浮空器雷达设计论文:一种浮空器雷达频率源激励产生器及改善因子分析
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浅谈浮空器雷达载荷发展摘要:浮空器雷达载荷是以系留气球以及飞艇等浮空器为主要载体,具备动力系统,可在遥控或自动控制模式下于空中长时间工作的一种现代化雷达升空平台以及监控系统。
具有不受地面气流、地球曲率等因素干扰影响的性能优势,在军事领域中得到广泛应用,也是当前我国国土防空探测网络体系的主要构成部分。
本文对浮空器雷达载荷系统的未来发展趋势、国外相关研制计划,以及在军事领域中的应用价值进行阐述,以供参考。
关键词:浮空器;雷达载荷;未来发展;军事应用一、浮空器概述浮空器作为一种以飞艇等浮空器为主要载体、具备动力系统的高空情报监视与武器平台,在军事领域具有滞空时间长、使用成本低、任务载荷大、生存能力强等应用优势,在军事领域中的雷达对抗、超视距侦察预警、来袭导弹防御、干扰敌方信息交换、掩护军事作战行动、完成航母编队防空探测预警等方向中均展露出广阔的应用前景,重要性不言而喻。
以浮空器滞空能力为例,美军所研制JLENS浮空器以及配套雷达载荷系统平台外的电源供给方式,可以在临近空间连续30d执行巡航导弹探测跟踪、广域监视等任务。
而浮空器的基本组成部分如图1所示。
图1—浮空器的基本组成二、国外主要浮空器雷达载荷研制计划1.JLENS计划JLENS技术为近年来美国所提出的一项低成本浮空器雷达载荷系统研制技术,系统主要负责超视距监测、跟踪锁定来袭巡航导弹,并向己方防控系统提供预警服务与目标信息,便于打击、拦截来袭巡航导弹。
目前JLENS浮空器雷达载荷系统以投入使用,初步形成了一定的作战能力。
该系统由两个系留浮空器以及配套的精确跟踪照射、远程搜索监视雷达装置组成。
在浮空器上升至一定高度后,即可有效克服地表障碍物以及地球曲率对雷达装置所造成的遮挡干扰影响,并对半径为300km范围内的底孔来袭巡航导弹进行识别、超视距监测与跟踪锁定,自动化生成所处空域综合势态图。
随后,基于势态图与目标信息,MEADS等导弹防御系统对来袭导弹进行拦截打击。
一种改进后的浮空器气动性分析张永刚(广州民航职业技术学院 广东广州 510403)摘要:浮空器是一种利用氢气或氦气,依靠自身浮力升空的航空器。
浮空器具有成本低、驻空时间长、载荷能力大等突出优点,应用范围十分广泛。
该文以一种典型浮空器为研究对象,建立浮空器的有限元模型,再利用流固耦合的方法进行仿真计算,模拟出在一定风场条件下气球的空中姿态。
对比其他结构类型的浮空器仿真数据,验证了此类浮空器在性能上的先进性。
通过仿真数据也能找到浮空器结构的薄弱点,可以为后续进一步研究提供重要依据,未来还将利用气动仿真技术深入分析浮空器的其他特性,力争把浮空器应用到更多领域当中。
关键词:浮空器 流固耦合 气动仿真 有限元模型中图分类号:V21文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2023)17-0052-04 Analysis of the Aerodynamic Characteristics of anImproved AerostatZHANG Yonggang(Guangzhou Civil Aviation College, Guangzhou, Guangdong Province, 510403 China)Abstract: The aerostat is an aircraft that uses hydrogen or helium and lifts off on its own buoyancy, with outstand‐ing advantages such as low cost, long dwell time and the large load capacity, and it has a wide range of applications. In this paper, a typical aerostat is taken as the research