也被進一步削弱，因此也會影響到LNA的接收付枫，因此烹玉，用環(huán)行器做收發(fā)隔離只能在一定程度上產(chǎn)生效果，對于TX輸出功率給定且ERP不超過相關規(guī)定的情況下阐滩，要提高接收機靈敏度二打，必須考慮增大收發(fā)兩路的隔離度，方法有很多掂榔，視具體需求而定（from百度）

匯流環(huán)

匯流環(huán)又稱滑環(huán)继效，是雷達旋轉部分和固定部分形成電能和（電和光）信號連續(xù)的連接。

非相參體制雷達存在問題是：

??? 1 發(fā)射機一般采用磁控管發(fā)射機

? ???發(fā)射頻率不穩(wěn)定 装获，前后 脈沖間不相參 瑞信，無法做相參處理

??? ?只能發(fā)射簡單脈沖波形 ，無法發(fā)射復雜調(diào)制波形穴豫，容易被敵方偵察

??? ?只能手動操作改變發(fā)射頻率凡简，不能捷變頻

??? ?磁控管發(fā)射機 可靠性差 ，影響整個雷達系統(tǒng)可靠性

?2 操作員通過觀察PPI 顯示器判斷有無目標精肃，估算目標的方位和距離潘鲫，精度差，同時操作員易疲勞肋杖。

相參雷達

??②頻率綜合器

（1）為雷達系統(tǒng)提供各種 定時信號和相參頻率信號

??? 為發(fā)射機提供具有一定載頻和波形的 射頻激勵信號

??? 為接收機提供本振（LO ）和正交相位檢波信號

??? 為信號處理機提供采樣時鐘（接收信號處理機的觸發(fā)脈沖和波形控制命令）

? （2）是雷達系統(tǒng)實現(xiàn)接收與發(fā)射相參的關鍵

頻率源分類

? （1）自激振蕩源

晶體振蕩器溉仑、腔體振蕩器、介質(zhì)振蕩器状植、壓控振蕩器（ VCO? ）等

? （2）合成頻率源

??? 直接模擬式 ：對基準頻率進行各種各樣的加減乘除

??? 間接模擬式：利用模擬 鎖相環(huán) 鎖定VCO 來實現(xiàn)頻率合成

??? 直接數(shù)字式 ：使用數(shù)字技術完成頻率和波形的合成

??? 間接數(shù)字式：由數(shù)字鎖相環(huán)構成浊竟，包含數(shù)字分頻器和數(shù)字鑒相器

模擬合成法：用振蕩器（如VCO ）和鎖相環(huán)（PLL）等器件實現(xiàn)怨喘。生成信號的雜波成分多，頻譜純度低 振定，頻率分辨率與頻率轉換時間的矛盾始終難以解決

??? 數(shù)字合成法：具有頻率轉換時間短必怜、頻率分辨率和相位分辨率高 、體積小等優(yōu)點后频，但雜散較高

?? 頻綜主要指標有：?

(1)標稱頻率 ：頻綜輸出信號頻率的標稱值

?? (2)頻率精度 ：頻綜輸出頻率在室溫（25 °C）下相對于標稱頻率的偏差

?? (3)頻率范圍 ：頻綜輸出信號頻率的范圍

?? (4)頻率間隔 ：頻綜輸出不同頻率信號的最小頻率差

?? (5)頻率捷變時間 ：頻綜從一個頻率跳變到另一個頻率所需要的時間梳庆，該時間越短，頻綜的跳頻速度越快?

?? (6)頻率穩(wěn)定度 ：在指定溫度范圍內(nèi)頻綜輸出頻率相對于25 °C 測量值的最大允許頻率偏差卑惜，一般表示成相對值膏执，頻率穩(wěn)定度分長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度

?? (7)輸出信號帶寬：指頻綜輸出信號的3dB 頻域寬度

?? (8)相位噪聲：表示振蕩器頻譜純度的性能參數(shù) ，通常定義為載波發(fā)生某一頻率偏移時在1Hz帶寬內(nèi)的相對于載波的單邊帶功率密度露久，單位為dBc/Hz

