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第16章机载动目标显示（AMTI）雷达FRED M. STAUDAHER16.1 采用AMTI技术的系统机载搜索雷达最初是为远程侦察机探测舰艇研制的。
第二次世界大战后期，美海军研制了几种机载预警（AEW）雷达，用来探测从舰艇雷达天线威力区之下飞近特遣舰队的低空飞机。
在增大对空和对海面目标的最大检测距离方面，机载雷达的优点是显而易见的，只要了解下述情况就很清楚了，高度为100ft的天线桅杆，其雷达视线距离只有12n mile，而与其相比，飞机高度为10 000ft时，雷达视线距离则为123n mile。
神风突击队袭击造成多艘哨舰的损失引起了机载自主探测与控制站的设想，后来这种系统发展成为一种用于洲际防空的边界巡逻机。
E—2C航空母舰舰载飞机（如图16.1所示）使用机载预警雷达作为其机载战术数据系统中的主要传感器。
这种雷达的视界很宽，用于检测海杂波和地杂波背景中的小飞机目标。
由于其首要的任务是检测低空飞行的飞机，因此这种雷达就不能靠抬高天线波束的仰角来消除杂波。
AMTI雷达系统就是在这种情况下发展起来的[1]~[3]，与前一章中探讨的地面雷达的MTI 系统相似[1][4]~[6]。
图16.1 带有旋转天线罩的E—2C空中预警机在截击机火炮控制系统中，AMTI雷达系统还可用来捕捉和跟踪目标。
在这种场合中，雷达仅需抑制指定目标附近的杂波。
因此，在目标所处的距离和角度扇形区内可将雷达优化到最佳状态。
MTI系统也可以装在侦察机或战术歼击-轰炸机上用来检测地面运动的车辆。
由于目标速度低，因而采用较高的雷达频率以获得大的多普勒频移。
因为背景杂波通常很强，故这些雷达能够有效地采用非相参MTI技术。
高空、高机动、高速度的环境条件及尺寸、重量、功耗的限制给AMTI雷达设计者带来了一系列的特殊问题。
本章将专门探讨机载条件下如何处理这些特殊问题。
第16章机载动目标显示（AMTI）雷达·637·16.2 覆盖范围的考虑搜索雷达一般要求有360︒方位角覆盖。
机载有源相控阵预警雷达及应用作者：孔挺,宫芳,谢彦宏,张源原来源：《现代电子技术》2010年第17期摘要:基于日益复杂的现代战场环境对预警机所带来的挑战,将有源相控阵雷达装备于预警机是一个提高预警机性能的有效途径。
对相控阵雷达原理做了简要介绍,通过总结和分析有源相控阵雷达的特点,列举有源相控阵雷达在国外预警机上的应用实例和相关参数,指出机载有源相控阵预警雷达使预警机在时间能量管理、扫描跟踪速度、多目标处理能力、测量精度、抗干扰能力以及可靠性等方面都有了根本性的改善,可有效提高预警机现代战场上的生存能力和作战效能。
关键词:机载预警雷达; 有源相控阵; 雷达原理; 雷达特点; 应用实例中图分类号:TN959-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)17-0020-03Airborne Active Phased-array Early-warning Radar and Its Application-hong1,ZHANG Yuan-yuan1(1. Teaching and Research Department, Naval Flying College, Huludao 125001, China;2. College of Information and Communication Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: Based on the fact that the early-warning aircraft is challenged by the increasingly complex environment of the modern battlefield, it is an effective way to equip the early-warning aircraft with the active phased-array radar so as to improve it performance. Therefore, the principle of the phased-array radar isintroduced briefly.By summarizing and analyzing the characteristics