object, the finite element model of the aerostat is established, then the fluid-structure interaction method is used for simulation calculation, and the aerial attitude of the balloon under certain wind field conditions is simulated. Compared with the simulation data of other structural types of aerostats, the advanced performance of such aerostats is verified. The weak points of the structure of aerostats can also be found through simulation data, which can provide an important basis for follow-up further research. In the future, aerodynamic simulation technology will be used to deeply analyze other characteristics of aerostats and aero‐stats are striven to apply to more fields.Key Words: Aerostat; Fluid-structure interaction; Aerodynamic simu1ation; Finite element model根据工作原理的不同,浮空器可分为飞艇和气球两大类,系留气球是目前应用较为广泛的浮空器细分类型,是一种利用轻于空气的气体,如氢气或氦气,进而依靠大气浮力升空的航空器。
好浮空器优势分析及军事应用探讨摘要:浮空器作为一种新型、依靠大气浮力升空的飞行器,在军事领域中展露出广阔的应用前景,逐渐成为我国国土防空探测网络体系中的重要构成部分,在信息化、超视距现代军事战争中发挥出重要的空间战略作用,也是加强军队一体化与数字化作战能力的关键所在。
因此,为充分发挥浮空器应用效能,本文对浮空器的主要应用优势,以及在军事领域中的应用现状进行简要分析,以供参考。
关键词:浮空器;优势分析;军事应用一、浮空器的应用优势分析1.滞空时间长浮空器是一种比重轻于空气、主要依靠大气浮力升空的飞行器,具有较强结构性能,在不出现各类突发性问题的前提下,可在预定飞行高度停留几十天。
同时,浮空器以太阳能或氢氧燃料电池作为主要的动力及辅助能源,进一步延长了浮空器的滞空时间。
传统的无人机、高空侦察机等飞行器的滞后时间较短,受到技术与动力来源因素限制,需要消耗并携带大量的燃料,无法长时间滞空执行各项任务。
例如P-3C反潜机的续航时间为17.2h、捕食者B的续航时间为60h、E-2C预警机的续航时间为6h,远低于浮空器的平均与极限滞空时间。
2.使用成本低浮空器依靠辅助动力系统以及巨大的艇囊静升力升空,在升空过程中,无需如卫星配置昂贵的火箭发射装置,也不会如高空侦察机消耗大量的航空燃油,仅配置太阳能电池组以及再生式燃料电池即可。
因此,浮空器的使用成本被压缩至较低范围内,具有明显的经济优势。
从研发与制造角度来看,浮空器的结构相对较为简单,总体研发成本远低于各类有人驾驶侦察机的研制成本。
以美国所研制攀登者军用平流层飞艇为例,其造价成本仅为50万美元,仅为全球鹰高空长航无人侦察机造价成本的40%。
3.任务荷载大与其他无人侦察机等军用飞行器相比,多数型号浮空器的体积较大,长度超过150m,可在气囊中配置大型雷达天线,雷达天线的尺寸以及形状将不受空间因素的限制影响。
同时,浮空器还携带电子战设备、各类遥感器、通信设备以及目标追踪器等设备。
探讨气象雷达在浮空器保障中的应用随着科技的不断进步,气象雷达在现代浮空器保障中发挥着越来越重要的作用。
