雷达阵列天线介绍

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雷达天线

雷达天线

雷达天线雷达用来辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。

雷达在发射时须把能量集中辐射到需要照射的方向;而在接收时又尽可能只接收探测方向的回波,同时分辨出目标的方位和仰角,或二者之一。

雷达测量目标位置的三个坐标(方位、仰角和距离)中,有两个坐标(方位和仰角)的测量与天线的性能直接有关。

因此,天线性能对于雷达设备比对于其他电子设备(如通信设备等)更为重要。

主要参量雷达天线的主要参量有方向图、增益和有效面积。

方向图雷达天线具有一定形状的波束。

由于波束是立体的,常用水平截面的波束形状(即水平方向图)和垂直截面的波束形状(即垂直方向图)描述。

方向图呈花瓣状,故又称波瓣图(图1)。

常规方向图只有一个主瓣和多个副瓣。

副瓣电平通常低于主瓣20分贝以上,这样才可能用主瓣来分辨目标的方位和仰角。

主瓣半功率点(0.707场强点)间的宽度称为波束宽度。

增益雷达天线在最大辐射方向所辐射的功率与一假想的各向均匀辐射的天线在同一方向辐射的功率之比(其条件为两天线输入的功率相同)。

增益G 表示雷达天线在发射时聚束的能力。

有效面积雷达天线接收到的信号功率与来自最大辐射方向的信号的功率密度之比,即天线接收到的信号功率Pr=S×Ae。

式中S为信号功率密度;Ae为天线有效面积,表示雷达天线在接收时捕获空中信号的能力。

由互易定理可证明G=4πAe/λ2,式中λ为信号波长。

对一定形式的天线,天线有效面积Ae与实际几何面积A 成正比,即Ae=ηA。

式中η为利用系数,一般小于1。

雷达天线设计的主要问题是:①提高天线增益和有效面积,以加大雷达探测距离;②压低天线副瓣电平,以减小测向模糊和提高抗干扰能力;③提高波束扫描速率,以便能同时观察多个目标;④展宽天线系统工作频带,以提高反有源干扰的能力;⑤采用多种技术提高测角精度。

搜索雷达天线搜索雷达又称警戒雷达,用于及时发现远距离目标。

搜索雷达天线相当大,面积一般为数十至数百平方米。

探测距离达几千公里的预警雷达的天线面积可达几千或几万平方米。

面向雷达和通信一体化应用的阵列天线设计简析

面向雷达和通信一体化应用的阵列天线设计简析

面向雷达和通信一体化应用的阵列天线设计简析摘要:随着科技的发展,雷达和通信一体化应用成为了现代通信和雷达领域中的重要发展趋势。

其中,阵列天线是实现雷达和通信一体化的重要手段之一。

在雷达和通信一体化应用中,阵列天线需要同时实现雷达探测、通信传输、数据处理等多个功能,而这些功能都需要以阵列天线为基础。

阵列天线作为一种重要的天线结构,具有较高的增益和方向性,能够满足雷达和通信一体化应用的需求。

关键词:;雷达通信;一体化应用;阵列天线;设计简析本文首先介绍了阵列天线的概念及特性,包括其结构、工作原理和性能指标。

接着,分析了雷达和通信一体化应用的需求,探讨了阵列天线在这一领域的应用前景。

然后,对阵列天线设计方法进行了详细分析,包括阵元配置、波束形成和信号处理等方面。

最后,通过实际应用实例的分析,验证了阵列天线在雷达和通信一体化应用中的有效性和可行性。

通过本文的研究,可以为相关领域的研究人员提供一定的参考和借鉴。

1.阵列天线的概念及特性阵列天线是一种由多个天线单元组成的天线系统,它们按照特定的排列方式连接在一起。

相比于传统的单个天线,阵列天线具有更高的增益和方向性,能够更好地接收和发送无线信号。

阵列天线的设计主要涉及到天线单元的选择、排列方式的确定以及天线间的耦合问题。

首先,天线单元的选择是阵列天线设计的关键之一。

天线单元的性能将直接影响整个阵列天线系统的性能。

在选择天线单元时,需要考虑天线的频率响应、增益、辐射图案等参数。

此外,天线单元之间的互相干扰也需要进行充分的考虑,以避免信号的干扰和失真。

其次,阵列天线的排列方式也是设计中需要注意的要点。

不同的排列方式将会对阵列天线的性能产生不同的影响。

常见的排列方式有线性排列、面阵排列等。

线性排列方式适用于狭窄的覆盖区域,而面阵排列方式适用于宽广的覆盖区域。

在确定排列方式时,需要综合考虑覆盖区域的大小、天线单元的数量以及成本等因素。

最后,天线间的耦合问题也是阵列天线设计中需要关注的方面。

雷达相控阵天线与扫描技术

雷达相控阵天线与扫描技术

雷达相控阵天线与扫描技术
雷达相控阵天线是一种由许多小型天线单元组成的天线阵列,
它们可以通过控制每个天线单元的相位和幅度来实现波束的电子扫描。

相控阵天线的主要优势在于它可以实现快速、精确的波束控制,从而提高雷达系统的灵活性和性能。

相控阵天线的扫描技术包括机械扫描和电子扫描。

机械扫描是
通过机械装置使整个天线阵列旋转或者倾斜,从而改变波束的方向。

这种方法已经过时,因为它的速度慢、可靠性低,而且难以适应现
代雷达系统对快速、多方向扫描的需求。

电子扫描是相控阵雷达的核心技术之一,它通过控制每个天线
单元的相位和幅度来实现波束的快速、精确控制。

相比机械扫描,
电子扫描具有更快的响应速度、更高的精度和更好的可靠性。

在电
子扫描中,天线单元的相位和幅度可以通过相控阵天线的控制单元
实现动态调节,从而实现对波束方向的灵活控制。

相控阵雷达的扫描技术还包括波束形成和波束跟踪。

波束形成
是指通过合成相位控制实现对波束方向和形状的控制,而波束跟踪
则是指通过不断调整相位控制来跟踪目标。

这些技术使得相控阵雷
达能够实现快速、精确的目标探测和跟踪,从而在军事、航空航天和气象等领域发挥重要作用。

总的来说,雷达相控阵天线与扫描技术的发展使得雷达系统具有了更高的灵活性、精度和可靠性,为各种应用领域带来了巨大的技术进步和应用前景。

第6讲 雷达天线、雷达显示器

第6讲  雷达天线、雷达显示器
指挥控制显示:在综合显示的基础上显示我方的 指挥命令。

2.4 雷达显示器
雷达终端显示器主要包括:

距离显示器 B型显示器(平面显示器) E型显示器(高度显示器) 平面位置显示器 情况显示器和综合显示器




2.4.1 距离显示器
距离显示器主要显示目标距离,它可以绘出接收机输
出幅度和距离的曲线关系。
Ae a A
显然,波长一定时,天线增益与Ae和A都成正比。天线有效孔径体现为面积 的量纲,它与入射电磁波功率密度Pi相乘后即可得到天线的接收功率Pr, 即 Pr= Pi·Ae
2.3.1 天线的方向性和增益 3.天线辐射方向图 天线辐射的电磁能量在三维空间中的分布变时成相对(归一化)基础上 的曲线(曲面)时,称为天线辐射方向图,通常称为天线方向图。 天线方向图通常用 F , 表示,θ和φ表示方位角和俯仰角,电场强 度记为E( θ , φ ),Emax为最大辐射方向上的电场强度,则有
E ex Ex ey E y
其中 Ex Exm cos t kz x
E y E ym cos t kz y
极化是指电场强度E的矢量端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。 1.若矢量端轨迹是一条直线,称该波为线极化波。 2.若矢量端轨迹是圆,称该波为圆极化波。 3. 若矢量端轨迹为椭圆,称该波为椭圆极化波。
2.3 雷达天线 雷达天线的参数:
(1)增益:天线将辐射能量集中照射在某个方向的能力。增益与天线的孔
径面积成正比,与工作波长的平方成正比。 (2)天线的有效孔径面积:雷达天线接收时,其收集目标回波的能力用天 线的有效孔径面积表示。大的有效孔径面积等效于高的天线增益。 (3)方向性:天线都具有方向性,即天线向不同方向辐射的功率密度不同,

雷达物位计常见天线的种类及选型

雷达物位计常见天线的种类及选型

雷达物位计常见天线的种类及选型1、棒式天线绝缘棒天线通常用聚四氟乙烯、聚丙烯等高分子材料制成,耐腐蚀性能较好,可用于强酸、碱等介质。

但微波发射角较大(约30°),并且边瓣较多,对于罐内结构较复杂的情况,干扰回波会较多,信噪比小,精度较低。

但易于清洗,常用于测量运行条件较好、口径较大、测量范围小的槽罐和腐蚀性介质。

如果被测介质易挥发冷凝,最好选择棒形天线或水滴型天线;如嘉可自动化仪表生产的JKRD型雷达物位计,适合于测量腐蚀性介质,工作压力可达1.6MPa,被测介质温度可达200℃。

2、喇叭口天线锥形喇叭天线的发射角与喇叭直径及频率见表1。

在同频率下,喇叭直径越大,发射角越小,如果是高频雷达料位计,发射角就更小,准确度更高。

如嘉可自动化仪表的JKRD型雷达物位计,测量精度可达±1mm。

许多缓冲罐、储罐、反应罐等都选用这类天线,但这类天线不适用于腐蚀性介质的测量。

大多数经济型雷达物位计都采用5.8GHz或6.3GHz的微波频率,其发射角较大,容易在容器壁或内部构件上产生干扰回波。

虽然喇叭天线增大可以减小发射角,但体积增大,安装不便,而且改善有限。

采用高频率的雷达,如嘉可自动化仪表的JKDR (26GHz)雷达物位计,发射角可以到8°,这样即使在测量狭长的料罐物位时,也能有较高的测量精度。

如果用于大量程的测量场所选大喇叭口天线雷达物位计,小的喇叭天线则适用于小型容器。

如果被测介质流动性较差并有挂料现象,那么选择喇叭或棒状雷达物位计。

3、抛物面天线这是最近推出的新型天线,多用在高频发射的雷达,由于其发射角只有7°,非常适合测量精确目标和饶过障碍物进行测量。

但其天线尺寸大,如果用X波段,直径达Φ454mm,开孔尺寸要大于500mm,安装使用不太方便。

4、平面天线平面天线采用平面阵列技术,即多点发射源,与单点发射源相比,由于测量其于一个平面,而不是一个确定的点,配合相应电子线路,可使雷达物位计的测量精度达±1mm,可用于储罐精密计量,主要用于计量级雷达物位计。