of the active phased-array radar, and citing the applications of active phased array radar on early-warning aircraft in foreign countries and relevant parameters, it is pointed out that the airborne active phased-array early-warning radar can fundamentally improve the performance of the early-warning aircraft, such as time-energy management, scanning-tracking speed, multi-target handling capacity, detection accuracy, anti-jamming capability, reliability and so on. It can eventually embody the effective improvement of the survivability and fighting efficiency of early-warning aircraft in the modern battlefield.Keywords: AEW radar; active phased array; radar principle; radar characteristic; application instance0 引言海湾战争和科索沃战争表明,制空权是赢得现代高技术局部战争最后胜利的关键因素。
机载气象雷达工作原理机载气象雷达的工作原理如下：雷达的英文是Radar，实际上是“无线电探测和测距”（Radio Detecting And Ranging）的缩写。
现代机载雷达使用的是工作在X波段的频率。
这种波束经过特殊设计，既可以穿透中雨，又能探测背后的强降雨，符合飞行员对天气的确认和绕飞标准的要求。
水分子的反射率是雷达工作原理中的关键因素。
雷达反射回波的强度与水滴的大小、构成和数量有关。
冰晶反射的雷达能量极少，水（雨）是极佳的雷达波反射体。
例如，水滴的回波强度比同样大小的冰粒大五倍。
对于机载气象雷达而言，它只能探测含水（降雨）量的多少，然后根据反射率通过不同的颜色等级反馈到飞机的ND上进行显示。
雷暴由不同反射特征的三部分云体组成。
底部云体在冻结高度以下，由液态的降水（雨）组成，是整个雷暴反射率最强的部分。
中间部分的云体是在冻结高度（0°C）以上，直到温度降为﹣40°C的高度为止。
这部分的云体中包含冰晶和过冷水滴。
过冷水滴有中度的反射率，但这部分的反射能量会因冰晶的出现而损失。
因此，雷达在此高度以上的能探测到的东西很少。
气象雷达探测的这部分的顶部，也就是我们常说雷暴的“湿顶”或“雷达顶”。
机载气象雷达通过发射一定波长的电磁波，并监测其遇到障碍物后返回的信号，来探测天气情况。
在气象雷达系统中，发射机产生高频电磁波，通过收发转换开关传送给天线，再由天线将其辐射到空间中。
这些电磁波在传播过程中遇到雨水、云雾等气象目标后会发生反射，反射回波被接收机接收后处理生成相应的视频图像。
通过分析这些图像，可以判断出天气状况、风向、风速等信息。
气象雷达主要用于探测航路上的降水、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象条件，以保障飞行安全。
不同型号的气象雷达所包含的组件可能不同，他们在各型飞机上的配置也有多种形式。
较为先进的气象雷达将收发机、控制盒、驱动机构、天线以及波导管集成为一个天线收发机机构，省去了波导管的传输，减少了信号失真，降低了维护难度。
机载气象雷达的原理及常见故障分析摘要：机载气象雷达的基本功能是在飞行过程中不断向飞行员提供飞机前方航路上及其两侧的气象条件和其他障碍物的平面显示图像。
根据显示的图像，飞行员可以选择一条安全的路线来避开危险的天气区域或其他障碍物。
天气雷达还可以提供飞机前方基于地图的表面特征显示，以帮助飞行员识别地标并确定飞机的位置。
关键词：机载气象雷达；故障分析；措施分析1 机载气象雷达的基本工作原理1.1 气象雷达方程查阅相关资料可知气象雷达的方程为：Pmax=aPtG2θ2Cτr1.6λ2Simin!"1/2（1）注：式（1）中a（对降雨目标a值为3.36，对冰雹区域a值为1.54）为常数，Pt为雷达发射机的功率，G为天线的增益，θ为雷达的水平宽度或垂直宽度，C为光速，τ为发射脉冲宽度，r为降雨率，λ为波长，Simin为最小可检测功率。
