姓名:王鐸澎
學(xué)號(hào):20000300055
嵌牛導(dǎo)讀:系統(tǒng)地介紹了無(wú)線(xiàn)電定位技術(shù)的相關(guān)知識(shí)谓苟。
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嵌牛正文:文章繼續(xù)補(bǔ)充了無(wú)線(xiàn)電定位技術(shù)的相關(guān)部分
動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI )技術(shù)
? 正交相位檢波器輸出回波:
?固定目標(biāo)的回波是幅度、相位不變(慢變)的脈沖串
? 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波是相位變化的脈沖串
??雜波+運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的回波是 幅度、相位都變化的脈沖串
將相鄰重復(fù)周期的信號(hào)相減消除固定目標(biāo)回波:
? 固定目標(biāo)由于振幅不變而相互抵消
? 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波相減后剩下相鄰脈沖變化的部分(注意是時(shí)域)
兩脈沖對(duì)消:
頻率捷變的兩脈沖對(duì)消:
兩脈沖對(duì)消頻域表達(dá)式:
三脈沖對(duì)消:
頻率捷變的三脈沖對(duì)消:
頻率響應(yīng):
采用數(shù)字式對(duì)消器的優(yōu)點(diǎn)
? (1)穩(wěn)定可靠 砰粹,便于維護(hù)宋下,體積小重量輕
? (2)容易得到長(zhǎng)的時(shí)延(多個(gè)PRI),因而便于實(shí)現(xiàn)多脈沖對(duì)消?渡蜻,以改善濾波器頻率特性
? (3)容易實(shí)現(xiàn) 脈沖重復(fù)周期(PRI)的參差跳變 术吝,以消除盲速并改善速度響應(yīng)特性
? (4)容易和其它數(shù)字式信號(hào)處理設(shè)備配合,以提高雷達(dá)性能
??盲速:
目標(biāo)有一定的徑向速度晴楔,但是其回波相位變化整周期(360° )對(duì)消器輸出為0
產(chǎn)生盲速條件:Fd=n*Fr
怎么解決盲速問(wèn)題顿苇?2種以上脈沖觸發(fā)間隔(PRI)交替工作
參差脈沖重復(fù)頻率技術(shù):
? 改變PRT,使回波不再滿(mǎn)足“盲速”的條件用二個(gè)以上不同重復(fù)頻率交替工作,就可以改善 “ 盲速 ”
盲相:不存在盲速時(shí),對(duì)消器輸出為0 的特殊現(xiàn)象.是由相位檢波器特性引起的,產(chǎn)生盲相后將減弱雷達(dá)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)能力
點(diǎn)盲相和連續(xù)盲相:
點(diǎn)盲相: 盲相不連續(xù)發(fā)生
連續(xù)盲相: 盲相連續(xù)發(fā)生
連續(xù)盲相:(1)有強(qiáng)雜波存在,且接收機(jī)限幅税弃,這時(shí)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波會(huì)連續(xù)丟失(非相參MTI)
(2)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)多普勒速度為且其矢量與檢波信號(hào)正交fd=1/2n*fr
出現(xiàn)連續(xù)盲相纪岁,怎么解決?正交相位檢波则果,雙通道對(duì)消
對(duì)多普勒速度范圍已知的目標(biāo)幔翰,怎么優(yōu)化MTI 濾波器,是輸出信噪比最高西壮?
答:優(yōu)化對(duì)消時(shí)間間隔
雜波譜展寬遗增,改善因子提高還是降低?答:降低
MTI 濾波器 能測(cè)速嗎款青?答:不能
?MTD
MTD是MTI的改進(jìn)做修, 同屬雷達(dá)信號(hào)的頻域處理范疇
多普勒濾波器帶寬怎么確定?答:由積累時(shí)間決定
窄帶濾波器組 信號(hào)處理的優(yōu)點(diǎn):
?(1) 對(duì)地雜波的抑制 效果好
?(2) 對(duì)運(yùn)動(dòng) 雜波的抑制 效果較好
?(3) 信噪比(SNR )有相應(yīng)的提高抡草,對(duì)白噪聲饰及,理論最大增益為N
N 個(gè)脈沖積累,SNR 增益提高到N 倍需滿(mǎn)足什么條件康震?
