第十三章 单脉冲天线
- 格式:pdf
- 大小:429.92 KB
- 文档页数:13
天线的起源与发展历史二战中屡立奇功的英国雷达天线大家一定都很熟悉天线的英文名称一般叫做Antenna;其实,它的另一个名称叫Aerials。
所谓Aerials 就是一条用来发射或接收无线电讯号的长导线。
从这个名称可以看出来,实验家们在还没有把天线发扬光大之前,天线原来是什么样子。
下面试着以「以古鉴今」的方式来了解天线,最主要的是希望从中可以看到天线的有趣实验与动脑筋的精神,最后要简略地介绍天线的发展历史……一、有趣的天线发明史「威尔」发现了导线的妙处我们一路回到最早期的无线电时代。
在电力未发明以前,所有的机器都以煤油供应,例如以煤油为动力的冰箱就是很好的证明。
早期有位实验家,名叫「威尔」(Whitfield Whire),他发明的无线电发射机可以发出很大的火花,但讯号却无法发射出去。
实际上他发明的发射机是以火花放电原理产生的无线电。
但是让他最吶闷的是,试用了无数的方法,就是无法接收到这发射机所发射的讯号。
后来是收到了,但讯号很弱。
为了更进一步验证电波是否可以穿过桌面,他把发射机摆在桌子底下,为了取得讯号,接收机被吊在桌子上方的天花板上,令他感到意外的是,吊着接收机的这一条导线,竟然使接收机的效率好了许多,因此,他就把吊着的导线留在那里,从此,他就称他的接收机为「无线电接收机」 (WIRELESS SET),他并且把这一份结果整理成一份报告,发表在美国的 QST 杂志上 (世界上最早的一份业余无线电杂志 )。
「古浪」发现接地的好处在这好几年之后,有一位名叫「古浪」(Garfield Grownd) 的实验家发现到,供电给桌子上的台灯有两条导线,但是接收机的天线只有一条,为什么只有一条天线可以表现得那么好,因此他就针对这个问题继绩探讨下去。
这个问题自然对他困扰不已,但是事情就是如此之巧,在后来他买了一部车子后,他发现车灯也是使用一条导线而已,当然还有另一条线是接车子的外壳。
这就使他想到一个问题:若同样把发射机的其中一条导线接到一个共同的接点,是不是会比较好?所以他就用了一条金属管打入地底下,并且拉出一条线接到发射机上头,这竟然使讯号增强了许多,同样地,他也把这重要的发现发表在 QST 杂志上。
单脉冲雷达测角原理
单脉冲雷达测角原理基于多普勒效应。
当脉冲雷达向目标发射一个窄脉冲时,目标会产生回波信号。
由于目标相对于雷达在运动,回波信号的频率会发生偏移。
根据多普勒效应的原理,回波信号的频率偏移与目标的速度成正比。
因此,通过测量回波信号的频率偏移,可以得知目标的速度。
单脉冲雷达采用相控阵天线,可以同时辐射多个窄脉冲,并接收多个回波信号。
通过比较不同天线元件接收到的回波信号的相位差,可以测量到目标的方位角。
具体来说,单脉冲雷达中的天线阵列会将脉冲信号分别发射到不同的方向。
当回波信号到达时,不同的天线元件会接收到不同的信号,经过处理后可以测得方位角。
为了保持高分辨率,单脉冲雷达通常会使用复杂的相控阵技术,如多元素阵列和接收信号的波束形成。
这些技术可以提高雷达的角分辨率和抗干扰能力。
总结来说,单脉冲雷达测角原理是通过测量回波信号的多普勒频率偏移,并结合相控阵技术,来确定目标的速度和方位角。
单脉冲测角技术作者:轩健来源:《科技风》2018年第03期摘要:现代社会,随着导弹、卫星和宇航技术的大幅提高和进步,雷达技术逐渐应用到了越来越多的领域中。
对于目标信号,雷达不仅需要测量目标距离,还包括目标的参数测量,而在某些应用中为了快速地提供目标的精确坐标值,还需要采用自动测角的方法。
单脉冲测角技术定向精度高、实现简单、稳健性好,本文的工作就是围绕着单脉冲技术在雷达中的应用展开的。
文章首先简要阐述了研究的背景和意义,重点表明了单脉冲技术的优势,然后介绍了单脉冲技术测角的原理,最后讨论了该技术存在的缺陷。
关键词:雷达测角;单脉冲技术;同时波瓣测角一、论文研究的背景和意义这些年来,火箭、导弹、人造卫星和宇航技术的日益成熟和不断发展,随之而来的是对跟踪雷达的配套技术的迫切要求,这些方面和指标主要体现在其跟踪的速度、跟踪的精度、跟踪的距离和抵抗外界干扰的能力等方面。
在很大一部分应用情况下,跟踪和检测一个目标,雷达不仅需要估计目标的距离值和速度值,而且要额外计算目标的角坐标。
目前普遍有三种雷达测角方法:顺序波瓣法、圆锥扫描跟踪、单脉冲[1]技术。
顺序波瓣法利用两波束交替出现,或只要其中一个波束,使它绕等信号轴旋转,波束便按时间顺序在1,2位置交替出现。
单脉冲法则使用两套一样的接收系统同时工作。
它们都是属于等信号法[2]。
圆锥扫描法属于最大信号法,天线波束围绕等强线锥形旋转。
当目标偏离其等强线时,接收机收到一个调幅信号的,由此计算出目标的偏离值。
然后将接收机输出的偏离大小的误差值,送到伺服控制电路,使天线对准目标。
单脉冲雷达有很多其他雷达无法比拟和企及的优势。
首当其冲的当属其测量精度,其之所以能达到如此高的测量精度与其工作原理是分不开的。
我们知道单脉冲雷达不会随着目标回波幅度的起伏变化而变化,而其他类型的雷达比如:圆锥扫描雷达却会随着随着目标回波幅度的起伏变化而发生相应的变化,从而产生了一种附加的调制误差。
单脉冲雷达导引头抗相干两点源干扰技术研究作者:付洪涛来源:《数字技术与应用》2013年第12期摘要:单脉冲雷达经常用于现代反舰导弹雷达导引头,对其进行有效干扰是保护舰船安全的必要手段,本文分析介绍了单脉冲雷达导引头的定向原理,以相干两点源为例分析推导了相干两点源对导引头进行有效欺骗,实现最佳干扰的条件。