天线阵列在雷达系统中的应用研究案例分析

天线阵列在雷达系统中的应用研究案例分析

天线阵列在雷达系统中的应用研究案例分析一、引言雷达系统作为一种重要的探测和监测工具,在军事、民用等领域都发挥着关键作用。

天线阵列技术的引入,为雷达系统的性能提升带来了新的机遇和挑战。

二、天线阵列的基本原理天线阵列是由多个天线单元按照一定的规则排列组成的系统。

通过合理控制每个天线单元的激励电流或电压,可以实现波束的形成、扫描和控制。

其基本原理基于电磁波的干涉和叠加。

在天线阵列中,每个天线单元都会辐射出电磁波。

当这些电磁波在空间中相遇时,会发生干涉现象。

通过调整天线单元之间的间距、相位和幅度等参数,可以使得电磁波在特定方向上相互增强,形成较强的波束;而在其他方向上相互削弱,从而实现波束的指向性控制。

三、天线阵列在雷达系统中的优势(一)提高分辨率天线阵列可以通过增加天线单元的数量和优化排列方式,有效地提高雷达系统的角度分辨率和距离分辨率。

这使得雷达能够更精确地分辨目标的位置、形状和尺寸。

(二)增强抗干扰能力通过灵活调整波束的方向和形状,天线阵列可以有效地抑制来自特定方向的干扰信号,提高雷达系统在复杂电磁环境下的工作能力。

(三)实现快速波束扫描与传统的机械扫描雷达相比,天线阵列可以通过电子控制方式实现快速的波束扫描,大大缩短了雷达对目标的搜索和跟踪时间。

(四)增加系统的可靠性天线阵列中的多个天线单元可以互为备份,当部分单元出现故障时,系统仍能保持一定的工作性能,提高了雷达系统的可靠性和稳定性。

四、应用案例分析(一)机载预警雷达在机载预警雷达中,天线阵列通常安装在飞机的机头或机背上。

通过采用相控阵技术,可以实现对大范围空域的快速扫描和多目标跟踪。

例如,美国的 E-3 预警机上的 AN/APY-1/2 雷达,其采用的天线阵列能够同时监测数百个目标,并引导己方战机进行作战。

在这种应用中,天线阵列需要克服飞机飞行时的振动、气流影响以及对低可观测目标的探测等难题。

通过采用先进的信号处理算法和优化的天线设计,有效地提高了雷达的性能。

雷达天线学习资料——精.doc

雷达天线学习资料——精.doc

雷达天线1雷达天线的简介雷达中用以辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。

雷达天线具有将电磁波聚成波束的功能,定向地发射和接收电磁波。

雷达的重要战术性能,如探测距离、探测范围、测角(方位、仰角)精度、角度分辨力和反干扰能力均与天线性能有关。

雷达天线在空间聚成的立体电磁波束,通常用波束的水平截面图(即水平方向图)和垂直截面图(即垂直方向图)来描述。

方向图呈花瓣状,又称为波瓣图。

常规的天线方向图有一个主瓣和多个副瓣。

主瓣用于探测目标。

副瓣又称旁瓣,是无用的,愈小愈好。

雷达的战术用途不同,所要求的天线波束形状也不相同。

常规雷达的发射波束和接收波束是相同的,一些特殊体制的雷达,发射波束和接收波束不同。

脉冲雷达多数是发射和接收共用一个天线,靠天线收发开关进行发射和接收工作状态的转换。

有些雷达(如多基地雷达和连续波雷达),其发射天线和接收天线是分开的。

2雷达天线的种类雷达天线类型很多,按其结构形式,主要有反射面天线和阵列天线两大类。

按天线波束的扫描方式,雷达天线可分为机械扫描天线、电扫描天线和机电扫描结合的天线反射面天线由反射面和辐射器组成。

辐射器又称馈源、辐射元、照射器,它向反射面辐射电磁波,经反射形成波束。

典型的反射面天线是旋转抛物面天线,切割抛物面天线、抛物柱面天线、卡塞格伦天线、单脉冲天线、叠层波束天线、赋形波束天线和偏馈天线等多种形式。

机械扫描天线通过机械的方法驱动天线转动,实现天线波束在方位和仰角二维的扫描,扫描的速度较慢。

电扫描天线,天线固定不动,波束在方位和仰角二维的扫描,都是用电子技术控制阵列天线上各辐射单元的馈电相位或工作频率来实现,波束扫描的速度很快。

机电扫描结合的天线一般是方位扫描由机械驱动天线旋转进行,仰角扫描由电子技术控制各辐射单元的馈电相位或工作频率来实现,因此其方位扫描较慢, 仰角扫描很快。

有时也把机电扫描结合的天线叫一维电扫描天线。

雷达天线的主要性能指标雷达天线主要目的是更好地接受和发送数据,采用不同种类的天线拥有不同的指标,但雷达天线主要的性能指标有波瓣宽度、有效面积、增益、副瓣电平、极化方式、频带宽度、天线转速和抗风力等。

相控阵雷达的基础知识

相控阵雷达的基础知识

相控阵雷达的基础知识相控阵雷达,即采用相控阵天线的雷达,是一种先进的雷达系统。

其基础结构和功能如下:1.相控阵雷达的天线阵列是由上千个天线单元组成的,这些天线单元可以收发雷达波。

任何一个天线都可以收发雷达波,而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。

2.在扫描时,选定其中一个区块(数个天线单元)或数个区块对单一目标或区域进行扫描,因此整个雷达可同时对许多目标或区域进行扫描或追踪,具有多个雷达的功能。

3.由于一个雷达可同时针对不同方向进行扫描,再加之扫描方式为电子控制而不必由机械转动,因此资料更新率大大提高,机械扫描雷达因受限于机械转动频率因而资料更新周期为秒或十秒级,电子扫描雷达则为毫秒或微秒级。

因而它更适于对付高机动目标。

4.相控阵雷达采用的是电子方法实现波束无惯性扫描,因此也叫电子扫描阵列(ESA),它的波束方向可控、扫描也灵活,并且增益也可以很高。

5.相控阵雷达的波束指向始终与等相位面垂直,而等相位面由阵元间的馈相关系确定。

因此在各个阵元都是等幅馈电情况下,线性阵的波束方向图函数为sinc函数。

可以通过阵因子来计算相控阵波束宽度。

6.相控阵雷达的波束宽度与扫描角θB的关系:当扫描的最大角度为θmax时,为了不出现删瓣,阵元间距d和波长λ需要满足关系,也就是说当阵元间距小于半波长时,即使扫描到90°都不会出现删瓣。

7.相控阵雷达具有功能多、机动性强的特点。

它不需要天线驱动系统、光束指向灵活,能实现无惯性的扫描,从而缩短目标信号检测时间,如信息的传播需要时间,高数据率。

相控阵雷达是一种先进的雷达系统,具有高精度、高更新率、多功能和机动性强的特点。

这些特点使得相控阵雷达在军事和民用领域都有着广泛的应用前景。

雷达阵列天线介绍

雷达阵列天线介绍

雷达阵列天线介绍
首先,雷达阵列天线有更高的增益。

由于雷达阵列天线由多个天线单元组成,每个天线单元都可以发射和接收无线信号,因此可以将单个天线单元的辐射功率叠加到一起,从而提高了信号的发射功率和接收灵敏度,进而提高了雷达系统的探测距离和分辨率。

其次,雷达阵列天线具有更好的方向性。

通过控制每个天线单元的相位和幅度,雷达阵列天线可以实现波束的形成,将发射功率集中在目标方向,从而提高探测目标的定向性和抗干扰能力。

相比之下,传统的单个天线在发射和接收信号时无法实现方向性的控制,无法有效抑制杂波和干扰信号。

第三,雷达阵列天线具有更大的工作频带。

由于每个天线单元之间可以进行相位和幅度调整,雷达阵列天线可以实现对不同频率信号的发射和接收,从而实现较大的工作频带。

这对于雷达系统来说非常重要,因为不同的应用场景通常有不同的工作频率要求。

此外,雷达阵列天线还具有更好的灵活性。

传统的单个天线只能在一个固定的方向上发射和接收信号,而雷达阵列天线可以通过控制每个天线单元的相位和幅度,实现对方向和角度的调整,从而灵活适应不同的工作场景和目标。