答:N個(gè)脈沖同相疊加燎含,目標(biāo)信號(hào)幅度不變
匹配濾波:
MTD 的三個(gè)改進(jìn):
(1)改善濾波器的頻率特性,使之更接近于匹配濾波 (與脈沖串匹配)腿短,以提高改善因子
(2)與MTI相比屏箍,能夠檢測(cè)強(qiáng)地物雜波中的低速目標(biāo)甚至切向飛行的大目標(biāo)
(3)不僅能抑制平均多普勒頻移通常等于零的固定雜波,而且還能抑制如氣象橘忱、鳥(niǎo)群等引起的運(yùn)動(dòng)雜波
雷達(dá)信號(hào)處理:
雷達(dá)信號(hào)處理的任務(wù)是對(duì)感興趣的目標(biāo)信號(hào) 進(jìn)行檢測(cè)并提取出目標(biāo)參數(shù) (距離赴魁、方位角、高低角鹦付、徑向速度等)
不采用對(duì)消技術(shù)的多普勒濾波器:
采用對(duì)消技術(shù)的多普勒濾波器:
自適應(yīng)動(dòng)目標(biāo)顯示(AMTI )技術(shù)
? 運(yùn)動(dòng)雜波 頻譜中心偏離零多普勒頻率尚粘,直接對(duì)消效果不好,對(duì)消剩余很大敲长。
? 自適應(yīng)MTI實(shí)時(shí)地測(cè)量雜波的平均多普勒頻率郎嫁,將MTI濾波器的凹口對(duì)準(zhǔn)雜波 秉继,提高雜波抑制效果。
根據(jù)建立的距離- 方位雜波圖進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換泽铛,雜波存在時(shí)使用MTI 濾波器尚辑,無(wú)雜波時(shí)不用MTI 濾波器
? 存在運(yùn)動(dòng) 雜波時(shí),先做AMTI處理盔腔,再做多普勒濾波(FFT)
第三章杠茬、基本理論和技術(shù)
?
目標(biāo)靠近雷達(dá),若雷達(dá)接收機(jī)采用高本振(比射頻信號(hào)頻率高)弛随,對(duì)中頻采樣瓢喉、 DDC 后數(shù)據(jù)分析多普勒頻率,以下描述哪個(gè)正確舀透?
答:多普勒頻率為負(fù)數(shù)
關(guān)于雷達(dá)最小可測(cè)距離(距離遮擋)栓票,以下描述哪個(gè)正確?
答:發(fā)射脈沖寬度越寬愕够,最小可測(cè)距離越遠(yuǎn)
關(guān)于雷達(dá)最大不模糊測(cè)量距離走贪,則脈沖觸發(fā)間隔(PRI)越大,最大不模糊測(cè)量距離越遠(yuǎn)
關(guān)于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的距離分辨性能惑芭,發(fā)射信號(hào)帶寬越寬坠狡,分辨率越高
關(guān)于雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的多普勒速度分辨性能,相參積累時(shí)間越長(zhǎng)遂跟,多普勒速度分辨率越低
雷達(dá)發(fā)射峰值功率逃沿、相參積累時(shí)間一定情況下,發(fā)射脈沖寬度越寬幻锁,作用距離越遠(yuǎn)
短脈沖雷達(dá)的局限
(1)有些雷達(dá)需要高距離分辨率
目標(biāo)特性/ 識(shí)別
? 測(cè)量精度
(2)高距離分辨率可由短脈沖得到
(3)短脈沖雷達(dá)的局限
? 為獲得大的脈沖能量需要很高的峰值功率,峰值功率高會(huì)形成電弧,特別是在高頻率情況
? 例子:典型的機(jī)載預(yù)警雷達(dá)
峰值功率為1MW 感挥,脈沖寬度1us ,距離分辨率150m,一個(gè)脈沖的能量是1 焦耳
? ??????距離分辨率15cm 越败,脈沖能量1 焦耳,脈寬1ns硼瓣,峰值功率為1GW
? ??????和地基雷達(dá)相比究飞,機(jī)載雷達(dá)擊穿電壓更低
模糊函數(shù)
兩個(gè)靠近的目標(biāo)距離上分不開(kāi),依靠多普勒速度分辨堂鲤,需要滿(mǎn)足什么條件亿傅?
答:相參積累時(shí)間>1/兩個(gè)目標(biāo)的多普勒速度差
用 均方差準(zhǔn)則 作為分辨準(zhǔn)則, 兩個(gè)目標(biāo)回波信號(hào)的 均方差 為
定義復(fù)模糊函數(shù)( AF)為:
定義模平方模糊函數(shù)為:
決定相鄰目標(biāo)的時(shí)延-多普勒兩維分辨率瘟栖,它越大葵擎,均方差越小,兩個(gè)目標(biāo)就越難分辨半哟。
模糊函數(shù)特性:
我們需要雷達(dá)發(fā)射波形具有的模糊函數(shù)特點(diǎn)是什么酬滤?