上式集中地表明了气象雷达最大作用距离与雷达系统的技术特性及目标性质的关系，对雷达使用和维护人员均具有实际指导意义。
1.2 气象雷达基本工作原理机载气象雷达主要用于探测航路上的恶劣气象区域。
空中的雷雨区、暴雨区、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域，就是机载气象雷达所要探测的目标，为气象雷达基本工作原理示意图。
雷达发现目标并测定其位置，基于无线电波传播所具有的以下基本规律：（1）无线电波遇到障碍物发生反射，产生回波；（2）无线电波以光速在空间直线传播（实际上，电波在真空中的传播速度等于光速，在空气中的传播速度略小于光速，但通常视为近似光速）；（3）发射机产生电磁波信号（如正弦波短脉冲），由天线辐射到空气中；（4）发射信号的一部分被目标截获，并向多个方向再辐射；（5）向后辐射并返回雷达的信号由雷达天线收集并发送给接收机；（6）在接收器中，信号被处理以检测目标的存在并确定其位置；（7）通过测量从雷达信号到目标的时间并从目标返回到雷达来获得目标的距离；（8）当接收到的回波信号幅度最大时，可以根据窄波束雷达天线指向的方向获得目标的角位置；（9）如果目标正在移动，回波信号的频率将由于多普勒效应而偏移。
1.电波只能在绝缘体传播而不能穿过导体。
2.天波：电波由发射天线向空中辐射，遇到电离层后反射到接收点，短波主要用地波传播。
地波：电波沿地球表面传播到接收点，中波主要用地波传播。
空间波：包括直达波和地面反射波。
电波沿视线直接传播到接收点（直达波）经地面反射后到达接收点的电波（地面反射波）。
超短波利用空间波传播，利用空间波的传播为视距传播。
3. 调制：要将音频信号有效地辐射出去，就必须想办法缩小天线的尺寸，同时使电台与电台之间留有一定的频带空间，避免相互干扰，用携有信息的低频电信号控制高频载波信号的某个参量，使用该参量按照电信号的规律进行变化，这种处理方式为调制。
原因：由天线理论可知，要将无线电信号有效地发射，天线的尺寸必须和电信号的波长为同一数量级，原始电信号一般是低频信号，波长很长要制造出相应的巨大天线是不现实的，另外，若各发射台发射的均为同一频段的低频信号，信道中会互相重叠、干扰，接收设备也无法接收信号。
种类：①连续波调制②脉冲波调制4.高频通信系统电源——115v 三相400Hz交流电甚高频通信系统电源——28v 直流电压收发机——电压调节器——16v直流电压电压调节器——发射机5.导航的分类：①观测导航②地磁导航③推算导航（惯性导航）④卫星导航⑤无线电导航⑥组合导航惯性导航：根据运动体的运动方向和所航行的距离（或速度、时间）的测量，从过去已知的位置来推算当前的位置，或预期将来的位置，从而可以得到一条运动轨迹，以此来引导航行。
几何式导航自备式导航卫星导航：他备式导航6.自备式导航：发射机位置就是飞机本身的位置他备式导航：发射设备位置指地面导航台位置7.地面电台识别码用摩尔斯电码发射出来8.系统天线是刀形——甚高频通信系统9.DME：询问机——机载测距机应答机——地面测距信标台50μF 延迟成为主延迟SSR：10. （1）按雷达接收回波方式分类：a.一次雷达：由发射系统发射一束射频能量，然后再接收其中由目标反射回来的一小部分能量的雷达，称为一次雷达（PSR）。
机载气象雷达的原理及常见故障分析【摘要】雷达的种类繁多，用途各异。
机载气象雷达的基本功用是探测航路上的雷暴雨、冰雹、湍流、风切变等恶劣气象区域。
机载气象雷达(WXR)的安全性直接影响整机系统和飞行的安全。
机载气象雷达是机载导航系统的重要组成部分，是民航客机上的一种重要导航设备。
气象雷达出现故障极易造成飞机滑回、返航甚至坠毁等事故，因此必须加强对WXR 的维护。
本论文通过对机载气象雷达（WXR-700）基本工作原理的系统性总结，来全面地理解机载气象雷达相关知识，并对常见故障进行了总结、分析。