综上所述,雷达阵列天线具有高增益、高方向性、大工作频带和灵活性等优点,因此在雷达系统中得到广泛应用。

从军事领域的目标探测和跟踪,到民用领域的交通监测和天气预警,雷达阵列天线都发挥着重要的作用。

随着无线通信技术和雷达技术的不断发展,雷达阵列天线的性能也会不断提升,为各个领域的应用提供更多可能性。

天线阵列在雷达系统中的应用探讨

天线阵列在雷达系统中的应用探讨

天线阵列在雷达系统中的应用探讨在现代科技的众多领域中,雷达系统无疑占据着至关重要的地位。

而天线阵列作为雷达系统中的关键组成部分,其应用和发展对于提升雷达性能具有不可忽视的作用。

天线阵列,简单来说,是由多个天线单元按照一定规律排列组合而成的系统。

这种排列方式并非随意为之,而是经过精心设计,以实现特定的功能和性能要求。

在雷达系统中,天线阵列的应用带来了诸多显著的优势。

首先,它大大提高了雷达的方向性和增益。

通过合理调整天线单元的间距、相位和幅度等参数,可以使雷达波束更加集中,指向性更强,从而能够更远、更精确地探测目标。

这就好比我们用手电筒照明,如果是普通的手电筒,光线比较分散,照亮的范围广但亮度不够;而如果是经过特殊设计的聚光手电筒,光线集中在一个方向,能够照得更远更亮。

在雷达系统中,天线阵列就起到了类似聚光手电筒的作用,让雷达的探测能力更强。

其次,天线阵列能够实现波束的灵活控制和快速扫描。

传统的单个天线在改变波束方向时往往需要机械转动,速度较慢且精度有限。

而天线阵列可以通过电子方式快速调整各单元的参数,实现波束在不同方向上的快速切换,大大提高了雷达的搜索和跟踪效率。

想象一下,这就像是我们的眼睛能够迅速地从一个方向转向另一个方向,捕捉到更多的信息。

再者,天线阵列有助于提高雷达系统的抗干扰能力。

由于其方向性强,可以有效地降低来自其他方向的干扰信号,同时通过多通道处理技术,对干扰信号进行抑制和消除,从而提高雷达在复杂电磁环境下的工作稳定性。

天线阵列在不同类型的雷达系统中都有着广泛的应用。

在军事领域,相控阵雷达是天线阵列应用的典型代表。

相控阵雷达可以同时跟踪多个目标,并且能够快速应对突发的威胁,为军事防御和作战提供了强大的支持。

例如,在防空系统中,相控阵雷达能够及时发现来袭的敌机和导弹,并引导防空武器进行拦截。

在民用领域,气象雷达也广泛采用了天线阵列技术。

通过对大气中的气象目标进行精确探测,气象雷达能够为天气预报提供重要的数据支持,帮助人们更好地应对各种天气变化,提前做好防范措施,减少自然灾害带来的损失。

雷达阵列天线介绍

雷达阵列天线介绍

■开课目的“阵列天线分析与综合”是电子信息工程专业电磁场与微波通信方向的专业选修课程。

课程的任务是使学生掌握阵列天线的基本理论、基本分析与综合方法,掌握单脉冲阵列、相控阵扫描天线的基本理论和概念、以及阵列天线的优化设计思想,培养学生分析问题和解决问题的能力,为今后从事天线理论研究、工程设计和开发工作打下良好的基础。

■课程要求●约有五次作业●考核平时成绩占20%。

包括平时作业,出勤情况。

期末考试成绩占80%(一页纸开卷)雷达阵列天线简介1、“AN/SPY—1”S波段相控阵雷达是海军“宙斯盾”(Aegis)武器系统中的一部分,由RCA公司研制。

它有四个相控阵孔径,提供前方半空间很大的覆盖范围。

接收时它使用带68个子阵的馈电系统,每个子阵包含64个波导辐射器,总共有68×64=4352个单元。

发射时,子阵成对组合,形成32个子阵,每个子阵128个单元,总共32×128=4096辐射单元。

移相器为5位二进制铁氧体移相器,直接向波导辐射器馈电。

为了避免相位量化误差引起的高副瓣电平,后来移相器改为7位二进制移相器,合成的相控阵由强制馈电功分网络馈电,辐射单元也改为4350个,单脉冲的和、差波瓣及发射波束均按最佳化设计。

AN/SPY—1天线正在进行近场测试(RCA公司电子系统部提供) 目前该系统安装在导弹巡洋舰上导弹巡洋舰上的AN/SPY—1系统2、爱国者(PA TRIOT)多功能相控阵雷达是Raytheon公司为陆军研制的一种多功能相控阵雷达系统。

其天线系统使用光学馈电的透镜阵列形式。

和差波瓣分别通过单脉冲馈源达到最佳。

孔径呈圆形,包含大约5000个单元,采用4位二进制铁氧体移相器和波导型辐射器单元。

它安装在车辆上,并可平叠以便于运输。

爱国者多功能相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)3、机载预警和控制系统(AWACS)世界上第一个具有超低副瓣的作战雷达天线是由西屋电气公司为AW ACS 系统研制的。