1)高的 距離分辨率
2)脈寬寬(占空比大签餐,平均功率大),有利于看遠(yuǎn)距離目標(biāo)(但存在距離遮擋問(wèn)題)
3 ) 高的 多普勒頻率分辨率
4)低副瓣:抑制雜波和其它干擾
巴克碼:
概念:脈沖壓縮雷達(dá)的發(fā)射信號(hào)一般為調(diào)頻信號(hào)和二相編碼信號(hào)盯串。在有限的二相編碼序列中氯檐,巴克碼序列為最佳序列,它具有理想的自相關(guān)特性体捏,在PD 雷達(dá)中得到了廣泛的應(yīng)用冠摄。
特性:巴克碼序列是相位編碼信號(hào)的一種,具有理想的自相關(guān)特性几缭。巴克碼的自相關(guān)函數(shù)的主峰和旁瓣均為底邊寬度為2T的等腰三角形?河泳,主瓣峰值是?旁瓣峰值?的13?倍。能夠找到的巴克碼只有?7?種年栓,子脈沖長(zhǎng)度分別為?:2拆挥,3?,4?韵洋,5?竿刁,7?,11?搪缨,13?食拜。已經(jīng)證明巴克碼的最大長(zhǎng)度為?13?位?。[
靠1 個(gè)脈沖對(duì)目標(biāo)進(jìn)行多普勒分辨副编,可行嗎负甸?
答:一般不可行,需滿(mǎn)足一定條件才能分辨
相參脈沖序列(簡(jiǎn)單脈沖)的模糊函數(shù):板釘型
關(guān)于雷達(dá)最大不模糊多普勒速度痹届,以下描述哪個(gè)正確呻待?
答:脈沖觸發(fā)間隔(PRI)越大,最大不模糊多普勒速度越小?
互模糊函數(shù):
目標(biāo)雷達(dá)特性
目標(biāo)雷達(dá)特性:? 指目標(biāo)在雷達(dá)發(fā)射電磁波作用下所表現(xiàn)出來(lái)的物理性質(zhì)
? 散射波的性質(zhì)將不同于入射波的性質(zhì) 队腐,這是由于目標(biāo)對(duì)入射電磁波的調(diào)制效應(yīng)所致
目標(biāo)雷達(dá)特性主要取決于:
? 目標(biāo)尺寸和雷達(dá)波長(zhǎng)間的關(guān)系
? 目標(biāo)結(jié)構(gòu)形狀
? 目標(biāo)所用材料
? 雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的極化 方式等
極化方式:水平蚕捉、垂直、右圓極化柴淘、左圓極化迫淹、橢圓極化?
1?瑞利區(qū)
? 波長(zhǎng)>> 目標(biāo)尺寸 ? 點(diǎn)目標(biāo)
2?諧振區(qū)
? 波長(zhǎng)與目標(biāo)尺寸相當(dāng),有 諧振頻率 为严,諧振頻率與目標(biāo)尺寸結(jié)構(gòu)有關(guān)
? 點(diǎn)目標(biāo)
3?光學(xué)區(qū)?敛熬,波長(zhǎng)<< 目標(biāo)尺寸
? 對(duì)光滑表面表現(xiàn) 光學(xué)特性 ,散射強(qiáng)度與角度關(guān)系很大第股;
金屬表面不連續(xù)部分產(chǎn)生后向散射应民。
? 帶寬窄,仍是點(diǎn)目標(biāo)
? 大帶寬,距離分辨率<< 目標(biāo)尺寸诲锹, 線(xiàn)目標(biāo)繁仁、面目標(biāo),一個(gè)目標(biāo)的多個(gè)強(qiáng)散射點(diǎn)在距離/ 方位上占據(jù)多個(gè)單元。
匹配濾波
??
?脈沖壓縮(對(duì)大時(shí)寬帶寬積信號(hào)進(jìn)行匹配濾波)
?雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度比較寬的單頻信號(hào)有什么問(wèn)題
答:距離分辨率差辕狰、作用距離遠(yuǎn)改备、距離遮擋嚴(yán)重
大時(shí)寬帶寬積信號(hào)
1 )調(diào)頻信號(hào)
? 線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(LFM) chirp
? 非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)(NLFM)
2 )跳頻信號(hào)
? 步進(jìn)頻(頻率步進(jìn)):鋸齒波、三角波
? 隨機(jī)跳頻(頻率編碼)
3 )相位編碼信號(hào)(偽隨機(jī)序列)
? 二相碼:巴克碼蔓倍、m序列(最長(zhǎng)序列)悬钳、合碼
? 多相碼:Frank碼、 霍夫曼碼偶翅、P1默勾、P2、P3聚谁、P4碼
相位編碼-- 調(diào)頻組合信號(hào)
脈內(nèi)捷變頻信號(hào)
線(xiàn)性調(diào)頻脈沖壓縮
線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)特點(diǎn):
????? 具有可以選擇的 “ 時(shí)寬帶寬乘積 ”
????? 具有平方律的相頻特性
當(dāng)回波數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)多母剥,卷積計(jì)算慢,怎么辦形导?
