雷达原理第7章 角度测量.ppt
《雷达原理第7章 角度测量.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《雷达原理第7章 角度测量.ppt(67页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第 7 章 角度测量,理解测角的基本原理; 了解天线波束的扫描方法;,主要内容及基本要求,7.1 测角概述,确定目标的空间位置必须,测距,目标的方位角 高低角(俯仰角),测角的物理基础 (1)电波在均匀介质中传播的直线性 (2)雷达天线的方向性,直线性 :理想情况 实际情况 修正:近距离,远距离,方向性: 半功率波束宽度(角度分辨率) 副瓣电平(抗干扰性能) 雷达测角的性能评价 测角范围、测角速度、测角准确度或精度和角分辨力。 测量角坐标方法:振幅法,相位法 天线对准目标后才有明显的回波(天线扫描),7.2 测角方法与比较,7.2.1 相位法测角,1基本原理,相位法测角方框图,设两高频信号为,
2、u1=U1 cos (t-) u2=U2cos (t),本振信号为,uL=ULcos (Lt+L),为两信号相位差;L为本振信号初相。,uI1=UI1cos(-L)t-L,u2与uL差频得,uI2=UI2cos(-L)t-L,u1和uL差频得,相位法测角方框图,二极管相位检波器电路及矢量图 (a) 电路; (b) U2U1; (c) U2=1/2U1,相位检波器两输入信号为,u1=U1cos (t-) u2=U2cos (t-90),当选取U2U1时, 由矢量图 (b)可知,故相位检波器输出电压为,当选取1/2U1=U2时,相位检波器输出特性 (a)U2U1; (b)U2=1/2U1,2 测角
3、误差与多值性,采用读数精度高(d小)的相位计。 减小/d值(增大d/值)。 当=0时测角误差d最小。的范围有一定的限制。,减少误差的方法:,增大d/虽可提高测角精度, 但会带来测角模糊,三天线相位法测角原理示意图,7.2.2 振幅法测角,1. 最大信号法,回波脉冲最大值,即为目标所在处,特点:测量方法简单 信噪比高,作用距离远 最强点不易判断,测量精度不高 (半功率角20) ,存在量化误差 不能用于自动测角,2. 等信号法,等信号法测角 (a) 波束;(b)K型显式器画面,设天线电压方向性函数为F(), 等信号轴OA的指向为0, 则波束 1、2 的方向性函数可分别写成:,F1()=F(1)=F
4、(+k-0) F2()=F(2)=F(-0-k),k为0与波束最大值方向的偏角。,波束1接收到的回波信号u1=KF1()=KF(k-t), 波束2收到的回波电压值u2=KF2()=KF(-k-t)=KF(k+t), t为目标方向偏离等信号轴0的角度。,处理方式 (1) 比幅法,根据比值的大小可以判断目标偏离0的方向, 查找预先制定的表格就可估计出目标偏离0的数值。,(2) 和差法: 由u1及u2可求得其差值(t)及和值(t),()=u1()-u2()=KF(k-t)-F(k+t),在等信号轴=0 附近,(t)=u1()+u2()=KF(k-t)+F(k+t),在0附近可近似表示为,(t)2F(
5、0)k,归一化的和差值,/正比于目标偏离0的角度t, 故可用它来判读角度t,和差法测角,等信号法的特点:,(1) 测角精度比最大信号法高(半功率角2) (2) 可用于自动测角。 (3) 测试系统复杂 (4) 作用距离相对较小,7.3 天线波束的扫描方法,7.3.1 波束形状和扫描方法,1. 扇形波束,(a) 地面雷达; (b) 机载雷达,余割平方形,2. 针状波束,针状波束扫描方式 (a) 螺旋扫描; (b) 分行扫描; (c) 锯齿扫描,7.3.2 天线波束的扫描方法,1. 机械性扫描,移动反射体,移动馈源,整体移动,机械扫描特点: 简单,机械惯性大,扫描速度慢,2. 电扫描,相位扫描法、频
6、率扫描法、时间延迟法等。,相位扫描法,N元直线移相器天线,按等比级数求和并运用尤拉公式,容易看出, 当=时, 各分量同相相加, 场强幅值最大, 显然,故归一化方向性函数为,图 一维相扫天线简图,2. 栅瓣问题 将与波束指向0之间的关系式=(2/)d sin0代入式,当(Nd/)(sin-sin0)=0, , 2, , n(n为整数)时, 分子为零, 若分母不为零, 则有F()=0。而当(d/)(sin-sin0)=0, , 2, , n(n为整数)时, 上式分子、分母同为零, 由洛比达法则得F()=1, 由此可知F()为多瓣状。,图 7.15 方向图出现栅瓣,出现栅瓣将会产生测角多值性。,3.
7、 波束宽度,(1)波束指向为天线阵面法线方向时,通常波束很窄, 较小, sind/)sin(d/)sin, 上式变为,2) 波束扫描对波束宽度和天线增益的影响,扫描时, 波束偏离法线方向, 00, 因波束窄-0较小,sin-sin0=sin(-0)cos0-1-cos(-0)sin0,0越大, 波束变得愈宽,移相器,(1)PIN二极管移相器 利用PIN二极管正反偏压下的阻抗变化配以一定电路可以实现不同的相移量。 特点:相移速度快,重量轻,体积小,设计灵活。 类型:模拟和数字。 (1)开关型(2)负载型(3)反射型,开关型原理: 利用PIN二极管的通断,改变微波信号的传输路径,取得不同的相位延时
8、。,3dB定向耦合器型 相移量很大,设计自由,负载型 利用PIN管正向反向偏置时不同的阻抗形成移相。 带宽比开关型要大,但是随着相移量的增加,其带宽会显著降低,不能用于大角度相移。,PIN移相器的总体特点:频带较窄,插损大,(2)铁氧体移相器,其基本原理是利用外加直流磁场改变波导内铁氧体的导磁系数, 因而改变电磁波的相速, 得到不同的相移量。 主要特点: 承受功率高,插入损耗较小,带宽较宽,但是所需的激励功率较大,响应时间长,较为笨重。,(3)数字移相器,移相量不连续,便于控制。,频率扫描,频扫直线阵列,改变输入信号频率f, 则g改变, 也随之改变, 故可实现波束扫描。 这里用具有一定长度的传
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 雷达原理第7章 角度测量 雷达 原理 角度 测量
链接地址:https://www.31doc.com/p-2547060.html