雷达天线原理

雷达天线原理

雷达天线原理引言:雷达(Radar)是一种利用电磁波进行探测和测距的技术。

而雷达天线作为雷达系统的核心组成部分,起着接收和发射电磁波的重要作用。

本文将介绍雷达天线的原理及其工作过程。

一、雷达天线的基本原理雷达天线的基本原理是利用电磁波与物体相互作用的特性,实现对目标的探测和定位。

雷达天线主要包括发射天线和接收天线两部分。

1. 发射天线:雷达系统通过发射天线向周围空间发射一定频率的电磁波。

发射天线将电能转换为电磁波能量,然后将其辐射到空间中。

发射天线的特性决定了雷达系统发射的电磁波的频率、功率和辐射方向等参数。

2. 接收天线:雷达系统的接收天线用于接收目标反射回来的电磁波信号。

接收天线将接收到的电磁波能量转化为电能,并通过接收机进行信号放大和处理。

接收天线的性能决定了雷达系统对目标反射信号的接收能力,包括接收灵敏度、方向性和波束宽度等参数。

二、雷达天线的工作过程雷达天线在雷达系统中起到了发射和接收电磁波的重要作用。

下面将介绍雷达天线的工作过程。

1. 发射过程:雷达系统通过发射天线向周围空间发射一定频率的电磁波。

发射天线产生并辐射出电磁波的过程中,会受到发射天线的结构和参数的影响。

发射天线的形状、尺寸和辐射功率等参数决定了电磁波的发射特性,如辐射方向性和波束宽度等。

2. 接收过程:雷达系统的接收天线用于接收目标反射回来的电磁波信号。

接收天线将接收到的电磁波能量转化为电能,并通过接收机进行信号放大和处理。

接收天线的性能决定了雷达系统对目标反射信号的接收能力。

接收天线的灵敏度、方向性和波束宽度等参数决定了雷达系统对目标的探测范围和精度。

3. 天线特性:雷达天线的性能指标主要包括天线增益、方向图、波束宽度和频率响应等。

天线增益是指天线辐射或接收电磁波的能力,方向图描述了天线在空间中的辐射或接收特性,波束宽度表示天线主瓣的角度范围,频率响应则是天线在不同频率下的工作特性。

4. 天线匹配:雷达天线的匹配是指将天线与雷达系统之间的阻抗进行匹配,以提高雷达系统的性能。

2_雷达导论—天线

2_雷达导论—天线
13
单脉冲天线
14பைடு நூலகம்
刀形波束天线
AN/SPS-59(美国)
15
■ 按照大小尺寸分类
小天线(口径远小于波长) 共振天线(口径约等于波长的一半) 大天线(口径远大于波长)
6
天线的分类(续)
7
抛物球面天线
8
抛物球面天线举例
MISA 近地空间探测雷达(美国)
9
抛物柱面天线
10
抛物柱面天线举例
AN/TPS-63(美国)
11
多波束天线
12
多波束天线举例
AN/TPS-43(美国)
雷达系统导论
第二讲:雷达天线
1
天线的基本要求
■ 低旁瓣 ■ 高增益 ■ 大带宽 ■ 快速的空间覆盖能力(搜索雷达) ■ 精准的波束指向(跟踪雷达) ■ 接收信噪比高 ■ 可维护性好, 具备自检能力, 。。。
2
远场和近场的概念
■ 近场(Fresnel Region)
天线测试
■ 远场(Fraunhofer Region)
球面波以及平面波假设
3
天线的性能指标
■ 方向性(Directivity) ■ 增益(Gain) ■ 波束宽度(Beamwidth) ■ 旁瓣高度(Sidelobe) ■ 系统损耗
4
天线的波束类型
■ 笔(针)形波束 ■ 刀形波束(余切波束)
5
天线的分类
■ 按照物理特性分类
反射面天线 微波透镜天线 阵列天线

雷达天线

雷达天线

雷达天线(一)天线的功能、原理和参数1. 天线的功能●将发射机的输出集中在一个窄波束内,因此增加了波束内的功率密度。

用增益表示●匹配雷达传输线和传输媒介的阻抗●截获目标的回波能量。

用有效孔径衡量,与增益相关●使发射和接收波束转到指定的方向2、辐射能量在角度上的分布为了确定阵列辐射能量的分布,人们沿着一条圆弧移动场强计。

阵列由一行间隔很近的垂直辐射单元组成任意一点的场强取决于接收波的相对相位相对相位又取决于到各辐射单元的路程差零点的产生当场强计至7号辐射单元的距离比至1号辐射单元的距离大半个波长时,从它们接收的信号相互抵消。

该方向上场强为零旁瓣的产生当场强计到阵列两端的距离差接近1.5个波长时,只有3到10号辐射单元的信号相互抵消。

达到另一个峰值3. 天线参数•波束方向图:天线的发射和接收响应,它是偏离轴线的俯仰角和方位角的函数由天线的尺寸形状照射和频率决定• 波束宽度:主天线响应(主瓣)的角宽度,是长度、频率和照射的函数对电器特性的大天线,波束宽度与天线长度和波长有关为了抑制旁瓣,大的天线表面并不是均匀利用而是渐进照射,使得周边区域比中心使用效率低,因此有效尺寸比实际尺寸小• 有效口径:有效捕获电磁波的投影面积。

天线作为接收设备截获信号的面积。

随偏离天线轴线的方向变化。

一个有效的孔径指标通常是指在天线最大响应的方向。

由天线的投影面积和照射函数决定•增益:天线所指方向上能量集中程度的度量。

天线增益等于在某一特定方向上单位立体角内所辐射的功率与同样总功率在所有方向上即等方向均匀辐射时单位立体角内所辐射的功率之比• 辐射效率:天线总的接收功率中被辐射的(发射)或是转换到天线终端(接收)的部分• 旁瓣:主瓣以外其它方向的响应✓除了主瓣方向以外其它方向产生的响应✓以旁瓣的增益低于主瓣峰值增益的量(分贝表示)作为指标✓是EMI、ECM和杂波的主要进入通道天线的副瓣出现在所有方向上,甚至出现在后部,增加了雷达被敌方发现的敏感性和易受到干扰的脆弱性旁瓣缩减,旁瓣是由靠近孔径边缘部分的辐射产生的,因此可以利用照锥化低副瓣 aperture孔径• 场区:当离天线远处或近处观测时,描述天线的不同响应。