答:利用FFT和IFFT進(jìn)行快速計(jì)算
對(duì)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行頻域 脈沖壓縮环疼,如何降低線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)脈壓后的副瓣?
答:頻域加窗
匹配接收(濾波):時(shí)域卷積畫(huà)圖示意
對(duì) chirp 信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮朵耕,采用頻域加窗炫隶,缺點(diǎn)是什么?
答:SNR下降
非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮
? 特點(diǎn):不損失SNR 阎曹,同時(shí)具有 低的距離副瓣
? 產(chǎn)生器件:SAW 伪阶,DDS 、FPGA+DA
? 波形產(chǎn)生原理:相位駐留原理
? 脈壓:SAW 处嫌,F(xiàn)PGA 栅贴、DSP 、CPU
多普勒頻率比較高時(shí)熏迹,S型非線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的脈壓輸出幅度降低檐薯,副瓣升高,怎么解決注暗?
答:補(bǔ)償目標(biāo)回波的多普勒頻移
相位編碼信號(hào)脈沖壓縮
(1)相位編碼信號(hào)特點(diǎn)
(2)巴克碼
(3)m序列
相位編碼信號(hào)特點(diǎn)
? 時(shí)寬為碼長(zhǎng)乘以子脈沖寬度: ??τ=Nτc
? 等效帶寬近似為子脈沖帶寬:B=1/τc
脈沖壓縮比(積累增益)= 時(shí)寬帶寬積 D=τB=N
M序列
M 序列的特點(diǎn)
? m 序列的周期長(zhǎng)度是2n-1厨剪,n為本原多項(xiàng)式的次數(shù)
? m 序列一個(gè)周期段中携狭,1出現(xiàn)次數(shù)比0 多1個(gè)
? m 序列編碼通常有周期和非周期兩種使用方式
?利用m 序列能組合成Gold 碼叁温,一組Gold 碼不是嚴(yán)格正交浴韭,是準(zhǔn)正交碼
?相位編碼信號(hào)脈沖壓縮一般采用時(shí)域脈壓還是頻域脈壓?
答:相位編碼信號(hào):時(shí)域脈壓頻域脈壓都可以
? m 序列脈壓輸出副瓣有何特點(diǎn)屡立?
?答:與巴克碼對(duì)比,m 序列脈壓輸出副瓣特點(diǎn):比較雜亂,波形確定情況下副瓣位置是固定的
? 如何抑制其副瓣膨俐?
答:如何抑制其副瓣:脈壓后再卷積一個(gè)副瓣抑制濾波器 勇皇,與chirp信號(hào)降低副瓣的方法不同
若m 序列前一部分被截掉,只對(duì)后一部分進(jìn)行脈沖壓縮,輸出信號(hào)幅度和副瓣會(huì)有什么變化焚刺?
答:輸出信號(hào)幅度變小敛摘,相對(duì)副瓣變高
單天線(xiàn)脈沖體制雷達(dá),距離遮擋怎么解決乳愉?
答:發(fā)射寬兄淫、窄結(jié)合的脈沖
發(fā)射脈沖 長(zhǎng)短結(jié)合 ,先發(fā)一個(gè)窄脈沖蔓姚,再發(fā)一個(gè)寬脈沖捕虽,帶寬相同。
窄脈沖探測(cè)近距離目標(biāo)坡脐,寬脈沖探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)
信號(hào)檢測(cè)準(zhǔn)則:
貝葉斯準(zhǔn)則:
最小錯(cuò)誤概率 準(zhǔn)則
? 在衡量?jī)煞N錯(cuò)誤的危害時(shí)泄私,不能同等對(duì)待,而應(yīng)當(dāng)以不同的 “ 代價(jià)系數(shù) ” 加權(quán)备闲,使總的危害最小晌端,這種把錯(cuò)誤的危害減至最小的檢測(cè)準(zhǔn)則稱(chēng)為貝葉斯(Bayes)準(zhǔn)則
雷達(dá)探測(cè)目標(biāo),目標(biāo)存在的概率已知嗎恬砂?