【关键词】机载气象雷达；WXR-700；故障分析【Abstract】There are many kinds of Radar,their uses are not the same.The basic function of airborne weather radar is to detect the route ofthunderstorms, hail, wind shear, turbulence and other bad weather area.The safety of Airborne Weather Radar (WXR) directly affects the whole aircraftsystem and flight safety.Airborne Weather Radar is an important part of the airborne navigation system is an important navigation equipment of civilairplane. If there is something wrong with Weather Radar,it may easily cause aircraft sliding back,return airport even crashes and other accident,so wemust enhance the maintenance of WXR. This article summarizes the working principle of WXR (WXR -700) briefly to understand the relatedknowledge of WXR,and analysis,summarizes the common faults.【Key words】Airborne Weather Radar; WXR-700; Fault analysis一、机载气象雷达概述机载气象雷达是人们为防范气象风险，保证飞行安全而应用现代科学技术成果而研制的航空电子设备。
机载预警雷达概论
机载预警雷达概论
一、预警机在现代信息化战争中的地位和作用
1. 预警机是一种装有远距离搜索雷达、数据处理、敌我识别以及通信导航、指挥控制、电子对抗等完善的电子设备，集预警、指挥、控制、通信和情报于一体，用于搜索、监视与跟踪空中和海上目标，并指挥、引导己方飞机执行作战任务的作战支援飞机[1]。
2. 预警机于第二次世界大战结束时问世，曾被用于越南战争，但直到上世纪八十年代初中东战争中的“贝卡谷地”之战，预警机创造了一边倒的军事奇迹，才受到世界军事强国的密切关注。
1982年6月6日，以色列90架战斗机在E-2C预警机的指挥下，向黎巴嫩贝卡谷地发起进攻。
E-2C预警机先敌发现前来支援的近百架叙利亚战斗机，适时干扰、遮断它们与地面指挥部的联系，以损失1架战斗机的代价，一举击落、击伤叙利亚战斗机79架和7架。
3. 预警机已成为军队信息化的重要标志，是现代战争整个作战体系的神经中枢。
1991年海湾战争期间，美国动用了27架E-2C和11架E-3预警机参战。
E-2C预警机出动1183架次，飞行4700小时，用于预警和通信中继。
E-3预警机共出动448架次，飞行5546小时，指挥控制各型飞机9万架次的飞行。
由于空战中有预警机指挥控制，以美国为首的多国部队未损失1架参战飞机，伊拉克飞机则被击落40余架[1]。
二、世界现役主要预警机及其机载雷达介绍
4. 美国E-2C ，中高空目标探测距离480km，低空目标探测距离270km，可在复杂背景中同时跟踪300个目标，引导己方数十架飞机实施拦截。
︒“鹰眼”预警机。
它是目前世界上最先进的舰载预警机，1968年开始研制，1973年交付使用，主要任务是掌握空情，对进犯的战斗机和导弹进行预警，配合航空母舰或地面指挥所完成对己方战斗机的作战指挥。
E-2C预警机先后使用了AN/APS-138、139和145三种型号的监视雷达，工作在超高频（UHF）波段，具有对空、对海、对地三种工作方式，方位覆盖360
5. 美国E-3 ，小型低空目标探测距离300km，大型高空目标探测距离600km，可在复杂背景中同时跟踪600个目标，引导己方上百架飞机实施拦截，并具有良好的对抗各种人为干扰的能力。
︒“望楼”预警机。
它是波音公司根据美国空军“空中警戒和控制系统（AWACS）”计划研制的全天候远程预警机，1977年研制成功，共推出了E-3A、E-3B、E-3C、E-3D和E-3F五种型号。
E-3系列预警机先后使用了AN/APY-1和AN/APY-2两种型号的监视雷达，均属S波段PD体制，方位覆盖360
，在巡航高度值勤时的典型作用距离：小型低空目标230km，大型高空目标600km，最多跟踪50个目标，引导和指挥己方10~12架飞机作战，整体性能略逊于E-3。