浮空器是一种悬浮在大气中的航空器,通常由氢气或热空气提供浮力。
它们被广泛用于气象观测、通讯和监测等领域。
在这些任务中,对天气状况的准确了解和预测至关重要,而气象雷达正是为这一目的而设计的。
本文将探讨气象雷达在浮空器保障中的应用,并对其前景进行展望。
气象雷达在浮空器保障中扮演了重要角色。
它们能够探测大气中的降水、雷暴和风暴等天气现象,帮助浮空器避开恶劣天气条件,确保其安全运行。
气象雷达还可以提供对大气环境的准确监测,为浮空器的目标定位和轨迹规划提供支持。
气象雷达在浮空器保障中的应用对于提高浮空器的安全性和可靠性具有重要意义。
气象雷达在浮空器保障中还可以为气象预报和灾害预警提供支持。
通过对大气中各种天气现象的探测和监测,气象雷达能够为天气预报和灾害预警提供准确的数据和信息。
这些信息不仅可以帮助浮空器及时调整航线和避开恶劣天气条件,还可以为天气预报和灾害预警提供重要的参考依据,有助于提前采取相应措施,保障人们的生命和财产安全。
值得注意的是,气象雷达在浮空器保障中的应用还有望在未来得到进一步的发展和完善。
随着气象雷达技术的不断进步和创新,其探测能力和精度将得到进一步提高,为浮空器提供更加可靠和精准的天气信息。
随着浮空器技术的不断成熟和发展,其应用领域也将进一步拓展,对气象雷达的要求和需求也将随之增加。
可以预见,气象雷达在浮空器保障中的应用前景将会更加广阔和光明。
气象雷达在浮空器保障中的应用对于提高浮空器的安全性和可靠性具有重要意义。
它们能够帮助浮空器避开恶劣天气条件,确保其安全运行;为气象预报和灾害预警提供重要的数据和信息;并且在未来有望得到进一步的发展和完善。
加强气象雷达技术研究和应用,促进其在浮空器保障中的应用,对于提升浮空器的运行效率和安全性,推动浮空器行业的发展,具有重要的现实意义和深远的战略意义。
探讨气象雷达在浮空器保障中的应用1. 引言1.1 研究背景气象雷达是一种利用雷达技术来探测大气中的气象信息的设备,是气象学中非常重要的工具之一。
随着航空航天技术的发展,浮空器在天气监测、灾害预警、军事侦察等领域的应用越来越广泛。
浮空器在高空悬停过程中面临着诸多挑战,如气象条件的变化、风暴的突袭等。
如何有效地利用气象雷达技术对浮空器进行保障,提高其在不同气候条件下的适应能力,是当前亟待解决的问题。
目前,虽然已有一些研究在气象雷达在浮空器保障中的应用方面取得了一些成果,但仍存在许多问题有待解决。
如何在保证监测准确性的前提下,降低气象雷达在浮空器上的体积和重量,以便更好地适应浮空器的要求;又如,如何实现气象雷达数据的实时传输和分析,以及如何将气象雷达与浮空器的其他传感器相结合,共同提高浮空器的监测效率等。
本文将探讨气象雷达在浮空器保障中的应用,分析其技术原理、需求分析、应用案例、优缺点以及未来发展趋势,旨在为提高浮空器在不同气象条件下的保障能力提供参考和借鉴。
1.2 研究意义气象雷达在浮空器保障中的应用是具有重要意义的。
浮空器在现代社会中的应用越来越广泛,特别是在科学研究、通信传输、灾害监测等领域扮演着越来越重要的角色。
浮空器在高空中运行过程中面临着复杂多变的气象条件,如风暴、降雨等,这些变化可能会对浮空器的运行和保障产生影响。
研究气象雷达在浮空器保障中的应用,可以帮助我们更准确地了解高空气象条件,为浮空器的运行提供更好的保障和支持。
2. 正文2.1 气象雷达技术概述气象雷达是一种广泛应用于气象预警和监测领域的雷达技术,利用雷达波束扫描大气中的湿度、风速、降水等信息。
气象雷达主要包括常规雷达和Doppler雷达两种类型。
常规雷达主要用于探测降水过程,其原理是利用雷达波束与雨滴的散射反射来识别降雨情况。
Doppler雷达则通过测量气象目标的径向速度来获取风场信息,有助于预测风暴的发展趋势。
气象雷达技术的发展已经取得了很大的进步,比如雷达分辨率的提高、探测范围的扩大、数据处理速度的加快等。
探讨气象雷达在浮空器保障中的应用
气象雷达是一种利用无线电波来探测大气中水汽、云、雨滴、冰雹等的仪器,具有广
泛的应用领域。
浮空器是指能在大气中悬停、移动、观测或通信的飞行器,常见的有气球、飞艇等。