答:未知
奈曼-皮爾遜準(zhǔn)則:
??恒虛警(CFAR )檢測(cè):
恒虛警( CFAR )檢測(cè)的目的是?保持信號(hào)檢測(cè)時(shí)的虛警率恒定?咧纠,使數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)不會(huì)因虛警太多而過(guò)載,同時(shí)兼顧檢測(cè)概率的要求觉既。
? 原因: 檢測(cè)門(mén)限過(guò) 高 惧盹,虛警率太 低 ,會(huì)影響檢測(cè)概率
?? ??????檢測(cè)門(mén)限過(guò) 低 瞪讼,虛警率太 高 钧椰,易造成數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)的飽和
恒虛警檢測(cè)原理:
2?種常用的恒虛警處理方法:
??鄰近單元 恒虛警率檢測(cè)器: ??適用于快變、均勻分布干擾環(huán)境
??雜波圖? ?恒虛警率檢測(cè)器:?? 適用于慢變雜波區(qū)內(nèi)的目標(biāo)檢測(cè)
恒虛警門(mén)限怎么設(shè)符欠?
答:隨干擾電平變化
被檢測(cè)單元和參考單元之間需要有保護(hù)單元嗎嫡霞?
答:需要
不求幅度,求幅度的平方(節(jié)省運(yùn)算量)進(jìn)行 CFAR可以么希柿?
答:可以
參考單元中有其它目標(biāo)或強(qiáng)干擾怎么辦诊沪?
答:從參考單元中剔除
鄰近單元恒虛警檢測(cè)器;
對(duì)于非瑞利分布干擾雜波:
雜波圖恒虛警檢測(cè)器:
?雷達(dá)距離方程:
超過(guò)最大作用距離后,檢測(cè)概率怎么變化曾撤?答:下降
雜波背景下作用距離和噪聲背景相比端姚?
答:距離下降
??參數(shù)測(cè)量技術(shù)和定位技術(shù)
測(cè)距技術(shù):
調(diào)頻測(cè)距法:
測(cè)向技術(shù):
相位法測(cè)向:
振幅法測(cè)向:
相位和差式 單脈沖雷達(dá)方向圖:
? 雷達(dá)天線(xiàn)面分左右或上下兩個(gè)面,兩個(gè)波束指向平行
? 差矢量旋轉(zhuǎn)90゜ ゜ 后與和矢量同相或反相挤悉,表示來(lái)波方向偏右或偏左
測(cè)速技術(shù):
脈沖體制雷達(dá)渐裸,怎么測(cè)量多普勒速度?
答:采用多普勒濾波器組(FFT)
雷達(dá)定位:
三角定位,雙曲面定位
第六章:電掃描雷達(dá)
機(jī)械掃描:雷達(dá)在搜索目標(biāo)時(shí)昏鹃,需要不斷改變波束的方向尚氛。改變波束方向的傳統(tǒng)方法是 轉(zhuǎn)動(dòng)天線(xiàn) ,使波束掃過(guò)一定的空域洞渤、地面或海面阅嘶。
機(jī)械掃描雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、便宜
機(jī)械掃描雷達(dá)能同時(shí)跟蹤多個(gè)處于不同方位的目標(biāo)嗎载迄?
答:不能
電掃描:利用電磁波的相干原理,通過(guò)控制天線(xiàn)各陣元電流相位改變波束方向讯柔,可實(shí)現(xiàn)快速、靈活掃描 宪巨。
?“相控陣”即“ 相位控制陣列 ”磷杏,通過(guò)控制各陣元的相對(duì)相位來(lái)控制輻射的方向。
相控陣天線(xiàn)由許多輻射天線(xiàn)單元按一定結(jié)構(gòu)排列而成捏卓,其方向圖的形狀和指向由各單元上電流的相位和幅度決定
電掃描雷達(dá)主要形式:相位掃描雷達(dá)? 頻率掃描雷達(dá) ?數(shù)字波束 形成(DBF)
陣列天線(xiàn)常用的兩種形式是線(xiàn)陣列和面陣列
輻射單元可以是偶極子极祸、開(kāi)口波導(dǎo)或任何其它類(lèi)型的天線(xiàn)(微帶天線(xiàn)、八木天線(xiàn)等)
相位掃描:
將上式取絕對(duì)值并歸一化怠晴,得陣列的方向函數(shù)為:
天線(xiàn)副瓣高 遥金,有什么壞處?
答:容易被偵察蒜田、發(fā)射能量浪費(fèi)多稿械、容易被干擾
如何降低天線(xiàn)副瓣?
答:空間加權(quán) (天線(xiàn)單元幅度加權(quán))
偏離法線(xiàn)時(shí)的方向性函數(shù):
在掃描平面內(nèi)冲粤,隨掃描波束離開(kāi)法線(xiàn)方向美莫,半功率主瓣寬度將如何變化?