最后以交叉眼转发式干扰机为例分析了相干两点源干扰是实际应用。
关键词:单脉冲雷达相干干扰交叉眼干扰机中图分类号:TN602 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)12-0055-03单脉冲主要用于目标跟踪雷达与导弹寻的头。
其工作原理本身就具有对调幅干扰波形的抗干扰性能,反舰导弹雷达导引头常采用单脉冲角跟踪系统。
随着技术的发展,出现了多种对抗单脉冲雷达导引头的干扰技术。
在角度系统不可分辨的角度范围内,出现两个或两个以上的目标或干扰源,就能破坏跟踪系统对目标(干扰源)的跟踪,这种方法叫多点干扰法。
根据各干扰源之间干扰信号的相位关系,多点干扰可分为3种不同的情况:非相干干扰(两个干扰源在高频相位上是无关的)、相干干扰(两个干扰源在高频相位上存在一定的关系)和扫频干扰。
本文探讨远场区相干两点源对反舰导弹导引头的干扰。
1 单脉冲测角原理1.1 单脉冲定向原理单脉冲雷达从原理上讲,只要一个回波脉冲就可以提取全部信息,所以叫“单脉冲”。
因此它具有圆锥扫描雷达所没有的优点:获得角误差信息的时间短(以微秒计算);不受回波振幅起伏变化的影响;测角精度高(0.1~0.5mil);测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。
测定目标的方向是雷达的主要任务之一,单脉冲定向有两种基本方法:振幅定向和相位定向。
在振幅定向法单脉冲雷达中,两个天线方向图中心线对等强信号方向的偏角分别为±θ0,如图1所示。
对于同一目标,两个天线接收信号的振幅差即表示目标对等强信号方向的偏移量,正负符号则表示目标相对于等强信号方向的偏离方向。
雷达大作业单脉冲雷达在测角方面的应用班级: 1302019姓名:指导教师:魏青一、引言1、背景对目标的定向,是雷达的主要任务之一,单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
之所以叫“单脉冲”,是因为这种方法只需要一个目标回波脉冲,就可以给出目标角位置的全部信息。
单脉冲技术由于其良好的测角、角跟踪性能和抗干扰能力,因此除了在跟踪雷达中应用之外,还广泛应用到各种武器平台的控制雷达当中。
本文分析了标定方法确定天线方向图信息的理论有效性,给出利用标定结果进行宽带单脉冲测角的方法。
2、简介宽带单脉冲雷达是将传统的单脉冲雷达加载宽带信号。
在宽带信号观测下,目标可认为由一系列孤立的散射点组成。
从而宽带单脉冲雷达测角实际上是测定一系列散射点的角度。
宽带单脉冲雷达测角具有广泛的应用价值,除了标跟踪,还可以应用于三维成像。
根据对宽带单脉冲测角的基本原理分析可知,天线方向图在测角中发挥了重要的作用,目前的文献在讨论宽带单脉冲测角时,通常都是采取与文献类似的方法: 根据理论模型,设定方向图函数。
对于实际的宽带单脉冲雷达系统,方向图函数通常并不是严格的满足理论模型。
此外,精确测量实际雷达系统的方向图际雷达系统进行标定来为测角提供必要的方向图信息。
二、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势1、角度跟踪精度与圆锥扫描雷达相比,单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。
其主要原因有以下两点:第一,圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息,在此期间,目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号(角误差信号)上形成干扰,而自动增益控制电路的带宽又不能太宽,以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉,因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响,在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统,引起测角误差。
而单脉冲雷达是在同一个脉冲内获得角误差信息,且自动增益控制电路的带宽可以较宽,故目标振幅起伏噪声的影响基本可以消除。
第二、圆锥扫描雷达的角误差信号以调制包络的形式出现,它的能量存在于上、下边频的两个频带内,而单脉冲雷达的角误差信息只存在于一个频带内。
测控与雷达天线跟踪方式现状研究及发展趋势李强【摘要】Based on the needs of development of the aerospace industry,the covering density of monitoring network is growing increasingly.In order to better master the state of satellites and spacecrafts,the tracking accuracy of the monitoring antenna must be improved.The paper introduces several tracking styles of the present monitoring and radar antenna,and anaiyses their advantages and disadvantages,then gives a prospect of developing trend of tracking technology considering the complication and variability of future environment.%基于航天事业的发展和测控的需求,地面测控网布设的密度越来越大,范围越来越广。