气象雷达在浮空器保障中的应用主要包括以下几个方面。
气象雷达可以提供浮空器的预警信息。
浮空器在大气中悬停或移动时,面临着许多天
气变化的风险,如强风、暴雨等。
而气象雷达可以实时监测气象变化,并及时向浮空器提
供预警信息,使其能够及时采取应对措施,保障人员和设备的安全。
气象雷达可以提供浮空器的导航辅助。
浮空器在悬停或移动时,需要准确地知道自己
的位置和周围环境的变化。
而气象雷达可以通过探测大气中的水汽、云等信息,为浮空器
提供准确的导航辅助,帮助其更好地掌握环境变化,减少风险。
气象雷达还可以提供浮空器的目标探测。
浮空器在执行任务时,有时需要探测某些特
殊目标,如飞行器、船只等。
而气象雷达可以通过其高频的无线电波探测能力,帮助浮空
器准确地探测到这些目标,提供必要的信息支持。
气象雷达在浮空器保障中具有重要的应用价值。
通过提供预警信息、导航辅助、气象
数据和目标探测等功能,帮助浮空器更好地完成任务并保障人员和设备的安全。
在未来,
随着科技的进步和气象雷达技术的不断改进,相信其在浮空器保障中的应用会越来越广泛,为人们的生活和工作带来更大的便利。
探讨气象雷达在浮空器保障中的应用气象雷达是一种用来探测大气中物理特性的设备,能够测量降水,闪电,风速,风向,云层高度等信息,被广泛应用于气象和航空领域。
在无人机和气象探测器越来越普及的今天,气象雷达也被应用于浮空器保障中。
浮空器保障是一种新兴的技术,主要利用高空浮空器提供的高空平台来实现多领域的应用。
例如,利用浮空器在大气层边界层执行各种气象观测,以及利用太阳能产生的电能充电、推动浮空器飞行等。
而这些应用的关键在于对大气层的及时、准确地监测。
气象雷达可以帮助实现这一目标。
首先,它可以用来监测降水情况。
浮空器的高空位置使其能够更加准确地获取降水信息,而气象雷达则可以提供更完整的天气监测数据,包括降水类型、强度和分布等信息。
通过这些信息,可以更好地了解天气变化,从而更好地规划飞行计划和其他行动。
其次,气象雷达可以用来监测风向和风速。
风是浮空器飞行的主要因素之一,而气象雷达可以提供大气中风向和风速的实时测量数据。
这种信息对于浮空器在大气中的稳定性和安全性至关重要。
如果浮空器处于不稳定的气流中,它可能会受到外部压力的影响,导致偏离其预定的轨迹以及对其他浮空器产生影响。
因此,了解风向和风速变化对于确保浮空器安全至关重要。
此外,气象雷达还可以用来监测闪电活动。
雷击是危险的气象现象,会对大气层中的物理和化学特性产生影响,并可能导致电磁干扰和其他安全问题。
气象雷达可以监测到闪电的位置、频率和强度,从而帮助浮空器规划更安全的路径和飞行高度。
因此,气象雷达在浮空器保障中的应用可以提供关键的监测数据,帮助确保浮空器在大气层中的稳定性和安全性。
虽然还有很多工作需要做,包括开发更高精度的雷达系统以及改进天气预测模型,但是气象雷达的应用对于实现更多领域的浮空器保障确实有巨大的潜力。
雷达浮空器高效费比的战场监视平台摘要:雷达浮空器的优势要比普通的浮空器和固定翼飞机强大很多。
与直升机进行对比雷达浮空器除了具有非常广泛的侦查范围之外还能安装更大的孔径的雷达。
从而可以在工作性能中大大的提高雷达浮空器的灵敏程度,一次同时浮空器还能够为所承载的雷达提供更好的监测环境,为了能够使雷达持续的工作时间更加长便于控制工作。
雷达浮空器已经提高了工作性能,有效的工作时间已经不再受任何外界环境因素的影响了。
比如风速能够影响了传统雷达的工作了时间,但是雷达浮空器却没有让新型的雷达工作系统发生损坏。
关键词:雷达浮空器;效费;监视引言:从上世纪70年代初开始。
浮空器这种机器已经用于古老飞行器中的侦查工作了。
其实在50年代中期美国就已经让自己的海军在训练计划中第一次将雷达安装在军事训练的浮空器上,随着社会科技的不断发展和经济一体化的发展将雷达安装在军事训练的浮空器上已经变得越来越平常了。
并且安装雷达在各个机器上已经成为军事训练的常规手法。
另外安装雷达还可以预防本国领土的安全、空中预警、非法移民的控制等等。