?? (9)雜散：頻綜輸出信號中包含不需要的非規(guī)則的隨機的頻率分量更米，單位為dBc

?? 諧波：單位為dBc（dBc是某一頻點輸出功率和載頻（Carrier）輸出功率的比值的對數(shù)表示形式。）

??③雷達發(fā)射機

發(fā)射機為雷達提供大功率射頻信號毫痕，經(jīng)饋線和收發(fā)開關（或環(huán)形器）由天線輻射出去

? 從構成方式上分為：

單級振蕩式發(fā)射機（產(chǎn)生不了復雜波形）

主振放大式發(fā)射機（對頻綜產(chǎn)生的信號放大）

? 從器件種類上分為：

微波電子管發(fā)射機（高壓征峦、可靠性差）

固態(tài)發(fā)射機

單級振蕩式發(fā)射機：結構比較簡單，它所提供的大功率信號直接由一級大功率振蕩器產(chǎn)生 消请，并受脈沖調(diào)制器的控制栏笆，因此振蕩器輸出的是受到調(diào)制的大功率射頻信號

振蕩器：在米波波段采用超短波三極管或 磁控管 ，分米波采用微波三極管或 磁控管 臊泰，厘米波采用多腔磁控管

優(yōu)點：簡單蛉加、經(jīng)濟

缺點：頻率穩(wěn)定性差(一般為10 -4,采用穩(wěn)頻裝置及自動頻率調(diào)整系統(tǒng)后也只有10-5)

???? 占空比低 ，平均功率低

???? 產(chǎn)生不了復雜波形

???? 相位不相參:相繼的射頻脈沖之間的相位不相參,不能滿足MTI/MTD 雷達因宇、脈沖多普勒（PD）雷達的要求

???? 可靠性差 七婴，影響整個系統(tǒng)可靠性（日本船用雷達磁控管可靠性比較高）

???? 頻率調(diào)整困難

主振放大式發(fā)射機：主振放大式發(fā)射機是用一級或多級放大器祟偷，把低功率的穩(wěn)定振蕩源的輸出察滑，放大到所需功率

速調(diào)管： 增益高，功率大修肠，帶寬寬 （相對帶寬8 ％～10 ％）贺辰，效率高，需要高壓和X 射線屏蔽

行波管：增益嵌施、功率饲化、效率 比速調(diào)管稍低 ，帶寬寬吗伤，適用于中等功率

混合速調(diào)管：與速調(diào)管相似吃靠， 相對帶寬15 ％～20 ％），有行波速調(diào)管足淆、擴展互作用型速調(diào)管巢块、聚束腔速調(diào)管等型號

正交場放大管： 功率大礁阁，效率高，帶寬寬 族奢，增益低（約10dB）噪聲姥闭、穩(wěn)定度稍差，電壓低

優(yōu)點: （1）具有很高的 頻率穩(wěn)定度

???? （2）發(fā)射 相位相參信號

???? （3）能輸出 頻率捷變信號

（4）頻率綜合器可采用頻率合成技術產(chǎn)生快速跳頻信號提供給發(fā)射機

???? ?（5）能輸出 復雜波形越走，頻率 綜合 器產(chǎn)生復雜波形

缺點 ：高壓棚品，可靠性差

固態(tài)發(fā)射機：

固態(tài)發(fā)射機優(yōu)點：

（1）不需要陰極加熱、 壽命長 廊敌，不消耗陰極加熱功率铜跑，也沒有發(fā)射機的預熱延時

（2）工作頻帶寬、電源 效率高

（3） 占空比高 （占空比定義）

（4）動目標改善因子高（發(fā)射機引起的附加干擾型ザ亍）疼进，能達到70dB，而真空管發(fā)射機的改善因子在50dB 左右

（5）可靠性高 秧廉、可維修性好

（6）體積小伞广、重量輕

（7）派生能力強

（8）系統(tǒng)設計和運用靈活

雷達發(fā)射機的主要技術指標

(1) 工作頻率及工作帶寬（相對帶寬）

（2）工作占空比

(3) 輸出功率

(4)?發(fā)射機效率（無用 能量 轉換 為熱輻射）

(5)?飽和放大、線性放大（如對OFDM波形 正交頻分復用技術）飽和放大效率高疼电，對發(fā)射波形有什么要求嚼锄？

(6) 穩(wěn)定度和頻譜純度

(7)?可靠性：大功率發(fā)射機是系統(tǒng)可靠性的關鍵

④天線:

天線是一個導波和輻射波的換能器.在發(fā)射時，天線把發(fā)射機送來的高頻電流變換成輻射波并將輻射能量 集中到所要求方向的賦形波束內(nèi)（搜索雷達蔽豺、跟蹤雷達波束不一樣）区丑。在接收時，天線接收目標散射的電磁波修陡，把它轉變?yōu)楦哳l電流經(jīng)饋線輸送給接收機沧侥。

