雷达通信课件:第四章 雷达监视系统.ppt
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- 雷达通信课件:第四章 雷达监视系统 雷达 通信 课件 第四 监视 系统
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1、 雷达监视系统 雷达 利用物体对电磁波的反射特性来发现目标并测定目标的距离、方位、高度及速度等参数的设备。一、雷达的发展:1、1934年,海军研究室拍摄了第一张来自飞机的短脉冲回波照片;2、1935年,验证了对飞机目标的短脉冲测距;3、1937年,第一部雷达在英国建成;4、1941年,陆军通信兵预警雷达探测到了日本飞机对珍珠港的入侵;5、50年代末,航空与航天技术的发展,飞机、导弹、人造卫星等采用雷达作为探测和控制的手段;6、60年代研制的反洲际导弹系统对雷达提出了更高的要求;7、近30年来,雷达的性能日益提高而应用范围也持续拓宽。二、雷达概述(一)雷达的种类按雷达应用分类: 军用雷达 民用雷
2、达军用雷达分类: 1、预警雷达(超远程雷达) 2、搜索和警戒雷达 3、引导指挥雷达(监视雷达) 4、火控雷达 5、制导雷达 6、战场监视雷达 7、机载雷达 8、无线电测高仪 9、雷达引信民用雷达: 1、气象雷达 2、航行管制雷达 3、宇宙航行雷达 4、遥感按雷达波形分类: 1、脉冲雷达 2、连续波雷达 3、脉冲压缩雷达 4、 编码雷达按工作频率分类按工作频率分类 1、按波长称呼: 米波雷达 分米波雷达 厘米波雷达 毫米波雷达 2、按波段代号: L波段雷达 S波段雷达 X波段雷达等测量目标的测量: 1、测高雷达 2、两坐标雷达 3、三坐标雷达 4、测速雷达 5、目标认别雷达(二)雷达的工作原理*
3、1、测距 Rctr/2 c-电磁波传播速度 tr-电磁波传播时间2、测方位目标角位置的测定,主要指方位角或仰角的测定。 在雷达技术中测量这两个角位置基本上都是利用天线的方向性来实现的。雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内,当天线波束轴对准目标时,回波信号最强,当目标偏离天线波束轴时回波信号减弱,根据接收回波最强时的天线波束指向,就可确定目标的方向,这就是角坐标测量的基本原理。波束越窄,方位越精确 3、测速度 当目标和雷达站之间存在相对速度时,接收到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一个频移,即多卜勒频移: fd=2vr/ 当目标向雷达站运动时,vr0,回波载频提高;反之,vr1,则: R处的波
4、束内的功率密度1为: 202(/)4tPW mR目标等效回波面积为的反射功率为P: 相同原理,在雷达天线横界面积内,接收到的回波功率密度为2,则: 横截面积为Ar的天线有效接收面积内,接收到的功率为Pr为: 说明:当接收信号功率最小(为接收机门限)时,要使作用距离增加一倍,发射功率必须增加16倍;若发射功率增加一倍,作用距离只增加19。 根据天线理论,天线的增益Gr和Ar之间的关系为: 则接收功率为: 从以上两式可以看出,当天线面积不变,波长增加时,天线的增益下降,导致作用距离减小;当天线的增益不变,波长增加时,则要求天线面积亦应加大,有效反射面积就加大,其结果是作用距离增加。 雷达作用距离与
5、脉冲重复频率(雷达作用距离与脉冲重复频率(PRFPRF)的关系)的关系 脉冲长度:脉冲信号的持续时间米波:2050s厘米波:0.52sATC雷达:0.0510s脉冲宽,能量多,作用距离远。脉冲窄,回波在PPI上显示时间短,相近目标易区分,距离分辨率高。 PRF与作用距离的关系 : PRF过小(PRI过大),单位时间从目标反射回来的回波少,PPI上回波不影响对远距离目标的观测;PRF多高(PRI过小),若PRI9分贝-回答P1-P20分贝-抑制0分贝P1-P29分贝-可能抑制或回答三、机载应答机系统(一)组成 1、应答机 2、控制盒 3、天线(二)应答信号脉冲结构F1-F2:20.3微秒,框架脉
6、冲C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4:信息脉冲X:扩展脉冲SPI:识别脉冲(三)应答脉冲编码格式1、飞机代号的编码格式 编码顺序: A B C D A1 A2 A4 B1 B2 B4 C1 C2 C4 D1 D2 D4 每组脉冲标有字母的尾标4、2和1,尾标数字相加之和,就是该所选的数字。如A脉冲为7时,7421。 由于4组编码脉冲具有八进制数字,故可给出844096个编码;*其中有几个代码号是ICAO规定在特殊情况下在A模式使用的; 7700-用于飞机处于紧急状态 7600-用于飞机通信设备失效 7500-用于飞机受到非法干扰(如飞机被劫持)*举例:33422、飞机高度的编码格
7、式高度信息来源机载气压编码式高度表 高度标准QNE、QNH、QFE 编码顺序: D A B CD1 D2 D4 A1 A2 A4 B1 B2 B4 C1 C2 C4 高度增量8000FT 高度增量500FT 高度增量100FT 8 16 5 = 640编码范围1000ft到62700ft(相当于304到19111米)举例:1、28200ft 查表 查表2、28400ft 查表 查表三、二次雷达的主要性能指标(一)地面雷达的主要性能指标1、发射机 询问频率 询问重复频率 询问功率2、接收机3、天线 极化方式 天线增益 波束宽度 转速 (二)机载应答机的性能指标1、应答码 2、发射脉冲功率3、转发
8、时间4、应答器天线 极化方式 辐射格式 波束宽度 四、二次雷达的特点*(一)二次雷达较一次雷达的优点有: 1、不受目标有效反射面积的限制,回答脉冲比一次雷达回波强很多,便于录取信号和进行自动跟踪; 2、询问和回答信号的格式和频率是不同的,消除了地面杂波和气象反射的干扰; 3、能够用事先编排好的代号为多达4000多架飞机进行准确的识别和特殊的位置的识别; 4、能够提供准确的飞机即时飞行高度; 5、接收询问信号和发射回答信号之间有一个固定的短时延时(3微秒)间隔,在收到旁瓣抑制(SLS)信号时,抑制应答机的回答,避免荧光屏上出现假目标。(二)二次雷达的缺点* 1、有效作用区内,应答机均可作近似同步
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