船用导航雷达 天线类型

船用导航雷达 天线类型

船用导航雷达天线类型
船用导航雷达的天线类型通常可以分为两大类,开阵天线和旋转天线。

开阵天线是指由多个小型天线组成的阵列,可以同时进行多波束扫描,具有较高的目标分辨率和抗干扰能力。

这种天线通常用于要求高精度导航和目标探测的船舶,如军舰和特种船舶。

旋转天线则是指安装在雷达旋转支架上的单一大型天线,通过旋转运动来完成对周围环境的全方位扫描。

这种天线结构简单,成本较低,适用于一般商用船舶和渔船等。

此外,根据雷达工作频率的不同,船用导航雷达的天线还可以分为X波段、S波段、C波段等不同频段的天线。

不同频段的天线在传输距离、穿透能力和抗干扰能力上有所差异,船舶根据自身的需求和预算选择合适的天线类型。

总的来说,船用导航雷达的天线类型多样,船舶可以根据自身的需求和实际情况选择合适的天线类型,以确保航行安全和导航精度。

雷达天线原理

雷达天线原理

雷达天线原理
雷达天线原理是指利用电磁波的特性,通过发射和接收电磁波来实现目标检测和跟踪的技术。

雷达天线一般由发射和接收两个部分组成。

发射部分通过雷达系统中的发射机产生并发射射频电磁波。

这些电磁波会经过一个射频滤波器和功率放大器,进一步加工和放大后,由天线系统辐射出去。

发射的电磁波通常是一束窄的波束,通过调整发射天线的指向来改变波束的方向。

接收部分由接收天线接收到目标散射回来的电磁波。

接收的电磁波会经过天线系统进入雷达系统中的接收机。

接收机在接收到信号后,会经过放大和滤波等处理,然后将信号传送至目标检测和跟踪系统进行进一步处理。

雷达天线的工作原理是基于电磁波的回波信号。

当发射的电磁波遇到一个目标,例如飞机或船只,部分电磁波会被目标散射回来。

接收天线收到回波信号后,将其传送至接收机进行处理。

接收机根据信号的幅度、相位和频率等特征判断目标的特性,如距离、速度、角度等,从而实现目标检测和跟踪。

雷达天线的性能对雷达系统具有重要影响。

天线的增益决定了发射和接收的效率,天线的波束宽度决定了目标的角分辨率,天线的指向性决定了波束的方向等。

因此,在设计和选择雷达系统时,需要考虑雷达天线的性能参数,以满足不同应用场景的要求。

阵列天线原理

阵列天线原理

阵列天线原理天线是无线通信系统中不可或缺的组成部分,它承担着接收和发送无线信号的重要任务。

而在一些特定的应用场景中,单一的天线往往难以满足通信系统对于信号覆盖范围和传输性能的要求,这时就需要采用阵列天线来提高系统的性能。

阵列天线是将多个天线按照一定的几何形式排列在一起,通过合理的信号处理方法,实现对信号的接收和发射,从而提高系统的性能。

本文将介绍阵列天线的原理及其在无线通信系统中的应用。

首先,阵列天线的原理是基于波束赋形技术。

波束赋形是指通过对每个天线单元的输入信号进行加权和相位调控,使得天线阵列在特定方向上形成主瓣增益,同时抑制其他方向的干扰,从而实现对特定方向信号的接收和发射。

这种技术可以有效提高系统的信号接收灵敏度和抗干扰能力,同时还可以实现波束的电子扫描,从而满足对于不同方向信号的覆盖需求。

其次,阵列天线在无线通信系统中有着广泛的应用。

在移动通信系统中,基站天线往往采用阵列天线来实现对移动用户的覆盖和干扰抑制,从而提高通信质量和系统容量。

在雷达系统中,阵列天线可以实现对目标的高分辨率成像和快速扫描,满足对于目标探测和跟踪的要求。

此外,在航天、航空等领域,阵列天线也被广泛应用于通信、导航和遥感等系统中。

最后,随着通信技术的不断发展,阵列天线也在不断演化和创新。

传统的均匀线阵、均匀面阵逐渐衍生出非均匀阵列、自适应阵列等新型结构,以满足对于多频段、宽带、多功能的需求。

同时,随着微波集成技术和信号处理技术的进步,阵列天线的尺寸和功耗也在不断减小,性能和成本也在不断提高。

未来,随着5G、物联网等新兴应用的兴起,阵列天线必将发挥越来越重要的作用,成为无线通信系统的重要支撑。

综上所述,阵列天线作为一种重要的天线结构形式,具有波束赋形、广泛应用和不断创新的特点。

它在提高通信系统性能、满足多样化需求方面发挥着重要作用,对于无线通信技术的发展具有重要意义。

相信随着技术的不断进步,阵列天线必将在未来的通信领域中展现出更加广阔的应用前景。

雷达天线学习资料——精

雷达天线学习资料——精

雷达天线 1 雷达天线的简介雷达中用以辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。

雷达天线具有将电磁波聚成波束的功能,定向地发射和接收电磁波。

雷达的重要战术性能,如探测距离、探测范围、测角(方位、仰角)精度、角度分辨力和反干扰能力均与天线性能有关。

雷达天线在空间聚成的立体电磁波束,通常用波束的水平截面图(即水平方向图)和垂直截面图(即垂直方向图)来描述。

方向图呈花瓣状,又称为波瓣图。

常规的天线方向图有一个主瓣和多个副瓣。

主瓣用于探测目标。

副瓣又称旁瓣,是无用的,愈小愈好。

雷达的战术用途不同,所要求的天线波束形状也不相同。

常规雷达的发射波束和接收波束是相同的,一些特殊体制的雷达,发射波束和接收波束不同。

脉冲雷达多数是发射和接收共用一个天线,靠天线收发开关进行发射和接收工作状态的转换。

有些雷达(如多基地雷达和连续波雷达),其发射天线和接收天线是分开的。

2 雷达天线的种类雷达天线类型很多,按其结构形式,主要有反射面天线和阵列天线两大类。

按天线波束的扫描方式,雷达天线可分为机械扫描天线、电扫描天线和机电扫描结合的天线反射面天线由反射面和辐射器组成。

辐射器又称馈源、辐射元、照射器,它向反射面辐射电磁波,经反射形成波束。

典型的反射面天线是旋转抛物面天线,切割抛物面天线、抛物柱面天线、卡塞格伦天线、单脉冲天线、叠层波束天线、赋形波束天线和偏馈天线等多种形式。

机械扫描天线通过机械的方法驱动天线转动,实现天线波束在方位和仰角二维的扫描,扫描的速度较慢。

电扫描天线,天线固定不动,波束在方位和仰角二维的扫描,都是用电子技术控制阵列天线上各辐射单元的馈电相位或工作频率来实现,波束扫描的速度很快。

机电扫描结合的天线一般是方位扫描由机械驱动天线旋转进行,仰角扫描由电子技术控制各辐射单元的馈电相位或工作频率来实现,因此其方位扫描较慢,仰角扫描很快。

有时也把机电扫描结合的天线叫一维电扫描天线。

雷达天线的主要性能指标雷达天线主要目的是更好地接受和发送数据,采用不同种类的天线拥有不同的指标,但雷达天线主要的性能指标有波瓣宽度、有效面积、增益、副瓣电平、极化方式、频带宽度、天线转速和抗风力等。

天线阵列在雷达系统中的应用

天线阵列在雷达系统中的应用

天线阵列在雷达系统中的应用雷达技术是一种微波无线电技术,可以通过向目标发送无线电波并测量它们返回的信号来探测目标的位置、速度和方向。

天线是雷达系统中非常重要的组成部分,它是将电磁波转化为电信号或将电信号转换为电磁波的装置。

在过去的几十年中,随着雷达技术的发展,天线阵列在雷达系统中的应用越来越广泛,成为了实现高精度、高性能雷达的重要手段。

一、天线阵列的定义与特点天线阵列是一种由多个天线组成的阵列,相邻天线之间的距离相等,并按照特定的方式排列在平面或立体结构中。

相对于传统的单个天线,天线阵列具有以下特点:1. 方向性强由于天线阵列中每个天线都在相同的相位上工作,因此辐射的电磁波在特定的方向上叠加,从而形成一个宽窄不等的方向图案。

这种方向性使得雷达系统可以更容易地确定目标的方向和位置。

2. 抗干扰能力强天线阵列中每个天线都可以单独的接收和发射信号,因此在接收和发射过程中可以根据目标的特征进行波束形成,抑制干扰源,从而提高雷达系统的抗干扰能力。

3. 适应性强天线阵列的形状和规模可以根据需要灵活变化,可以满足不同环境和应用场景的需求。

例如,可以实现全向雷达和扇形雷达等不同形式的雷达系统。

二、天线阵列在雷达系统中的应用非常广泛,可以用于实现高精度、高分辨率、高速度、高抗干扰的雷达,其主要应用包括以下几个方面:1. 目标探测和跟踪雷达系统利用天线阵列进行扫描和跟踪目标,可以实现高精度和实时探测和跟踪目标。