答:變窄
? 在掃描平面內(nèi)梯捕,隨掃描波束離開(kāi)法線(xiàn)方向厢呵,半功率主瓣寬度將變寬,波瓣寬度近似與
?成正比傀顾;
? 天線(xiàn)增益隨 的增大而減小
按天線(xiàn)陣元是否有發(fā)射機(jī)襟铭,分成兩種形式:
1)無(wú)源 相控陣列,整個(gè)天線(xiàn)共用一個(gè)發(fā)射機(jī)短曾;
2)有源 相控陣列寒砖,每個(gè)(或一組)天線(xiàn)陣元共用一個(gè)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)(T/R 組件 )。
饋電網(wǎng)絡(luò)具有射頻波束形成的功能嫉拐,以 實(shí)現(xiàn)無(wú)源相控陣?yán)走_(dá)的多波束(和波束哩都、差波束 )
? 饋電網(wǎng)絡(luò):功率分配(合成)器
喇叭和空氣介質(zhì)(稱(chēng)之為 空間饋電 )
無(wú)源 相控陣?yán)走_(dá)主要有 什么不足?
答:發(fā)射信號(hào)損耗大
有源相控陣?yán)走_(dá)
每一單元(或一組單元)接有一發(fā)射機(jī)/ 接收機(jī)前端(即T/R 組件)婉徘。
由于其天線(xiàn)陣包含了大量的有源部件漠嵌,所以被稱(chēng)之為有源相控陣?yán)走_(dá)
工作過(guò)程:
在發(fā)射方向上的目標(biāo)回波信號(hào)經(jīng)天線(xiàn)單元接收后璃赡,由T/R 組件中的LNA 放大并送子陣網(wǎng)絡(luò)相加,相加后的多通道信號(hào)送波束形成網(wǎng)絡(luò)献雅,形成和信號(hào)、方位差信號(hào)塌计、仰角差信號(hào)挺身,經(jīng)3 通道接收機(jī)放大變換送信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行檢測(cè),然后將目標(biāo)信息通過(guò)接口設(shè)備送計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理锌仅,形成目標(biāo)軌跡在顯示器上顯示章钾。
雷達(dá)控制器根據(jù)雷達(dá)的功能和目標(biāo)環(huán)境自適應(yīng)的控制雷達(dá)的工作方式(搜索和跟蹤方式) 和波束指向 。
波束形成網(wǎng)絡(luò):
模擬 :簡(jiǎn)單可靠热芹,但形成的波束固定贱傀,靈活性差,不容易實(shí)現(xiàn)多波束
數(shù)字波束形成(DBF):復(fù)雜伊脓、受信號(hào)帶寬限制府寒,但形成的波束靈活可變,可自適
應(yīng)處理(抗干擾)
有源相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點(diǎn):
? 發(fā)射機(jī)效率高
? 發(fā)射报腔、接收插入損耗低株搔,探測(cè)距離遠(yuǎn)
? 可靠性高
? 能兼容陣列信號(hào)處理
? 更靈活的雷達(dá)資源管理
缺點(diǎn):研制、調(diào)試復(fù)雜纯蛾,成本高
T/R組件和移相器
發(fā)射:功放 飽和放大
接收:增益可控制
移相器應(yīng)該能快速地改變相移纤房,根據(jù)使用材料可分為:鐵氧體移相器、鐵電陶瓷移相器翻诉、半導(dǎo)體二極管移相器炮姨、分子極化控制移相器等
數(shù)字開(kāi)關(guān)式移相器:? 改變相移量的最基本的方法是改變傳輸線(xiàn)的長(zhǎng)度
不同長(zhǎng)度傳輸線(xiàn)間轉(zhuǎn)接有兩種基本形式:
并聯(lián)式
級(jí)聯(lián)式
與機(jī)械掃描雷達(dá)相比,電掃描雷達(dá)優(yōu)點(diǎn):
? 波束 掃描靈活碰煌、 快捷
? 天線(xiàn)無(wú)需機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn) 對(duì)多目標(biāo)的同時(shí)搜索和跟蹤
? 相控陣?yán)走_(dá)抗干擾能力強(qiáng) 舒岸, 波束 指向不變情況下可跳頻抗干擾
相控陣?yán)走_(dá) 的主要不足 是什么?
答:成本高
頻率掃描雷達(dá):
?通過(guò)改變雷達(dá)的工作頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)波束掃描拄查,不是靠移相器改變相位吁津,而是通過(guò)延遲線(xiàn)來(lái)產(chǎn)生相位差的
頻率掃描天線(xiàn)的缺點(diǎn)是?