賦形波束?:如余割平方波束（應用于警戒雷達，滿足高低波束大范圍搜索的需要）魄鸦、展寬波束等宴杀。

八木天線:?優(yōu)點：結構輕巧、制作簡單拾因、經(jīng)濟適用等 ? 缺點：帶寬窄

喇叭天線:?喇叭天線結構簡單,使用方便,可以作為獨立的天線,更多作為其它天線的饋源

平板型天線:?基站天線應用最為普遍的是平板型天線

拋物面反射器天線:反射面天線由饋源與反射構成旺罢。饋源的主要作用是輻射，反射面的主要作用是形成期望的方向圖绢记。常用的反射面由導電良好的金屬材料制成扁达。應用廣泛的是各種拋物面天線。

卡塞格倫天線:是一個雙反射系統(tǒng)蠢熄，它由三部分組成：主反射面跪解，副反射面和饋源

? 主面為旋轉拋物面，焦距為f签孔，焦點為F.副面一般為雙曲面叉讥，其虛焦點與F 重合砾跃，實焦Fp 在主面頂點附近，雙曲面上任一點到兩焦點的距離差等于常數(shù).

? 使用卡塞格倫天線节吮，饋源可以放在反射面的后面抽高，從而避免了口徑阻擋。同時透绩，減小了傳輸線的長度励饵。

??? ? 技術特點

（1）提高口面利用系數(shù)宛官，改善天線增益敲董；

（2）縮短了饋線長度顽染，結構緊湊，噪聲系數(shù)低狸臣；

（3）實現(xiàn)了長焦距拋物面的性能莹桅，縮短了的天線縱向尺寸

（4）減弱了對饋源匹配的影響

缺點：副反射面、副反射面的支桿以及饋源會在主反射面上帶來遮擋影響烛亦，副瓣抬升诈泼、增益降低（遮擋和副瓣影響較大）

波束類型：

電子掃描 方式主要分為3 種：相位掃描、頻率掃描 和數(shù)字波束形成（DBF）

? 表征天線的主要參數(shù)

– 增益

在輸入功率相等的條件下煤禽，實際天線 最大輻射方向 功率密度 與理想的 全向輻射天線功率密度之比

- 方向性系數(shù)D（表示天線向某一個方向集中輻射電磁波程度的參數(shù)）

定義：遠場區(qū)最大輻射方向上的功率密度（輻射強度）與平均功率密度之比

增益與方向性之間的差別是天線損耗：

有效口徑與口徑效率：

– 方向圖（描述天線發(fā)出無線電波的強度與方向（角度）之間依賴關系的圖形）

表示天線輻射特性的數(shù)學函數(shù)或圖示的空間坐標函數(shù)铐达，增益在空間中分布曲線。坐標可以是：極坐標檬果、直角坐標

– 波束寬度Beam Width– 主瓣3dB寬度

與天線的孔徑有關

波束寬度與雷達的哪種性能相關瓮孙？

?波束窄，搜索效率低

– 輸入阻抗（天線輸入信號電壓與電流之比选脊。）

阻抗匹配– 指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式

最大功率傳遞定理

特征阻抗：50歐/75歐/100歐

– 駐波比（行駐波的電壓峰值與電壓谷值之比杭抠，此值可以通過反射系數(shù)的模值計算）

???????? VSWR=(1+反射系數(shù)模值)/(1-反射系數(shù)模值）

–?極化方式

1.同極化接收（涉及到天線的選擇）

垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收恳啥。右旋圓極化波要用右旋極化特性的天線來接收…

2. 極化完全隔離：正交

3. 去極化（depolarization）:目標發(fā)射的電磁波一般都不再與入射的電磁波相同

??⑤接收機

功能：在雜波偏灿、噪聲和各種干擾中 放大 所需回波信號， 使輸出信號與干擾功率之比達到最大 角寸，并把所需信號放大到能把目標信息顯示給操作員菩混，或放大到便于信號處理機檢測的電平分為超外差式 忿墅、直接變頻接收機（又稱零拍接收機）等類型

