振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用.doc

雷达原理 实验名称：振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用学 院： 电子工程学院专 业： 信息对抗技术班 级： 021231姓 名： 振幅和差单脉冲雷达在自 动测角系统中的应用 摘要： 在雷达应用中，为了拟定目的的空间位置，不仅要测量目的的距离，并且还要拟定目的的方向，即测定目的的角坐标，其中涉及目的的方位角和俯仰角雷达测角的物理基本是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性测角的措施可分为振幅法和相位法两大类在雷达测角中，为了迅速地提供目的的精确坐标值，要采用自动测角的措施自动测角时，天线能自动跟踪目的，同步将目的的坐标数据经数据传递系统送到计算机数据解决系统自动测角系统中，其中一种典型的是单脉冲自动测角系统单脉冲自动测角属于同步波瓣测角法，单脉冲雷达的种类诸多，其中最常用的是振幅和差式单脉冲雷达。

核心词： 雷达测角，雷达自动测角系统，单脉冲雷达，振幅和差单脉冲 一、单脉冲定向原理对目的的定向，即测定目的的方向，是雷达的重要任务之一单脉冲定向是雷达定向的一种重要措施所谓“单脉冲”，是指使用这种措施时，只需要一种目的回波脉冲，就可以给出目的角位置的所有信息根据从回波信号中提取目的角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的措施：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图除了上述两种措施外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法 1.1 相位定向法振幅定向法是用天线接受到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中档信号法又可以分为比幅法和和差法如图所示，平面两波束互相部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角也已知假设目的回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成 （2-1）两波束接受到的目的回波信号可以表达到： （2-2）其中为回波信号的幅度系数。

对于比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有： （2-3）根据上式比值的大小可以判断目的回波信号偏角θ的方向，再通过查表就可以估计出θ的大小对于和差法，由和可计算得到其和值及差值分别如下: （2-4）其中称为和波束方向图；称为差波束方向图若θ很小（在等强信号轴附近），根据泰勒公式可以将和展开近似为：进一步可以得到： （2-5）归一化和差信号值可得: (2-6)其中是天线方向图在波束偏转角处的归一化斜率系数即可计算得到目的回波信号偏角θ为：对于振幅定向法来说，其长处是测向精度较高，便于自动测角，缺陷是系统较复杂，作用距离较小等1.2 振幅定向法相位定向法是将两个天线接受到的信号相位加以比较以拟定目的在一种座标平面内方向如上图所示，对于遥远区域内的点目的，目的回波可近似当作是两列平行波分别入射到两天线上，因而两天线接受到的目的回波信号振幅相似而相位不同两天线接受到的目的回波信号时差为： (2-7)其中C为电磁波在空气介质中的传播速度。

则相应的相位差为： (2-8)如果我们能测出信号达到天线1和2的相位差，那么，我们就能得到信号达到的方向θ为： (2-9)相位定向法容易得到较高的精度，这是它突出的长处，其缺陷是容易引起相位差的测量模糊，并需要对信号频率进行测量1.3 单脉冲雷达系统多路接受是实现单脉冲定向的技术措施，单脉冲定向的核心就在于用几种独立的接受支路同步接受目的的回波信号，然后再将这些信号加以解决比较，最后计算得到目的信号的达到角一般，在三维空间对一种目的定向要采用四个独立的接受支路：方位面两个支路，俯仰面两个支路根据角度鉴别器和测角措施的不同，单脉冲雷达系统一般可以分为九种类型，如表1-2所示图1-5给出了两维角坐标（方位和俯仰）振幅和－差式单脉冲雷达系统框图测角措施（角度鉴别器的类型）三种定向措施的基本单脉冲雷达振幅法相位法综合法振幅法相位法和差式振幅——振幅振幅——相位振幅和——差相位——振幅相位——相位相位和——差综合振幅综合相位综合和——差 表2-1 九种基本的单脉冲雷达系统图2—3 振幅和－差式单脉冲雷达系统框图∑－波导桥的和输出；△－波导桥的差输出单脉冲雷达不仅可以用于搜索，也可以用来对目的进行自动精确跟踪。

与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达具有如下长处：跟踪精度高；作用距离不受限制；数据率的潜力大；抗干扰性能好等固然，它也存在某些缺陷与局限性，例如：系统复杂和只能应用窄波束天线等等，但是随着科技的发展，与雷达的其他许多新技术相比，这些复杂性已经成为次要的问题1.4 雷达系统仿真模型雷达系统仿真是数字仿真技术与雷达技术结合的产物纯软件的仿真，就是运用计算机软件来建立雷达的模型，然后在数字计算机上复现雷达系统的动态工作过程具体的说，仿真的对象是雷达系统，涉及雷达自身（硬件及软件）、雷达目的及目的环境；仿真的手段是数字计算机，涉及软件及硬件；仿真的方式是复现蕴含在雷达目的及目的环境信息的雷达信号振幅定向法是用天线接受到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中档信号法又可以分为比幅法和和差法如图所示，平面两波束互相部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角也已知假设目的回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成纯软件的仿真，就是运用计算机软件来建立雷达的模型，然后在数字计算机上复现雷达系统的动态工作过程。

具体的说，仿真的对象是雷达系统，涉及雷达自身（硬件及软件）、雷达目的及目的环境；仿真的手段是数字计算机，涉及软件及硬件；仿真的方式是复现蕴含在雷达目的及目的环境信息的雷达信号振幅定向法是用天线接受到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中档信号法又可以分为比幅法和和差法这里所说的“复现”就是重现雷达信号的产生、传递、解决等动态过程，从时间关系上看，就是重现一种随机的时间纯软件仿真的系统模型如下：控制器信号源发射机天线发射方向图杂波目的干扰天线接受方向图接受机信号解决数据解决终端显示图2-4 雷达仿真模型建立雷达的系统模型，从逻辑上讲，应当采用与制造实际雷达系统相似的思路建立通用的仿真模型，就必须把重点放在精确仿真功能组件上来，这是由于大多数的雷达系统都可以采用相似的功能组件，只但是系统参数有所不同而已因此，在建立通用的雷达系统模型时，首要任务是建立多种功能组件的数学模型；另一方面是用计算机程序实现各组件的功能；再次就是把各功能组件组合成分系统模型；最后把各个分系统模型组合成总系统模型。