答:抗干擾能力差
數(shù)字波束形成(DBF )技術(shù)
? 波束形成是指在特定的方向上形成主瓣波束堕扶,接收有用信號(hào)碍脏,抑制來(lái)自其它方向的干擾信號(hào)
? 波束形成方法:
? 模擬方法 :在 射頻或中頻合成網(wǎng)絡(luò),形成多波束困難
? 數(shù)字波束形成(DBF)稍算,數(shù)字移相加權(quán)形成波束典尾,可形成多波束(容易),可進(jìn)行
DBF雷達(dá)特點(diǎn):
? 自適應(yīng)波束形成(抑制副瓣方向的干擾)
? 能產(chǎn)生密集多波束
? 方便實(shí)施陣列單元方向圖校準(zhǔn)
? 易實(shí)現(xiàn)超低旁瓣
? 可獲得超角分辨率(空間譜估計(jì))
? 便于進(jìn)行靈活的時(shí)間管理
? 適合于多站(基地)工作(圖示)
未來(lái)雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù):
(1)寬帶接收與發(fā)射
由于 集成和封裝技術(shù)的發(fā)展使多通道發(fā)射和接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成為可能糊探,并可在發(fā)射/ / 接收時(shí)在不同方向上采用準(zhǔn)同時(shí)波束钾埂。寬帶收發(fā)和高質(zhì)量模數(shù)變換技術(shù)的迅速發(fā)展將推動(dòng)雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展
(2)陣列 天線(xiàn)技術(shù)
? 目前廣泛采用有源相控陣天線(xiàn)陣河闰,未來(lái)可能采用甚寬帶過(guò)采樣陣列實(shí)現(xiàn)與電子戰(zhàn)和通信系統(tǒng)的共用孔徑,此 共用孔徑可置于平臺(tái)的不同位置而成為“靈巧蒙皮( 共形天線(xiàn) ) ”
? 在寬帶分布和瞄準(zhǔn)上則采用真實(shí)時(shí)間延遲TTD而不用相位加權(quán)來(lái)實(shí)現(xiàn)
稀疏陣好處 :角度 掃描范圍大褥紫,相對(duì) 帶寬 寬姜性,發(fā)射 波束副瓣 低,成本 低
?(3)自適應(yīng)信號(hào)處理
空時(shí)自適應(yīng)處理發(fā)展很快髓考。對(duì)于運(yùn)動(dòng)平臺(tái)部念,由于雜波回波的多普勒擴(kuò)展,其最小可探測(cè)目標(biāo)的徑向速度受到限制,需要空時(shí)自適應(yīng)處理:利用二維多普勒-角度處理,若已知在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上雜波回波的多普勒頻率與它們的到達(dá)角直接相關(guān)氨菇,那么便可探測(cè)慢速運(yùn)動(dòng)的目標(biāo) 儡炼。
第七章 、合成孔徑雷達(dá)
提高雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的分辨率查蓉,哪個(gè)方向獲得高分辨率困難乌询?
答:方位向
雷達(dá)目標(biāo)一維距離向:
高距離分辨雷達(dá):信號(hào)帶寬幾百M(fèi)Hz ~幾GHz, 豌研,
距離上高分辨率妹田,分辨率亞米級(jí)
目標(biāo)不再 是“點(diǎn)” 目標(biāo),而是多個(gè)散射點(diǎn)沿距離向的投影
目標(biāo)一維距離像:對(duì)目標(biāo)物理結(jié)構(gòu)聂沙、形狀的一維映射秆麸,與目標(biāo)散射點(diǎn)分布及雷達(dá)觀(guān)察目標(biāo)的角度
一維距離像目標(biāo)識(shí)別
從原始回波中提取極點(diǎn)矢量
與目標(biāo)極點(diǎn)矢量庫(kù)中的矢量相關(guān),取最大相關(guān)系數(shù)與門(mén)限比較及汉,超過(guò)則認(rèn)為是該目標(biāo)
合成孔徑雷達(dá) 能夠在目標(biāo) 距離向和方位向同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨 成像
距離向高分辨是通過(guò)發(fā)射大時(shí)間帶寬積的線(xiàn)性調(diào)頻(LFM 沮趣,或非線(xiàn)性調(diào)頻)脈沖信號(hào),通過(guò)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮實(shí)現(xiàn)
距離向分辨率靠帶寬坷随,方位分辨率與以下哪個(gè)因素?zé)o關(guān)房铭?