超外差式雷達接收機具有靈敏度高 扁藕、增益高、選擇性好和實用性廣等優(yōu)點疚脐，在雷達和通信系統(tǒng)中得到廣泛應用

接收機的噪聲

? 外部噪聲

由天線進入接收機的各種人為干擾亿柑、天電干擾、工業(yè)干擾棍弄、宇宙干擾和 天線熱噪聲 等望薄。

? 內(nèi)部噪聲

接收機內(nèi)部器件產(chǎn)生的噪聲

超外差式雷達接收機的主要組成

? 射頻部分,又稱為接收機“前端”,包括接收機保護器疟游、低噪聲放大器、混頻器 和濾波器痕支；

? 中頻部分颁虐，包括中頻 濾波器、數(shù)控衰減器和 放大器卧须；

? 視頻部分另绩，包括正交相位檢波器、低通濾波器和視頻放大器花嘶。

超外差式接收機：

中頻部分：

? 包括中頻濾波器笋籽、中頻放大器和中頻衰減器。中頻信號放大之前應經(jīng)過中頻濾波以減少不需要的頻率分量椭员、抑制帶外干擾车海；

? 中頻放大器的輸出，除了需要的頻率分量外隘击，還有其它不需要的成分侍芝，也需要通過中頻濾波器予以濾除。

視頻部分：

包括相位檢波器埋同、低通濾波器和視頻放大器竭贩。正交相位檢波信號頻率等于中頻，2 路信號要求幅度相等莺禁、相位相差90度留量。

? 輸出同相（I）和正交（Q）兩路信號。理想情況下哟冬，要求I 楼熄、Q 兩路信號 正交，即幅度相同浩峡，相位相差90度可岂。由于相位檢波器、低通濾波器和視頻放大器采用模擬器件翰灾，很難保證兩個通道的一致性缕粹，I 、Q 兩路信號的正交性不夠好纸淮，導致鏡頻抑制比不高平斩，一般在60dB以下。

數(shù)字化接收機

數(shù)字化接收機主要有2 種：射頻 數(shù)字化 ????中頻 數(shù)字化

? 射頻數(shù)字化 接收機沒有中頻咽块，射頻信號放大后直接進行A/D 變換和數(shù)字下變頻（DDC ）绘面。受A/D 轉換速率的約束，射頻數(shù)字化接收機工作頻率一般在Ka波段以下。

? 數(shù)字中頻接收機 結構仍是超外差型揭璃，先由模擬頻率變換把RF 信號變到較低的中頻（IF ）晚凿， 對此中頻信號進行采樣，然后進行DDC 瘦馍。

? 數(shù)字接收機與模擬接收機相比有以下優(yōu)點：

? （1）適應性好

? （2）線性動態(tài)范圍寬 歼秽，對窄帶信號可到90dB 以上

? （3）理想正交性，I 情组、Q 兩路信號的正交性好

? （4）傳輸無誤差哲银，數(shù)字傳輸

? （5）低成本

信道化接收機：

接收機主要參數(shù)：

（1）接收機保護

? （2）接收機的工作頻率范圍、帶寬

? （3）中心頻率

? （4）噪聲系數(shù)呻惕、靈敏度

? （5）動態(tài)范圍

? （6）增益荆责、增益控制

? （7）鏡像頻率抑制比

噪聲系數(shù)

為了使接收機的總噪聲系數(shù)小，要求各級的噪聲系數(shù)小,各級內(nèi)部噪聲的影響不相同亚脆，級數(shù)越靠前做院，對總噪聲系數(shù)的影響越大。因此濒持，接收機要采用高增益 低噪聲放大器（LNA）

接收機動態(tài)范圍 表述能夠正常工作所容許的輸入信號強度范圍键耕。信號太弱，它不能檢測出來柑营，信號太強屈雄，接收機會發(fā)生過載飽和。

為了防止強信號引起過載官套，需要大的接收機動態(tài)范圍酒奶，因此需要增益控制電路。

? 自動增益控制（AGC） ）

? 靈敏度時間控制（STC） ）

? 靈敏度頻率控制（SFC） ）

? 雜波圖（Clutter Map） ）

? 自動增益控制

– 根據(jù)回波信號強度自動調(diào)節(jié)接收機增益奶赔，大信號時調(diào)低增益惋嚎、小信號是調(diào)高增益

– 使回波信號的功率范圍處于接收機線性放大區(qū)間

? 實現(xiàn)方式

– 增加可變衰減器

? 程序增益控制

– 根據(jù)回波信號強度，通過程序調(diào)節(jié)接收機增益,大信號時調(diào)低增益站刑、小信號是調(diào)高增益

– 使回波信號的功率范圍處于接收機線性放大區(qū)間

? 實現(xiàn)方式

– 增加數(shù)控衰減器

? 靈敏度時間控制（Sensitivity time control：STC）電路用于雷達接收機 克服近程雜波干擾 另伍，使近距離回波信號增益低，遠距離回波信號增益高

