民机通信导航与雷达 第七章 空中交通管制应答机

图7-3 二次雷达图像举例
图7-4为一种实际的航管二次雷达显示 画面。这种显示器称为综合显示器， 它除了可以显示上述目标的图像、代 码、高度及其他信息外，还可以显示 地图背景及必要的标志和字符，可以 显示飞机的航迹等信息。图中，虚线 表示航空管制区域；双线表示航路和 走廊，中央的双线图形表示出机场跑 道的位置和方向；单线表示小航路， 在航路上的小点代表导航台的位置， 图7-4 一种实际航管雷达显示画面 其他小点是地标；与一次雷达显示器相同，为了便于判别飞机 的距离与方位，显示器上显示有同心圆形的距离标志圈和代表 方位的方位射线。
空中交通管制系统可分为数据获取系统，数据远距传输系统， 数据处理显示系统和空地通信系统。
空中交通管制应答机（ATC TRANSPONDER）是保证飞机 在繁忙空域中飞行和进行着陆过程中的安全的重要设备之一。它 的功用是向地面管制中心报告飞机的识别代码和飞机的气压高度。 现代机载应答机则是机载防撞系统的主要组成设备之一，它可以 利用数字形式传送更为广泛的信息。机载应答机是和地面二次雷 达配合工作的，所以有时候把它叫做二次雷达应答机。
第一节 雷达信标系统的基本工作原理
空中交通管制雷达信标系统也可以称为航管二次监视雷达系统。 通常，把系统的地面二次监视雷达简称为二次雷达。
❖一、空中交通管制
空中交通管制通常分为终端区空中交通管制与航路（走廊） 空中交通管制。对我国民航而言，通常所指的是以机场为中心 的大约150km范围终端区中的空中交通管制，
2．干扰杂波较少
雷达信标系统的接收频率与发射频率不同，各种地物、气象 目标对1030MHz发射信号的反射信号，不会被频率为 1090MHz的接收机所接收，因此二次雷达基本上没有上述杂波 干扰。这是与一次雷达不同的。
3．不存在目标闪烁现象
二次雷达回波是机载应答机主动辐射的信号形成的，不是目 标反射能量形成的，因而与目标的反射面积无关，不存在由于目 标姿态变化及散射所引起的回波忽强忽弱而导致的闪烁现象。虽 然飞机机动飞行时可能会暂时遮挡住应答机天线而造成回波的瞬 时中断，但这种情况不是经常出现的。
❖（三）雷达信标系统的特点
1．发射功率较小
在覆盖范围相同的条件下，二次雷达系统的发射功率要比一次 雷达小得多。例如，当作用距离为370km时，工作于同一波段 的一次雷达应具有约2500kw的脉冲功率，而二次雷达仅需 2.5kw的脉冲询问功率。相应地，二次雷达及应答机的接收灵敏 度也可以比一次雷达的低一些。
1．二次雷达的工作方式
二次雷达的工作方式与一次雷达不同，它是由地面二次雷 达——询问器与机载应答器配合，采用问答方式工作的。
地面二次雷达发射机产生询问脉冲信号由其天线辐射；机载 应答机在接收到有效询问信号后产生相应的应答信号发射；地面 二次雷达接收机接收这一应答信号，在进行一系列处理后获得所 需的飞机代码等信息。可见，二次雷达系统必须经过二次雷达发 射机与机载应答器发射机的两次有源辐射（询问与应
3．二次雷达信息
目前，航管二次雷达系统可以获得的信息主要是： （1）飞机的距离与方位信息； （2）目标的识别信息，及飞机（军用或民用）的代码； （3）飞机的气压高度信息； （4）一些紧急警告信息，如飞机发生紧急故障、无线电通信失 效或飞机被劫持等。
➢图7-3是一种典型的显示图像。图中弧形显 示图像为装备有应答机的飞机回波图像；点 形图像则为没有装备应答机的飞机的图像。 弧形图像旁的二层数字显示中的上层为飞机 的代码信息，下层为飞机的气压高度信息。 当弧形图像闪烁时，表示该飞机遇到了紧急 情况。加粗、增辉的图像为按下识别按钮发 射SPI脉冲时所产生的图像。
答各一次），才能实现其功能。 在同时装备有二次雷达与一次雷达的空中交通管制系统中，
通常总是使二次雷达与一次监视雷达协同工作。二次雷达的条形 天线安装在一次雷达天线上方，二者同步扫掠。见图7-1。二次 雷达与一次雷达共用定时电路与显示终端，以实现同步工作。
图7-1 二次雷达与一次雷达
2．二次雷达系统的组成及工作概况 二次雷达系统的组成方框图如图7-2所示。图中虚线左侧为地
化学？
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空中交通管制，其目的是有序地组织和实施空中交通，防止 飞机相撞，保证飞行安全，同时提高航空交通繁忙空域，主要是 中心机场的利用效率。
空中交通管制所依赖的技术基础是空中交通管制系统。一般， 空中交通管制系统可以分为数据获取系统、数据远距传输系统、 数据处理显示系统和空地通信系统。
❖二、一次雷达与二次雷达
（一）一次监视雷达
地面一次监视雷达（PSR）的工作方式与机载气象雷达相似， 是依靠目标对雷达天线所辐射的射频脉冲能量的反射而探测目 标的。以一定速率在360°范围内旋转扫掠的天线，把雷达发射 信号形成方向性很强的波束辐射出去，同时接收由飞机或其他 目标反射回来的回波能量，以获取目标的距离、方位信息，监 视空域中飞机的存在及活动情况。
面二次雷达——询问器，右侧为机载应答机。由图可见，地面二 次雷达包括发射电路、编码器及接收电路；机载应答机也是由接 收电路、译码器、编码器和发射电路等电路组成的。
二次雷达发射机在编码器的控制 下，产生一定模式的询问脉冲对信号。 通过它的条形方向性天线辐射。在其 天线波束照射范围内的机载应答机对 所接收到的询问信号进行接收处理与 图7-2 雷达信标系统简化方框图 译码识别，如果判明为有效的询问信号，则由应答机中的编码电 路控制发射电路产生应答发射信号发射。应答信号被地面二次雷 达天线接收后，经过接收电路、译码电路的一系列处理，将所获 得的信息输往数据处理与显示系统。
地面一次监视雷达通常工作于L波段（1000—2000MHz） 和S波段（2000—4000 MHz），具有很强的脉冲功率，其探 测距离可达400km或更远，因而其发射设备和天线都相当庞大。
❖（二）二次雷达系统
二次雷达工作于Ｌ波段，其询问发射频率为 1030 MHz，接 收频率为 1090MHz，作用距离与配合工作的一次雷达相适应， 但发射功率远低于一次雷达。