为了更好了解和掌握卫星以及航天飞行器在轨运行状况,就需要通过测控天线的精确跟踪来完成。
文中对当前测控与雷达天线的几种跟踪方式进行了介绍、分析,并结合未来环境的复杂和多变性,对测控与雷达领域跟踪技术的发展趋势进行了展望。
【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2012(020)014【总页数】4页(P116-119)【关键词】天线;跟踪方式;分析;发展趋势【作者】李强【作者单位】中国电子科技集团公司第39研究所,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】N953.5随着航天事业的发展和测控的需求,应用卫星以及航天飞行器越来越多的被送入浩瀚的太空,为了能够更好的了解掌握航天飞行器在轨运行情况,就需要对目标进行精确跟踪。
雷达原理作业报告题目关于单脉冲角度跟踪技术的研究西安电子科技大学2013年5月论绪Monopulse radars are similar in general construction to conical scanning systems, but split the beam into parts and then send the two resulting signals out of the antenna in slightly different directions. When the reflected signals are received they are amplified separately and compared to each other, indicating which direction has a stronger return, and thus the general direction of the target relative to the boresight. Since this comparison is carried out during one pulse, which is typically a few microseconds, changes in target position or heading will have no effect on the comparison.关键词单脉冲角度跟踪圆锥形扫描引言单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。
它每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将各波束回波信号的振幅和相位进行比较,当目标位于天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位相等,信号差为零;当目标不在天线轴线上时,各波束回波信号的振幅和相位不等,产生信号差,驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标,这样便可测出目标的高低角和方位角,从各波束接收的信号之和,可测出目标的距离,从而实现对目标的测量和跟踪。
第一章 电子对抗概述1.电子对抗的组成(基本内容):电子对抗侦察,电子进攻和电子防御。
我军2.电子对抗的含义:电子对抗又叫电子战,是指利用电磁能量确定、利用、削弱或阻止敌方使用电磁频谱和保护己方电磁频谱的军事行动。
(简答)美军电子对抗组成(电子战)包括电子攻击EA 、电子防护EP 和电子战支援ES 。
电子对抗是信息战的主要手段 第二章 侦查接收机技术 1.前端截获的分类:时域截获:辐射源辐射、侦察前端接收 频域截获:辐射源信号频谱落入前端瞬时带宽 空域截获:波束覆盖辐射源(主瓣截获和旁瓣截获)足够的信号强度:辐射源信号到达侦察天线的信号幅度大于侦察前端可实现的最小检测幅度由于辐射源信号是未知的且非合作的,因此信号截获具有不确定性,是一个概率事件,即截获概率。
2.测频技术的分类:3.侦察接收机的特性:(1)测频范围:是指测频接收机能够侦察的最大频率范围。
描述了侦察接收机截获信号的频率覆盖范围。
(2)瞬时带宽:是指侦察接收机在任一瞬间可以测量的辐射频率范围。
描述了侦察接收机瞬时接收范围。
分析带宽:是指侦察接收机能够处理信号的带宽。
描述了侦察接收机信号处理范围。
搜索超外差接收机射频调谐晶体视频接收机多波段晶体视频接收机信道化接收机比相法瞬时测频接收机声光卷积测频收机压缩接收机声光接收机数字傅立叶变换接收机搜索频率窗毗邻频率窗相关/卷积器傅立叶变换频率取样变换法测频技术(3)测频精度:是指测频接收机所能达到的信号频率测量误差大小。
描述了测频接收机的测频误差。
频率分辨率:是指测频精度能区分开的最小频率差。
描述了测频系统的频率分辨能力。