– 同等RCS的目標回波信號功率與距離的4次方成反比

– 按照雷達探測距離變化反向調(diào)節(jié)接收機

? 靈敏度頻率控制（SFC ）電路作用與STC 電路一樣绞旅，適用于調(diào)頻連續(xù)波信號

接收機的非線性失真：

非線性失真： 如互調(diào)失真摆尝，交調(diào)失真，產(chǎn)生2 次及高次諧波因悲、3 階交調(diào)堕汞、高階交調(diào)

等有害信號。

輸入信號頻率：f 1 囤捻、f 2 臼朗；

諧波: 2f 1 2f 2 3f 1 3f 2 ；

3階交調(diào)： 2f 1－f 2 蝎土， 2f 2－f 1

鏡像頻率抑制比：?理想情況下视哑，I、Q兩路信號組成復信號誊涯，其傅立葉變換在頻域不存在鏡像挡毅。但模擬接收機正交相位檢波輸出的I 、Q 兩路信號很難做到理想正交暴构，這時會導致鏡像頻率的存在I跪呈、Q兩路信號 理想部分與其鏡像部分功率之比定義為鏡像頻率抑制比 ，簡稱鏡頻抑制比取逾。

??⑥雷達信號處理機

對感興趣的目標信號進行檢測

? 提取出目標參數(shù)（距離耗绿、方位角、高低角砾隅、徑向速度等）

?處理要求：

?（1）運算量误阻、吞吐量、存儲量

? ?信號帶寬

? ???通道數(shù)

?? ??采樣位數(shù)

? （2）實時 ： 基本要求

? （3）高速：要求有 小的系統(tǒng)延時

? （4）可靠性：設計有裕度晴埂，芯片究反、電路板、焊接儒洛，高低溫精耐、溫度沖擊檢驗

? （5）系統(tǒng)可重構、重配琅锻，部分器件壞卦停，保證最重要的功能

硬件互聯(lián)方式：

?（1） 緊耦合（共享總線）

?? ?多個處理單元共同使用一套數(shù)據(jù)總線

?? ?結構規(guī)則，傳輸效率高

?? ?芯片較少時恼蓬，可以達到較高的并行加速比

? ??芯片較多時沫浆，總線沖突和等待，效率下降

?（2）松耦合 （分布式）

? ??連接方式多滚秩，線形专执、星形、樹狀等郁油，不共享數(shù)據(jù)

?? ?結構較復雜本股，有傳輸延時

? ??可擴充性和靈活性強

?? ?重構能力和容錯能力強

? ??較大規(guī)模處理機一般結合兩種方式

多處理器并行處理

? （1）流水型并行處理

（2）并發(fā)型并行處理

（3）局部并發(fā)全局流水并行處理

（4）局部流水全局并發(fā)并行處理

動態(tài)可重構硬件架構：

? 可重構：根據(jù)運算情況重組自身資源，實現(xiàn)硬件結構自我優(yōu)化桐腌、自我生成的計算技術

? FPGA 動態(tài)可重構技術：通過資源的時分復用,對功能進行動態(tài)配置,滿足大規(guī)模應用

? 按可重構系統(tǒng)耦合度：緊耦合型拄显、松耦合型

? 按重構單元顆粒：細粒度、粗粒度案站、混合粒度

? 按重構方式： 靜態(tài)重構躬审、動態(tài)重構

靜態(tài)可重構：在可重構件運行之前對其進行預先配置，在運行過程中其功能保持 不變

動態(tài)可重構：在可重構件運行過程中，根據(jù)不同需要對其進行配置,改變其電路結構承边，實現(xiàn)

不同的功能 遭殉，對重配置時間要求比較高

? 基于SRAM 結構的FPGA ，在一定的控制邏輯的驅動下博助，對芯片的全部或部分邏輯資源實現(xiàn)在系統(tǒng)的高速功能變換和時分復用

? 分為 全局重構 和 局部重構 （其余部分的工作不受影響）

??⑦雷達終端

終端完成人機交互功能险污，它接收信號處理機發(fā)送來的目標參數(shù)，進行有效的 數(shù)據(jù)處理 （如航跡處理）富岳，將提取的 目標信息蛔糯、系統(tǒng)狀態(tài) 以及其它多種有益的輔助信息以直觀、有效的方式呈現(xiàn)給用戶 窖式。