例如,用于航空安全和军事防御等领域。

2. 环境探测雷达系统可以将天线阵列应用于环境探测,例如测量天气和海洋环境,在环境监测、气象和海洋测量等领域应用广泛。

3. 空间探测天线阵列在空间探测中也有广泛的应用。

例如,用于星载雷达、卫星通信、地球观测和导航等领域。

4. 安全检测天线阵列在安全检测中也有重要的应用。

例如,用于非接触式身份验证、空港安检、生命体征检测等领域。

三、天线阵列在雷达系统中的技术难点和未来发展天线阵列在雷达系统中的应用已经越来越广泛,但是在实际应用中仍然存在一些技术难点。

有源相控阵雷达各模块及其作用

有源相控阵雷达各模块及其作用

有源相控阵雷达各模块及其作用
1.天线阵列:天线阵列是有源相控阵雷达的关键组成部分,由一组互相平行分布的小天线组成。

每个小天线都可以独立改变发射和接收的方向和相位,通过调整天线的发射信号相位差构成波束,从而实现目标探测。

天线阵列的设计和布局直接影响雷达的方向和分辨率。

2.发射机:发射机是有源相控阵雷达的电子组件,主要功能是将电能转换为相应的射频信号,并控制信号的相位和功率。

发射机的关键技术包括射频信号的产生、放大和相位控制。

通过控制发射信号的相位和功率,可以形成具有特定方向和波束宽度的射频辐射。

3.接收机:接收机负责接收由目标反射回来的雷达信号,并将其转换为电信号进行处理。

接收机需要具备高增益、低噪声以及高动态范围等特点,在接收过程中还需要进行放大、滤波、混频等信号处理操作。

4.信号处理装置:信号处理装置负责对接收到的雷达信号进行数字信号处理,提取目标信息。

这个模块的主要功能包括信号滤波、脉冲压缩、多普勒速度解算等。

通过对接收到的雷达信号进行复杂的数学运算和算法处理,可以提高雷达系统的探测性能和目标识别能力。

此外,有源相控阵雷达还可以配备其他辅助模块,如目标识别装置、环境监测模块等,以进一步提高雷达系统的性能和功能。

总的来说,有源相控阵雷达通过合理的天线阵列设计、灵活的发射和接收信号控制,以及精确的信号处理,实现对目标的高精度测量和探测。

它具有波束形成灵活、目标探测精确等优点,被广泛应用于航空航天、军事、气象和交通等领域。

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■开课目的“阵列天线分析与综合”是电子信息工程专业电磁场与微波通信方向的专业选修课程。

课程的任务是使学生掌握阵列天线的基本理论、基本分析与综合方法,掌握单脉冲阵列、相控阵扫描天线的基本理论和概念、以及阵列天线的优化设计思想,培养学生分析问题和解决问题的能力,为今后从事天线理论研究、工程设计和开发工作打下良好的基础。

■课程要求●约有五次作业●考核平时成绩占20%。

包括平时作业,出勤情况。

期末考试成绩占80%(一页纸开卷)雷达阵列天线简介1、“AN/SPY—1”S波段相控阵雷达是海军“宙斯盾”(Aegis)武器系统中的一部分,由RCA公司研制。

它有四个相控阵孔径,提供前方半空间很大的覆盖范围。

接收时它使用带68个子阵的馈电系统,每个子阵包含64个波导辐射器,总共有68×64=4352个单元。

发射时,子阵成对组合,形成32个子阵,每个子阵128个单元,总共32×128=4096辐射单元。

移相器为5位二进制铁氧体移相器,直接向波导辐射器馈电。

为了避免相位量化误差引起的高副瓣电平,后来移相器改为7位二进制移相器,合成的相控阵由强制馈电功分网络馈电,辐射单元也改为4350个,单脉冲的和、差波瓣及发射波束均按最佳化设计。

AN/SPY—1天线正在进行近场测试(RCA公司电子系统部提供)目前该系统安装在导弹巡洋舰上导弹巡洋舰上的AN/SPY—1系统2、爱国者(PATRIOT)多功能相控阵雷达是Raytheon公司为陆军研制的一种多功能相控阵雷达系统。

其天线系统使用光学馈电的透镜阵列形式。

和差波瓣分别通过单脉冲馈源达到最佳。

孔径呈圆形,包含大约5000个单元,采用4位二进制铁氧体移相器和波导型辐射器单元。

它安装在车辆上,并可平叠以便于运输。

爱国者多功能相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)3、机载预警和控制系统(AW ACS)世界上第一个具有超低副瓣的作战雷达天线是由西屋电气公司为AWACS 系统研制的。

它取得成功后,便有很多产品紧随其后,而且常常得到比规定的副瓣电平还要低的副瓣。

AWACS雷达天线是波导窄边缝隙阵列,有4000多个缝隙单元。

该系统可用于空中监视的预警机,如下图所示。

它在可一起转动的圆形天线罩内做机械旋转,在垂直面上用28个铁氧体精密移相器实现相控扫描。

AWACS预警机雷达天线波导窄边缝隙阵列(西屋公司提供)4、电子捷变雷达西屋电气公司以前为机载应用研制了这种X波段相控阵雷达。

后来此系统演化为B1-B轰炸机上的AN/APQ—164雷达,如下图所示。

该图显示正在装配的这种雷达天线,它有1526个圆波导口辐射单元,组成的阵列为椭圆形孔径,每个单元都带有可逆铁氧体移相器,可以实现空间二维扫描。

该系统有形成波束变化的灵活性,其口径相位的变化可以实现尖锐的笔形波束、余割平方波束、垂直扇形波束。

极化可从垂直极化改变为圆极化。

这是通过每个单元的可开关的法薄片来实现。

天馈系统还包括故障定位和隔离系统,拉第旋转器结合铁氧体/4还有检测、校验系统,这可通过合成信号的变化来确定合适的相位分布(校正馈电系统的误差),检验激励幅度,并检查极化分集的功能。

正在装配的AN/APQ—164相控阵雷达天线(西屋公司提供)5、多功能电扫描自适应雷达(MESAR)这是一部具有挑战性的S波段固态相控阵雷达,它由英国海军部研究中心和Plessey雷达公司共同研制。

阵面为1.8m×1.8m孔径,共有918个波导型辐射单元,如下图所示。

采用4位二进制移相器,功率放大器为分立器件,有22%的带宽,2W输出功率。

接收时信号在模块中被前置放大和移相,并在波束形成器中聚集成16个子阵,每一子阵都有各自的接收机,这些接收机的输出用8位A/D 转换器数字化,提供强大的自适应置零能力。

MESAR固态相控阵雷达天线(Plessey公司提供)6、AN/TPS-70多波束阵列雷达这是一种不用移相器相控扫描的低副瓣阵列,在方位上为低副瓣波束并采用机械旋转扫描,在俯仰面上实现多个波束以覆盖空间较大的范围。

天线使用36根水平波导管,每根波导管上有94个缝隙以形成主瓣宽度为1.6o的方位窄波束。

在俯仰面上,发射时激励22根波导管,产生20o的俯仰波束,该波束为赋形波束,低仰角时的增益高,高仰角时的增益低;接收时来自全部36根波导的能量结合在一起产生6个同时波束以覆盖0~20o的仰角范围。