(4)动态范围:是指接收机能处理的最大输入信号功率电平和最小输入信号功率电平之比。
描述了侦察接收机的工作范围。
(5)灵敏度:是指满足侦察接收机对接收信号能量正常检测的条件下,输入的最小辐射源信号功率。
描述了测频接收机检测弱信号的能力. 4.侦察方程:侦察接收天线收到的雷达信号功率为若侦察接收机的灵敏度为Prmin,则可求得侦察作用距离Rr 为雷达方程: L=16-18DB ;5.测频的指标和物理意义:24t t rr PG A P R π=24r r G A λπ=22(4)t t r r PG G P R λπ=1222min (4)t t r r r PG G R P λπ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦(1)、 测频时间定义:从信号到达至测频输出所需时间,是确定或随机的。
单脉冲跟踪接收机的设计白英芝【摘要】As the progress in microelectronics and computer technology, the integration of electronic circuit has become one important development direction in high frequency circuit. According to the needs of the project, during the design of monopulse tracking receiver for operation at input frequecy 70MHz based on the phase lock loop(PLL), imported integrated chip AD6459, MAX2605 and AD633 are used. Compared with the original receiver, integration is high, the hardware circuit is greatly simplified, the cost is low, the debugging is convenient, and the receiver has been applied in the antenna tracking system in some satcom earth station. A large number of experiments show that the receiver parameters is stable and thereliability of the tracking system also is greatly improved.%随着微电子技术和计算机技术的进步,电子线路的集成化已经成为中高频电路发展的一个重要方向,根据工程需要,采用进口集成芯片AD6459、MAX2605、AD633等设计了70 MHz基于锁相环的单脉冲跟踪接收机,相比原来的接收机,集成度高,硬件电路大大简化,成本低,调试方便,现已应用于某卫星通信地球站天线跟踪系统,大量的动态性能实验表明接收机参数稳定,同时使跟踪系统的可靠性也得到较大的提高.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)010【总页数】3页(P151-153)【关键词】集成化;AD6459;锁相环;自动增益控制;单脉冲【作者】白英芝【作者单位】中国电子科技集团公司,第三十九研究所,陕西,西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TN46随着电子技术的发展,接收机硬件系统越来越向着成本低、体积小、重量轻、耗电省、可靠性高的方向发展[1-2]。
第37卷第2期(总第144期) 2008年6月
火控雷达技术
Fire Control Radar Technology Vo1.37 No.2(Series 144)
JHn.2008
文章编号:l0O8—8652(2008)02—062—03 平板集成单脉冲比较器网络的设计
赵交成 (西安电子工程研究所 西安710100)
【摘要】 文中给出几种用非标准压缩波导设计的平板集成单脉冲比较器网络的基本原理和设 计思路。对几种实现单脉冲网络的关键器件(和差形成器件)给出说明并比较了它们的特点。在此 基础上提出一种新的单脉冲比较器,运用商业软件对其性能作以分析并给出结果。在实际工程应 用中得到了验证。 关键词:单脉冲比较器;平板集成天线;和差网络 中图分类号:TN82 文献标志码:A
Design of Flat・_bed・_integrated Monopulse Comparator Network