答:目標(biāo)大小
利用雷達(dá)與目標(biāo)之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),通過(guò)信號(hào)處理技術(shù)將多次照射小天線(xiàn)綜合成大口徑天線(xiàn)來(lái)提高方位分辨率
雷達(dá)不斷地移動(dòng)小天線(xiàn)在依次經(jīng)過(guò)的各個(gè)位置(相當(dāng)于大天線(xiàn)各個(gè)單元的位置)發(fā)射寬帶信號(hào)并采集存儲(chǔ)?
記錄到足夠數(shù)量的數(shù)據(jù)(合成孔徑足夠大)后 温眉,對(duì)被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同相疊加處理( 匹配接收 )
SAR二維成像數(shù)據(jù)處理示意圖:
SAR信號(hào)處理流程圖:
距離向地面分辨率:
載機(jī)勻速飛行缸匪,地面固定目標(biāo)回波的多普勒頻率如何變化?
答:近似線(xiàn)性降低
SAR方位向理論分辨率
合成孔徑雷達(dá)成像算法:
? R-D? (距離- 多普勒)算法
? C-S ( ( Chirp Scaling? )算法
變換 線(xiàn)性調(diào)頻尺度的精密成像算法
R-D算法:
SAR工作方式:
關(guān)于單基地雷達(dá)的表述有哪些类溢?
答:生存能力比較弱凌蔬、易受電磁干擾、易受反輻射武器攻擊闯冷、不能對(duì)付外形隱身
多基地雷達(dá):
雙基地砂心、多基地雷達(dá)工作需要滿(mǎn)足的條件:
答:空間同步、時(shí)間同步蛇耀、頻率與波形同步辩诞、增益不需要同步
雙基地雷達(dá)特點(diǎn):?
(1)與單基地雷達(dá)最根本的差別是結(jié)構(gòu)上的不同:雷達(dá)接收和發(fā)射設(shè)備分置
(2)正常工作必須滿(mǎn)足 “ 三大同步 ” ,即空間同步纺涤、時(shí)間同步和信號(hào)(頻率译暂、波形)同步
(3)雙基地雷達(dá)定位通過(guò)測(cè)量目標(biāo)回波的到達(dá)時(shí)間(TOA ),與到達(dá)角(DOA)抠忘,解雙基地
(4)收、發(fā)不共用天線(xiàn)外永,收崎脉、發(fā)天線(xiàn)的方向性只能分別單程利用,副瓣雜波的影響較大
?(5)收伯顶、發(fā)天線(xiàn)之間不需要 收發(fā)開(kāi)關(guān)或環(huán)行器,減少了系統(tǒng) 損耗
?(6)多數(shù)情況下 荧嵌,雙基地雷達(dá)的雜波區(qū)域和雜波強(qiáng)度較小
?(7)目標(biāo)回波的多普勒頻率是收、發(fā)站與目標(biāo)位置及目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度的復(fù)雜函數(shù)
空間同步:
時(shí)間同步:
目的 :從 發(fā)射機(jī)向接收機(jī)提供發(fā)射脈沖的時(shí)間基準(zhǔn) 砾淌,測(cè)距需要
時(shí)間同步方法:
1 )利用數(shù)據(jù)傳輸通道
2 )用原子鐘,或用GPS(北斗二代)穩(wěn)頻的時(shí)鐘
信號(hào)(頻率谭网、波形)同步:
目的:實(shí)現(xiàn)匹配接收汪厨,包括頻率和波形同步,頻率愉择、波形捷變雷達(dá)工作必須
信號(hào)同步方法 :
1 )利用數(shù)據(jù)傳輸 通道發(fā)送波形劫乱、頻率碼
2 )在發(fā)射站和接收站各設(shè)一個(gè)高穩(wěn)定的 時(shí)鐘(原子鐘、銫鐘)锥涕,或GPS北斗二代穩(wěn)頻的時(shí)鐘
雷達(dá)方程:
回波的多普勒頻移
除了利用自己雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行探測(cè)衷戈,能否利用其它輻射源(如各種廣播、衛(wèi)星信號(hào))的信號(hào)進(jìn)行探測(cè)层坠?
答:可以
外輻射源雷達(dá)基本概念
? 以民用發(fā)射設(shè)備或我方殖妇、敵方雷達(dá)作為照射源 ,通過(guò)接收目標(biāo)的散射回波實(shí)現(xiàn)對(duì)被
監(jiān)視區(qū)域內(nèi)目標(biāo)的探測(cè)和跟蹤破花。也稱(chēng)為機(jī)會(huì)照射源
華盛頓大學(xué)的MRR:利用調(diào)頻廣播輻射源的雙(多)基地雷達(dá)
美國(guó)的“靜默哨兵”SS3