6个波束的仰角宽度从最低波束的2.3o变化到6o。

这6个波束均有自己的接收机,通过比较这些波束中的能量可提供仰角的单脉冲信息。

同时多波束的优点是,在强杂波环境中它能提供实现信号处理功能所需的时间。

该雷达可运输。

其作用距离240英里,有3MW的峰值功率和5KW的平均功率。

该雷达及其改型已在全世界广泛使用。

AN/TPS-70多波束阵列雷达天线(西屋公司提供)7、AN/TPQ-37武器定位雷达又称火力搜索雷达,为美军陆军装备,由休斯(Hughes)飞机公司研制。

用来探测炮弹弹道,并反向寻找其发射点。

该雷达使用有限扫描相控阵,它能在方位上提供宽扫描角,在仰角上提供有限的扫描角,有限扫描范围将大大减少移相器数目。

系统只使用360个二极管移相器,每个移相器控制阵列垂直线上的6个辐射单元。

其峰值功率为4KW,平均功率为165W。

该雷达为单脉冲体制,其馈电网络可形成和波束、方位差波束和俯仰差波束,馈电网络由空气带状线和波导功分器组成。

天线尺寸8×12×2(ft)3。

在美国和其他国家和地区,以装备了数十套这种雷达。

AN/TPQ-37武器定位雷达(Hughes公司提供)8、铺路爪(Pave Paes)雷达该雷达由Raytheon公司研制。

它用于提供弹道导弹的预警,也可实现对卫星的跟踪,它是超高频(UHF)固态相控阵雷达。

一套系统包含孔径相互倾斜120o 的两部雷达,可提供240o的总观察范围,它可检测到3000英里处的10m2的目标。

铺路爪超高频固态相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)9、丹麦眼镜蛇(Cobra Dane)雷达是Raytheon公司研制的一部庞大的L波段相控阵雷达,它是为收集国外洲际导弹试验情报而研制和部署的,其雷达天线如下图所示。

它有一些与众不同的特性,它是一种稀疏阵列,直径为95ft,共有34768个单元,其中15360个单元是有源单元,其余是无源单元。

有源单元分成96个子阵,每个子阵有160个辐射器。

发射时由行波管馈电,加到天线上的总峰值功率为15.4MW,其频带宽度为200MHz,有2.5ft的距离分辨能力,以探测目标的尺寸和形状。

丹麦眼镜蛇L波段相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)10、“朱迪”眼镜蛇雷达是一种独特的大型相控阵雷达,由Raytheon公司为美国空军研制。

用以收集国外弹道导弹实验的数据。

他安装在美国舰船“膫望岛”的转台上,如下图所示。

阵列直径为22.5ft,包含12288个单元,由16个行波管馈电美国舰船“膫望岛”上的“朱迪”眼镜蛇大型可旋转相控阵雷达天线(Raytheon公司提供)11、空中预警机雷达又叫机载搜索雷达。

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雷达,用来探测舰艇雷达天线探测不到的低空飞行的飞机。

在增大对空、对海面目标的最大探测距离方面,机载雷达的优势是显而易见的。

因为海面上高度为100ft的天线,其雷达视线距离只有12英里,而高度为10000ft的飞机,雷达视线距离为123英里。

日本神风突击队的袭击造成美国多艘哨舰的损失,激发了机载预警雷达的设想,后来这种系统发展成为一种用于洲际防空的边界预警巡逻机。

下图为航空母舰的舰载E-2C预警机。

E-2C预警机12、3D雷达概念又叫三坐标雷达,这种雷达可同时测量目标的3个基本位置坐标(距离,方位和仰角)。

3D雷达是一种警戒雷达,其天线在方位上机械旋转,以测量目标的距离和方位,在仰角上扫描一个或多个波束,或者通过邻接的固定仰角波束来获得目标的仰角。

按照怎样形成仰角波束和怎样在仰角上的扫描波束,3D雷达可分为堆积多波束雷达,频扫雷达、相扫雷达,机械扫描雷达和数字波束形成雷达。

13、S713Martello堆积多波束3D雷达它是L波段可移动的包含8个波束的堆积多波束雷达,如下图所示。

其平面阵列高10.6m,宽6.1m,共有60行,每行32个辐射单元,装有60个接收机用以把接收到的射频信号下变频为中频。

方位波束宽度为2.8o,机械旋转,转速为3圈/秒。

仰角上,发射时为余割平方方向图,覆盖范围30 o,接收时形成并处理8个堆积窄波束。

发射峰值功率为3MW,平均功率8KW。

这种雷达为警戒雷达。

对100英里处的小型战斗机,其测高精度达1000ft(约300m)。

S713Martello堆积多波束3D雷达(Marconi公司提供)14、AN/SPS-52C频扫3D雷达频率扫描雷达是指天线辐射波束指向随频率改变而改变的雷达。

应用于空中监视任务的3D雷达技术之一是频率扫描。

频扫阵列是利用一段波导传输线的相位频率相关特性来扫描笔形波束。

馈电波导在阵列的一侧折叠成蛇形状,对波导行波阵进行耦合馈电,如下图所示。

改变发射或接收频率在口径上产生不同的相位变化剃度,从而使天线辐射波束指向发射偏转。

实际应用的频扫阵列天线如下图所示的AN/SPS-52C雷达天线。

频扫雷达的测量精度比不上堆积多波束雷达和相扫单脉冲雷达。

其原因之一是为了控制波束指向需要改变系统工作频率,从而导致目标回波幅度的波动,降低了多波束目标回波中可用的目标角度信息的质量。

具有蛇形波导馈电的波导窄变缝隙阵列及AN/SPS-52C舰载频扫3D雷达(Hughes公司提供)15、AN/FPS-117相扫3D雷达方位上采用机械旋转扫描,仰角上采用相控扫描来进行目标的三坐标定位,是3D雷达测高技术中最为灵活的雷达。

可以和相扫阵列一起使用的测高技术包括各种相参同时波束转换技术(单脉冲、和相位干涉等),以及幅度比较顺序波束转换技术。

相控阵雷达在当今武器市场中变得越来越普遍,这要归因于目标和环境的威胁不断地升级和变化。

AN/FPS-117固定站固态相扫3D雷达(通用电气公司提供)AN/FPS-117是典型的S波段相扫3D雷达,如上图所示。

其天线为平面阵列,共有44行带状线馈电的水平振子,每行有30个单元。

44行中的每一行包含它自己的固态收发组件。

该收发组件由峰值功率为1KW的固态发射机、集成电源、低噪声接收机、移相器、收发开关和逻辑控制单元组成,且全部安装在天线上。

平面阵列的馈源结构在接收时可产生双轴单脉冲波束集,即一个和波束与两个差波束。

一个附加的列馈为最低角波束位置提供了特殊的低仰角测高能力。

馈源产生一对和波束被小心地放置在某仰角上并作为单脉冲对其进行处理,采用此技术使多路径的影响为最小。

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