HotZ-雷达系统(第五章)相控阵雷达.ppt

第五章 相控阵雷达2014/4/3015.1 相控阵雷达概述5.2 基本工作原理与组成框图5.3 相位扫描系统组成与工作原理相控阵雷达概述2014/4/302相控阵相控阵- -————相位控制阵列，属于电扫描雷达相位控制阵列，属于电扫描雷达② ② 波束波束扫描：电扫描，利用辐射单元相位变化实现控制扫描：电扫描，利用辐射单元相位变化实现控制① ① 天线天线由由许多辐射单元许多辐射单元按某一规则排列组成（正方阵按某一规则排列组成（正方阵，，△△阵等），辐射单元则几十、百，多则上万阵等），辐射单元则几十、百，多则上万两种基本形式：两种基本形式：线阵列线阵列和和面阵列面阵列相控阵雷达概述2014/4/303② ② 波束波束扫描：电扫描，利用辐射单元相位变化实现控制扫描：电扫描，利用辐射单元相位变化实现控制相位控制实现相位控制实现：每个辐射单元后接一：每个辐射单元后接一移相器移相器，，改变各改变各 辐射单元的辐射单元的相对相位相对相位，从而改变了阵列面的电磁波，从而改变了阵列面的电磁波等等 相位面相位面，实现波束，实现波束扫描扫描为阵列面为阵列面为为等相位面等相位面基本概念2014/4/304l l 固态固态技术技术 l l 信号处理技术信号处理技术 l l 光电子技术光电子技术 l l 以及以及器件、材料、结构和工艺的发展器件、材料、结构和工艺的发展③③ 具有具有远距、高精度、高数据率、高分辨率、远距、高精度、高数据率、高分辨率、多目标跟踪多目标跟踪能力能力④ ④ 它它是集是集三十年三十年雷达技术、自动控制技术、计算机技术雷达技术、自动控制技术、计算机技术的的综合综合应用应用成果。

成果第五章 相控阵雷达2014/4/3054.1 相控阵雷达概述4.2 基本工作原理与组成框图4.3 相位扫描系统组成与工作原理相位扫描原理个阵元的线性阵列2014/4/306辐射单元间距为辐射单元间距为a.a.各辐射单元均以等幅，无方向性辐射各辐射单元均以等幅，无方向性辐射b. b.零号单元为相位零号单元为相位基准基准( )( )，，其余其余相位依次递增相位依次递增相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/307为为各辐射单元在远各辐射单元在远区区该该点点的的场强，场强，为为等等幅幅，，无方向无方向 性辐射性辐射① ① 无差异无差异，，② ② 相邻相邻单元单元波程波程差差 引入的相位差引入的相位差为为辐射辐射方向方向与与阵列阵列法线法线的的夹角夹角相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/308将将 代入代入根据根据等比级数求和公式等比级数求和公式和和欧拉公式欧拉公式，得：，得：相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/309场强值为场强值为 ：：相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/3010场强值为场强值为 ：：相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/3011阵列的阵列的归一化归一化方向函数：方向函数：若各阵元若各阵元不是无不是无方向性的，且辐射方向图为方向性的，且辐射方向图为 ，则，则 阵列方向图变为：阵列方向图变为：元因子元因子阵因子阵因子相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/3012讨论讨论：：a.a.当当 ( ( 为整数为整数) )时：时：b.b.当当 ( ( 为整数为整数) )时：时：的的分子分子为零为零的的分子分子和和分母分母均零均零当当 ( ( 为整数为整数) )时，时，为为最大值最大值相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/3013主瓣和栅瓣主瓣和栅瓣：：当当 ( ( 为整数为整数) )时，时，为为最大值最大值方向图的主瓣方向图的主瓣当当方向图的栅瓣方向图的栅瓣当当相位扫描原理与波束宽度 2014/4/3014天线方向图的关键参数：天线方向图的关键参数：半功率波瓣宽度半功率波瓣宽度和和旁瓣电平旁瓣电平当当 很小时，很小时，辛格辛格函数函数在在半功率点半功率点波束宽度波束宽度 ，， 查辛格函数表查辛格函数表相位扫描原理元线阵在 方向远区某点的辐射场的矢量和2014/4/3015天线方向图的关键参数：天线方向图的关键参数：半功率波瓣宽度半功率波瓣宽度和和旁瓣电平旁瓣电平通常通常要产生要产生 的波束，需要的波束，需要波束宽度与阵元波束宽度与阵元波束宽度与阵元N N N的关系的关系的关系相位扫描原理2014/4/3016相位扫描原理2014/4/3017相位扫描原理2014/4/3018相位扫描原理2014/4/3019相位扫描原理2014/4/3020相位扫描原理2014/4/3021相位扫描原理2014/4/3022相位扫描原理2014/4/3023为什么要限定相控阵雷达的扫描范围 ？相位扫描原理2014/4/3024相控阵雷达组成框图2014/4/3025相位扫描系统相控阵雷达相位扫描系统包括：天线阵、移相器、 波束指向控制器（波控器）、多波束形成网络。

2014/4/3026天线阵 ①结构：平面阵列 利于波束指向的配相计算与控制 正方形，三角形，六角形，随机阵列 辐射单元 半波振子，喇叭口，缝隙振子，螺旋天线等2014/4/3027相控阵雷达相位扫描系统包括：天线阵、移相器、 波束指向控制器（波控器）、多波束形成网络相位扫描系统天线阵②馈电方式： 功率源到辐射单元间采用一定数量的微波耦合元件及传输馈线 串馈 强制馈电： 并馈 光学馈电 利用光学原理 2014/4/3028移相耦合2014/4/30292014/4/30302014/4/30312014/4/3032移相器2014/4/3033移相器2014/4/3034移相器2014/4/3035移相器2014/4/3036数字移相器移相器2014/4/3037可以不用吗？波束指向控制器—波控器2014/4/3038多波束形成网络2014/4/30392014/4/3040多波束形成网络接收数据可以多通 道加权合成，形成 不同方向上的能量 积累发射可以吗？。