一、雷达浮空器在工作中的优势1.1浮空器的具体工作性质雷达的浮空器与一些固定的飞机和其他的直升机相比,除了它的内部增大了雷达的监视范围还能够在浮空器的安装系统中来安装更大孔径的雷达,也就是说浮空器不仅能够扩大雷达的监视范围,还能够安装视野范围更大的雷达,从而才能够大大的提高浮空器在监测过程中的灵敏程度。
并且如果浮空器的内部可以安装孔间更大的雷达,还可以持续的让浮空器的工作时间更长,便于工作人员操作。
尽管上述浮空器的优势已经非常的明显,但是装有雷达的浮空器工作的效应也是受天气的影响的。
风速也会将浮空器的工作环境改变,进而这些恶劣的天气就会始终有雷达的浮空器脱离其工作系统导致整个监测系统损坏。
1.2浮空器的工作原理浮空器是一种能够应用于监测工作的飞行器。
它的密度比空气还要小,以至于它在空气中能够飞行,依靠气囊中填充的氦气和其他的稀有气体,获得在空中飞行的福利来克服自身轻薄的重量。
探讨气象雷达在浮空器保障中的应用1. 引言1.1 研究背景在这样的背景下,深入探讨气象雷达在浮空器保障中的应用,对提高浮空器的保障水平,促进气象监测技术的发展,具有重要意义和广阔前景。
【研究背景】的全面了解,将有助于我们更好地把握此研究课题的重要性和必要性,从而更好地展开后续的研究工作。
1.2 研究意义气象雷达在浮空器保障中的应用还可以提高对极端天气事件的预警能力,有效减少灾害发生对人们生命财产造成的损失。
结合气象雷达和浮空器技术还能够提高对气象过程的理解和模拟能力,为气象科研提供更加精确的数据支持。
研究气象雷达在浮空器保障中的应用对于推动气象监测技术的发展,提高天气预报的准确性,搭建更加健全的灾害预警系统具有重要的意义和价值。
这一研究也将在更大范围内促进我国气象监测与预警体系的不断完善和提升。
2. 正文2.1 气象雷达技术概述气象雷达是一种通过发射和接收微波信号来探测附近大气中水滴、霰粒、雪花和雷电等气象现象的仪器。
其工作原理是利用电磁波在不同介质中传播的速度不同来探测目标物体。
传统的气象雷达通常采用X 波段或S波段频率,可以覆盖较大范围的探测区域。
气象雷达在气象预报和监测中扮演着重要的角色。
通过对大气中水汽含量、温度和风向等参数的监测,气象雷达可以准确预测降水、雷暴等极端天气现象。
在灾害风险管理和气候变化研究中,气象雷达也发挥着不可替代的作用。
随着科技的不断发展,气象雷达技术也在不断创新。
目前,一些先进的气象雷达已经具备了多普勒雷达和相控阵雷达等功能,可以更精确地探测目标物体的位置、速度和方向。
一些新型的气象雷达还具备了网络化、自动化和智能化的特点,可以实现更高效的气象监测和预警。
气象雷达技术的不断发展和完善为浮空器保障提供了更可靠的监测手段。
在接下来的正文中,我们将进一步探讨气象雷达在浮空器保障中的应用案例及其优势和挑战。
2.2 浮空器保障的必要性浮空器是一种能够在大气中悬停或者在特定区域飞行的飞行器,通常用于气象观测、通信传输、军事侦察等领域。
浮空器雷达设计论文:一种浮空器雷达频率源/激励产生器及改善因子分析摘要: 为浮空器雷达设计的一种频率源/激励产生器,采用频率源直接合成和DDS波形产生技术,具有本振频率捷变、低相噪和激励信号高信杂比。
给出了本振相位噪声测试数据;分析了本振相位噪声和激励信号信杂比对雷达系统改善因子的限制;提出了为满足现代PD 雷达强杂波下低空动目标探测性能,降低本振相噪和提高激励信号信杂比的方法。
关键词: 浮空器雷达频率源/激励产生器低相位噪声高信杂比改善因子中图分类号:TN492 文献标识码:A文章编号:1007-9416(2011)05-0099-03Abstract: a frequency synthesizer/exciter which employ DS(direct synthesis) and DDS(digital direct synthesis) waveform generation techniques is designed to achieve frequency agility of LO(local oscillator), low phase noise and high SIR(signal interference ratio) of exciting signal