雷达原理_第七章-角度测量
188页1、第六章 作业解析,第六章 作业解析,第六章 作业解析,第七章 角度测量, 电话:15182388504 V网: 66286 西南科技大学国防科技学院,黄传波,角度测量,主要内容 测角方法 波束的扫描方法 相控阵雷达 数字雷达 三坐标雷达 自动测角原理和方法,本章知识点 雷达测角的理论基础、相位法测角原理 振幅法测角的基本原理、三天线相位法测角原理 天线波束基本形状、天线波束扫描基本方法 天线相位扫描、频率扫描、时间延迟扫描法的基本工作原理 相控阵雷达、数字雷达及三坐标雷达基本工作原理、常见的多波束形成技术 雷达目标高度测量的计算 圆锥扫描自动测角基本原理、单脉冲自动测角基本原理,角度测量,本章重点 相位法测角原理、三天线相位法测角原理 振幅法测角的基本原理 天线相位、频率及时间延迟扫描法的基本原理 相控阵雷达、数字雷达及三坐标雷达基本原理,角度测量,7.1 概述 7.2 测角方法及其比较 7.3 天线波束的扫描方法 7.4 相控阵雷达、数字雷达及三坐标雷达 7.5 自动测角的原理和方法,角度测量,一、雷达角度坐标的确定 方位角,高低角 绝对坐标表示法: 方位角基准为正北,顺时针方向为正
2、 高低角基准为水平面,向上方向为正 相对坐标表示法: 测出目标相对于天线轴线的偏离角,再根据天线轴线的实际角度,计算出目标实际角度。,7.1 概 述,二、测角的物理基础 电磁波在均匀介质中以光速匀速直线传播 雷达天线具有方向性,三、实际空间电磁波传播非线性影响 实际空气介质的非均匀性使电磁波传播轨迹弯曲 近距离测角,影响可以忽略 远距离测角,测量数据必须修订,7.1 概 述,四、天线方向图近似表示 天线的方向性用方向性函数表示 电场强度幅度的归一化 余弦函数,7.1 概 述,高斯函数,7.1 概 述,辛克函数,7.1 概 述,五、天线方向图的主要技术指标 半功率波束宽度0.5F(0.5)0.707 影响测角精度 副瓣电平 影响雷达的抗干扰性能,7.1 概 述,六、雷达测角性能的度量 测角范围 测角速度 角度分辨力 测角准确度 测角精度,7.1 概 述,角度分辨力 雷达将相同距离上相互靠近的两个目标区分开 的最小角度。,0.5,角度分辨力由天线半功率波束宽度决定,7.1 概 述,7.2 测角方法及其比较,7.2 测角方法及其比较,7.2.1 相位法测角 1. 基本原理 相位法测角利用多个
3、天线所接收回波信号之间的相位差进行测角。 如图 7.1 , 设在方向有一远区目标, 则到达接收点的目标所反射的电波近似为平面波。由于两天线间距为d, 故它们所收到的信号由于存在波程差R而产生一相位差,(7.2.1),其中为雷达波长。如用相位计进行比相, 测出其相位差, 就可以确定目标方向。,图 7.1 相位法测角方框图,由于在较低频率上容易实现比相, 故通常将两天线收到的高频信号经与同一本振信号差频后, 在中频进行比相。 设两高频信号为,u1=U1 cos (t-) u2=U2cos (t),本振信号为,uL=ULcos (Lt+L),其中,为两信号的相位差;L为本振信号初相。u1和uL差频得,uI1=UI1cos(-L)t-L,7.2 测角方法及其比较,u2与uL差频得,uI2=UI2cos(-L)t-L,可见,两中频信号uI1与uI2之间的相位差仍为。,图 7.2 。接收信号经过混频、放大后再加到相位比较器中进行比相。其中自动增益控制电路用来保证中频信号幅度稳定, 以免幅度变化引起测角误差。,图 7.2 相位法测角方框图,7.2 测角方法及其比较,为便于讨论, 设变压器的变压比为1
4、1, 电压正方向如图 7.3(a)所示, 相位比较器输出端应能得到与相位差成比例的响应。为此目的, 当相位差为的两高频信号加到相位检波器之前, 其中之一要预先移相 90。因此相位检波器两输入信号为,u1=U1cos (t-) u2=U2=cos (t-90),图 7.3 二极管相位检波器电路及矢量图(a) 电路; (b) U2U1; (c) U2=1/2U1,7.2 测角方法及其比较,U1、U2为u1、u2的振幅, 通常应保持为常值。现在u1在相位上超前u2的数值为(90-)。 由图 7.3(a)知:,7.2 测角方法及其比较,图 7.3 二极管相位检波器电路及矢量图(a) 电路; (b) U2U1; (c) U2=1/2U1,当选取U2U1时, 由矢量图 7.3(b)可知,图 7.3 二极管相位检波器电路及矢量图(a) 电路; (b) U2U1; (c) U2=1/2U1,7.2 测角方法及其比较,故相位检波器输出电压为,其中Kd为检波系数。由式(7.2.2)可画出相位检波器的输出特性曲线, 如图 7.4(a)所示。测出Uo, 便可求出 。 显然, 这种电路的单值测量范围是-/2/2
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