︒6. 俄罗斯A-50“中坚”预警机。
它是前苏联于二十世纪七十年代中期开始研制的全天候远程预警机，1986年开始装备部队，目前为止已有21架在俄罗斯空军服役。
A-50预警机的监视雷达也是S波段PD体制，方位覆盖360
7. 以色列Phalcon“费尔康”预警机。
它是以色列ELTA公司于二十世纪九十年代开始研制的远程预警机，其最大特点是采用L波段共形相控阵天线，可提供360°全向覆盖，能够全方位搜索和监视陆地、水面和空中目标。
在巡航高度值勤时的典型作用距离：大型高空目标670km，中型目标445km，低空小型目标370 km。
8. 瑞典Erieye“埃里眼”预警机。
它是瑞典Ericsson公司1982开始研制的一种小型预警机，其最大特点是采用平衡木形的背鳍式相控阵天线，不能实现360°全方位覆盖，在7km高度执勤时的典型作用距离：大型机300km，小型战斗机200km，巡航导弹100km，可同时跟踪300个目标。
9. 俄罗斯Ka-31预警直升机。
它是前苏联卡莫夫设计局1987年研制成功的一种舰载预警直升机。
装备的E-801“眼睛”雷达工作在分米波段，采用安装在机身下可旋转的平板天线，具备360°全方位探测能力，3 500m高度巡航时的典型作用距离：水面舰船250km，4570~3200m高度的空中目标200km，可同时跟踪20个目标。
三、机载预警（AEW）雷达的目标探测原理和技术难点[3]
10. 预警机系统由载机与飞行保障分系统、任务电子分系统和地面保障分系统三部分组成。
任务电子分系统是以下八个分系统的总称，即
监视雷达分系统λ
数据处理与显控分系统λ
任务软件分系统λ
电子侦察（ESM）和通信侦察（CSM）分系统λ
导航分系统λ
通信分系统λ
二次雷达分系统λ
自卫电子分系统λ
其中，监视雷达是整个预警机系统的最主要传感器，预警机的绝大部分功能都依靠监视雷达提供的信息来完成。
11. 众所周知，由于受到地球曲率和地形遮挡的影响，地面雷达存在低空探测盲区。
如果仅考虑地球曲率的影响，雷达视距Rmax与天线高度ha、目标飞行高度ht之间存在如下关系：
（米）
假设巡航导弹在海上的飞行高度为10米，速度为1马赫，雷达天线架高到100米，可算出雷达视距为54公里，只能得到最多2.7分钟的预警时间。
因此，架高天线不仅无法从根本上解决岸/海基雷达的低空探测盲区问题，而且会严重影响雷达的机动能力。
为此，把地面/舰载预警雷达搬到飞机、气球等升空平台上是必然的选择。
12. 将雷达从地面和舰上搬到高速运动的飞机上，不仅使雷达的体积、重量与天线形式受载机的容积、载荷与天线安装条件的限制，而且导致AEW雷达的杂波环境具有以下特色：
雷达对低空和海面目标是下视方式观察，目标背景上有地面或不平静海面产生的强反射杂波，杂波功率远远大于目标回波功率。
只有在很平静的海面上，雷达波以较小的角度照射时，海面呈镜面反射，基本不产生后向散射杂波；λ
雷达随载机一起高速运动，使得地/海杂波即使是由固定地物产生的，仍有多普勒频移λ是雷达波的指向与载机航向的夹角。
根据多普勒频移公式，由于与载机航向的夹角不同，波束中心与波束边缘的杂波谱会有差异，这就形成了杂波多普勒频谱的一定宽φ是雷达发射信号波长，λ。
其中，v是载机的飞行速度，度。
13. AEW雷达天线的主瓣和旁瓣照射到地/海面都会产生杂波。
常见的机载雷达下视杂波谱与目标回波信号多普勒谱分布情况如下图：
从图中可以看出，当目标回波从天线主瓣进入时，只要目标与载机有相对运动速度（目标的多普勒频率不与高度线杂波重合），而且此速度值又与天线主瓣杂波的相对速度不重合，则仍有可能通过频率滤波分离和提取目标回波。
AEW雷达就是通过这一基本原理实现下视情况下的目标检测的。
14. AEW雷达必须采用多种工作体制，以适应不同的目标类型及所处的杂波环境：
当目标的距离大于雷达的地平线距离时，目标回波的时延大于任何地/海面杂波时延，此时AEW雷达可以采用与地面警戒雷达一致的低重频脉冲体制，通过简单地设置距离波门达到杂波抑制的目的。
λ当目标的距离小于雷达的地平线距离时，除雷达主瓣不触及地/海面的仰视工作方式，和目标背景为平静水面两种特殊情况外，目标回波与强杂波在时域重叠，只能依靠频域滤波实现杂波抑制，也就是必须采用脉冲多普勒（PD）体制。
λ
当目标的距离小于雷达的地平线距离时，对于海面运动速度较低，而雷达散射截面积（RCS）又很大的舰船，由于海杂波相对地杂波较弱，AEW雷达一般采用普通低重频脉冲体制。
为了提高积累后的信杂比，。