for a aerostat-borne radar. Test dada of the LO phase noise is showed in the paper. Meanwhile, the effects of LO phase noise and SIR of exciting signal on improvement factor is analyzed. In addition, a method which could satisfy the performance of lowaltitude MTI(moving target indication) for a modern PD radar within strong clutter circumstance, and which could reduce the LO phase noise and improve the exciting signal SIR is also proposed.Key words: aerostat-borne radarfrequency synthesizer/exciterlow phase noise high SIR(signal interference ratio)improvement factor低空小目标的检测一直是雷达探测的重点和难点,采用PD体制的浮空器载雷达具有强的杂波抑制能力和动目标检测性能。
为在强地杂波下检测小动目标、要求本振源稳定度高、具有低相位噪声和激励信号的高信杂比。
为浮空器载雷达研制了一种L波段频率源/激励产生器,满足了雷达低空动目标探测对频率源的要求。
1、频率源/ 激励产生器频率合成器产生的方法有锁相频率合成、直接频率合成等。
为最大程度的减小合成环节附加的噪声,同时满足系统快速跳频的要求,该频率源采用直接合成方法。
频率源/ 激励源组成框图如图1所示:由上图可知,频率源/激励源采用高稳晶体振荡器作参考源,一本振、二本振及时钟信号用直接合成产生,DDS产生基带波形信号,再经二次上变频得到激励信号。
1.1 晶体振荡器参考基准源为系统频率基准,它的高稳定性和低相位噪声指标是关键。
该方案采用高稳定80MHz低相噪晶体振荡器作参考基准源,其晶体振荡器毫秒级频率稳定度优于2X1010,单边带相位噪声优于-155dBc/Hz/1KHz、-165dBc/Hz/100KHz。
1.2 DDS波形产生器随着高速数字电路技术的发展,采用DDS进行雷达波形合成,其合成的波形的质量指标如:杂散、信噪比等已能满足雷达整机要求。
DDS主要由参考时钟、相位累加器、波形存储器、转换器和低通滤波器构成。
具有频率转换时间短,频率分辨率高,相位连续变化等特性, 使用DDS作波形产生其方法灵活,通用性强,易产生线性调频及非线性调频信号。
该波形产生器采用AD公司的AD9854,该DDS具有的48位频率字,17位的相位截断保证有很高的信杂比, 在时钟80MHz,波形信号10MHz时,窄带信杂比优于75dB。
1.3 直接频率合成器频率源提供全机的定时基准、发射信号、本振信号、采样时钟信号等。
频率源相位噪声指标好坏,直接限制了雷达整机动目标改善因子的大小。
为满足系统高改善因子及快速跳频的要求,一本振采用直接合成方案。
直接合成本振源主要利用混频、倍频的方法来得到要求的频率信号,其输出信号的相位噪声主要由晶体振荡器的相位噪声及倍频噪声组成。
由频率源理论,频率增高一倍,相噪变坏6dB。
对于80MHz的基准源,倍频到一本振2080MHz时,频率提高2080/80=26倍,理论相噪变坏20LOG(26)=28.36dB。
在直接频率合成中,为减小输出组合干扰杂散,实现难点是频标选频滤波器的带外高抑制、开关隔离度指标。
该设计中使用声表滤波器、小型LC滤波器及高速高隔离(80dB以上)开关,杂散控制在-65dB以下。
1.4 二次上变频激励信号由DDS产生的基带波形信号经过二次上变频得到。
上变频通道设计的主要任务是降低混频器的交调和选频滤波。
为减小混频器的交调,需合理选取中频频率。