(Xi’(.17l Electronic Engineering Research Institute.Xi’(.17l 710100) Abstract:In this paper,several fundamental principles and design concepts for designing flat—bed—inte— grated monopulse comparator network by using nonstandard compression waveguide are presented.Based on description of several key components(sum—difference forming device)and their features comparison,a noval monopulse comparator is presented.The analyzing result for its performance by using commercial software is provided,and it has been verified in actual engineering application. Keywords:monopulse comparator;flat-bed—integrated antenna;sum—difference network
“单脉冲跟踪技术”作业报告题目关于单脉冲角度跟踪技术研究学生李林森年级2009级班级020931班学号********专业信息对抗技术学院电子工程学院西安电子科技大学2011年11月引言自第二次世界大战开始,雷达就应用在军事方面,从尖端武器到常规武器,从防御性武器到进攻性武器有它的身影。
随着无线电技术的进步,现代雷达具有多种功能,它的作用已经不能被其字面意义简单的概括出来,现代雷达不但能够截获、探测、侦察目标,测量目标的距离、方位、仰角、速度,确定目标的形态,还能实现测绘、导航、监视、边扫描边跟踪等一系列新功能。
数字技术的飞速发展和电子计算机的问世,使雷达的结构组成和设计发生了根本性的变化,仿真技术也应世迅速发展起来。
采用这些技术后,雷达的工作性能大为提高,测量精度也提高了一个数量级以上。
近年来,雷达作为一种探测目标的重要工具,在军事和民用领域发挥越来越重要的作用。
其主要任务是在存在噪声、杂波与干扰的背景中检测并跟踪、测量来自空中、地面或水面上的有用目标。
随着电子器件技术和计算机技术的迅速发展,各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域和关键课题,雷达信号处理主要围绕对目标信号的变换、检测、跟踪、识别以及威胁判断等问题而进行,其中对目标的精确方位角测量是目标信号处理的一个重要环节,同时也是信号处理中的一个关键问题。
单脉冲体制雷达是一种在圆锥扫描等雷达体制之后发展起来的比较先进的雷达体制,它与圆锥扫描等比较“老”的雷达体制的区别在于采用了不同的定向原理,具有更高的定向精度,因而在航空以及军事等领域有广泛的应用。
使用单脉冲定向法,只需要一个回波脉冲,就可以给出目标角位置的全部信息,这也是“单脉冲”定向这一术语的来源。
因为单脉冲雷达只用一个脉冲定向,所以回波信号的幅度起伏不会对角坐标的测量精度产生显著的影响。
单脉冲定向是依靠多路接收技术实现的,它是用几个独立的接收支路来同时接收目标信号的回波信号,然后再将这些信号的参数加以比较。
微波技术与天线考试重点复习归纳第⼀章1.均匀传输线(规则导波系统):截⾯尺⼨、形状、媒质分布、材料及边界条件均不变的导波系统。
2.均匀传输线⽅程,也称电报⽅程。
3.⽆⾊散波:对均匀⽆耗传输线, 由于β与ω成线性关系, 所以导⾏波的相速v p 与频率⽆关, 称为⽆⾊散波。
⾊散特性:当传输线有损耗时, β不再与ω成线性关系, 使相速v p 与频率ω有关,这就称为⾊散特性。
11010010110cos()sin()tan()()tan()cos()sin()in U z jI Z z Z jZ z Z z Z U Z jZ z I z jz Z ββββββ++==++02p rv fλπλβε===任意相距λ/2处的阻抗相同, 称为λ/2重复性z1 终端负载221021101()j z j zj zj zZ Z A ez eeZ Z A eββββ----Γ===Γ+ 1101110j Z Z eZ Z φ-Γ==Γ+ 终端反射系数均匀⽆耗传输线上, 任意点反射系数Γ(z)⼤⼩均相等,沿线只有相位按周期变化, 其周期为λ/2, 即反射系数也具有λ/2重复性4.00()()()in in Z z Z z Z z Z -Γ=+ 0()1()()()1()in U z Z Z Z Z I z Z +Γ==-Γ111ρρ-Γ=+ 1111/1/1Γ-Γ+=-+=+-+-U U U U ρ电压驻波⽐其倒数称为⾏波系数, ⽤K 表⽰5.⾏波状态就是⽆反射的传输状态, 此时反射系数Γl =0, 负载阻抗等于传输线的特性阻抗, 即Z l =Z 0, 称此时的负载为匹配负载。
综上所述, 对⽆耗传输线的⾏波状态有以下结论: ①沿线电压和电流振幅不变, 驻波⽐ρ=1;②电压和电流在任意点上都同相; ③传输线上各点阻抗均等于传输线特性阻抗6终端负载短路:负载阻抗Z l =0, Γl =-1, ρ→∞, 传输线上任意点z 处的反射系数为Γ(z)=-e-j2βz此时传输线上任意⼀点z 处的输⼊阻抗为0()tan in Z Z jZ zβ=①沿线各点电压和电流振幅按余弦变化, 电压和电流相位差 90°, 功率为⽆功功率, 即⽆能量传输; ②在z=n λ/2(n=0, 1, 2, …)处电压为零, 电流的振幅值最⼤且等于2|A 1|/Z 0, 称这些位置为电压波节点;在z=(2n+1)λ/4 (n=0, 1, 2, …)处电压的振幅值最⼤且等于2|A 1|, ⽽电流为零, 称这些位置为电压波腹点。