? 在顯示器上顯示目標的斜距蚁飒、方位角、仰角（高度）中的一個萝喘、二個或三個

顯示器是雷達終端設備之一飒箭，用信號幅度或亮度形式顯示目標、雜波原始信息蜒灰，顯示目

標在空間的位置弦蹂，數(shù)字顯示器還可顯示目標航跡信息

? A 型，距離顯示器强窖，水平方向表示距離凸椿，垂直方向表示信號強度

? B 型，距離— 方位顯示器翅溺，水平方向表示方位脑漫，垂直方向表示距離

? P型，環(huán)視顯示器咙崎，也稱平面位置顯示器（PPI ）优幸，其距離由徑向距離表示

??⑧監(jiān)控設備

監(jiān)控設備主要作用：

? 控制 系統(tǒng)工作模式、工作參數(shù)等褪猛；

? 顯示 系統(tǒng)工作狀態(tài)网杆、故障位置

??⑨雷達系統(tǒng)指標

戰(zhàn)術指標：

探測范圍 （最小、最大作用距離）伊滋，方位碳却、高度

覆蓋范圍 （不同體制、功能雷達覆蓋范圍不同）

? 分辨力 ：距離笑旺、速度昼浦、角度（方位、俯仰）

? 精 度 ：測距筒主、測速关噪、測角（不同功能雷達精度不同）

? 數(shù)據(jù)率 ：搜索鸟蟹、跟蹤狀態(tài)不同，和掃描方式（機械/ 相位掃描）有關

? 可靠性：MTBF > 400 小時? （關鍵在發(fā)射機）

? 可維修性：平均故障修復時間

? 抗干擾能力：頻率使兔、波形捷變建钥、重頻參差，空域濾波火诸、副瓣對消锦针、副瓣匿影等

? 低截獲（LPI ）性能

? 機動性能（架設荠察、撤收時間）

? 體積置蜀、重量、功耗

? 環(huán)境適應性（高溫悉盆，低溫盯荤，濕度，鹽霧焕盟，震動秋秤，沖擊）

? 電磁兼容性

技術指標：

?? 工作 頻率、波形? （脈寬）脚翘、帶寬

? 脈沖重復頻率（PRF=1/PRI ）灼卢、占空比

? 發(fā)射機功率（Pt ）和效率

? 天線形式、增益（Gt ）来农、波束方位/ 俯仰寬度鞋真、極化、方位/ 俯仰掃描方式

? 賦形波束（警戒雷達采用賦形波束的原因）

? ?接收機增益（數(shù)控衰減范圍） 沃于、 帶寬? 涩咖、 靈敏度 、動態(tài)范圍（圖示干擾信號繁莹、最小可檢測信號檩互、噪聲的相對電平，AD 采樣范圍）咨演、通道數(shù)

? 信號處理方法 （抑制雜波及其它干擾闸昨，相參積累方法、增益薄风，恒虛警率檢測方法等）

? 終端顯示方式（顯示終端零院、監(jiān)控終端）

? 內(nèi)建自測試（BIT ）要求

? 硬件三防要求： 防潮，防塵村刨，絕緣

? 軟件規(guī)范性

MTI/MTD?雷達

??多普勒速度：

獲取相參振蕩電壓的方法

? 雷達雜波及目標頻譜

? 動目標顯示（MTI ）技術

??只利用幅度信息（包絡檢波）處理性能受限告抄，原因如下：

? 我們看到 雜波+ 運動目標的回波 ， 下一個脈沖 即使幅度不變嵌牺， 相位也是變的 （相位變化量正比于目標徑向距離的變化量）打洼，作為復數(shù)是變化的回波采樣后數(shù)據(jù)如果是復數(shù)（I 龄糊、Q ，幅度募疮、相位）炫惩，對消性能會提高

雷達系統(tǒng)相參概念

下一個脈沖目標移動距離很小 ，波形移動不明顯（徑向距離移動1.5cm 阿浓，時延才變化0.1ns ）他嚷，但相位變化明顯

? 正交相位檢波（得到回波的相位信息）：區(qū)分運動和靜止目標

? 相參接收的目的:工作頻率不變條件下，使目標回波相位只與其延時有關芭毙，與發(fā)射初相位無關

? 根據(jù)脈沖雷達所用發(fā)射機的種類筋蓖，即主振放大式和自激振蕩式，分為兩類：

1）全相參動目標顯示退敦；

2）中頻鎖相相參動目標顯示粘咖。

連續(xù)波雷達：

脈沖信號：

雜波功率譜：

運動目標的回波：

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