中频频率选取原则是:一中频频率大于2倍信号带宽,接收下变频通道内无本振低次交调,邻近交调易于滤除,镜频易于滤除;上变频通道内无本振低次交调。
二中频的选取主要考虑AD器件的工作速度及中频滤波器易实现性。
一中频、二中频选取后,经交调分析,通道内只有7次以上组合频率干扰落在激励信号通道内,带内交调低于-70dB。
1.5 测试曲线为浮空器雷达研制的一种L波段频率源/激励产生器,一本振相位噪声测试曲线如图2所示,激励信号主谱与噪声均值功率的信噪比如图3所示。
2、频率源/激励源对改善因子影响一般采用对消器的 MTI雷达的改善因子的定义为:输出信号杂波功率比(S0/C0)和输入信号杂波功率比(Si/Ci)之比值。
对于信号处理采用对消器和多谱勒滤波器组的PD雷达,信号首先进入对消器对消,这时雷达信号的相位稳定性对对消剩余影响很大。
在强杂波回波信号强度超过改善因子时下,对消器剩余加大,其剩余叠加在热噪声上,信号处理设置自动门限电平时,就会有检测灵敏度损失。
影响信号稳定性的几个方面包括:频率源的相位稳定度、激励信号的信噪比、波形触发脉冲相位抖动、A/D变换器的孔径不稳定等,其限制雷达改善因子的重要因素还是本振的相位噪声和激励源的信噪比。
2.1本振源对改善因子限制对于动目标相消雷达,本振的相位抖动与雷达改善因子的关系为:I = 20 lg(K /Δφ)( dB )(1)其中,K为常量,对于二次相消雷达,K取3。
在雷达工作中,如果本振源不稳定,产生频率变化为ΔF,由于频率变化所引起的相位变化为Δφ= 2 ПΔF T r,T r 为信号返回所需时间。
如果雷达最大作用距离所对应的时间为Tm,则最大可能的相差为Δφm = 2 ПΔF T r 。
对于二次对消雷达,本振源频率不稳定对二次相消系统改善因子的限制为:I = 20 lg(3 / (2 П ΔF Tm ))(2)当晶体振荡器的毫秒级频率稳定度优于2X1010时,可推算出对于2GHz本振源ΔF=0.4Hz,如对应作用距离40Km,Tm=266.7uS,按(2)式计算出改善因子为61dB。
本振源相位噪声对采用二次相消雷达改善因子的限制可用下式表示:I= 3/ (16 ∫0B/2 Lφ( f ) Sin (2пT r f ) Sin (2п T f ) df )(3)其中:Lφ( f )—信号的单边带相噪谱密度(dB/H z)T f —发射脉冲重复周期Tr—为发射脉冲到回波脉冲之间的时间B—中频带宽由(3) 式得出, 当B 、T f 、Tr一定的情况下, 雷达的改善因子与频率源的相位噪声直接相关。
对该雷达在作用距离40Km时,按一本振相位噪声计算出一本振对整机改善因子限制约为60dB。
2.2 激励信号信噪比对改善因子限制对于脉冲调制信号,信号频谱为辛格谱,每个分离频谱都含信号的全部信息,只是功率大小不同。
在实际应用中,我们有时用激励信号输出频谱信噪比测试改善因子限制大小。
用频谱仪观测激励输出脉冲信号主谱与平底噪声均值功率的信噪比,记为(S/N)max (dB)。
调频谱仪显示屏上出现三根谱线(如图3),频谱仪状态为:VBW=1Hz。
激励信号改善因子限制按下式估算:I = (S/N)max(dB)+10lg (RBW) - 10lg fi (Hz) + 10l g ( B×τ) (dB)(4)其中:B:信号带宽, 单位为MHz;τ:信号脉宽单位为uS;(S/N)max:频谱仪测试的脉内信杂比,单位为dB;RBW:频谱仪分辨率带宽,单位为Hz;fi :脉冲重复频率,单位为Hz;fi:系统滤波器组中单个滤波器的带宽对于MTI, fi=fr(脉冲重复频率),对于多滤波器组,近似为白噪声功率平分在各滤波器中,fi=k*fr/N ( k为扩展因子,N为滤波器个数,本系统中取k=1.4 )。
3、结语对于低空动目标检测的PD体制雷达,由于存在距离重叠区,近距离强杂波对消剩余使远距离噪声增加,影响PD雷达检测灵敏度,这就要求系统具有很高的改善因子限制。
在频率源/激励源中采用更低相噪的基准晶振、减小合成过程中的附加噪声、减小波形产生触发脉冲抖动,增加波形产生D/A位数提高激励信号信噪比,是减小近程对消剩余对PD雷达远距离重叠区的噪声增加影响的有效方法之一。