雷达原理第7章 角度测量

根据比值的大小可以判断目标偏离θ0的方向, 查找预先制定 的表格就可估计出目标偏离θ0的数值。
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(2) 和差法: 由u1及u2可求得其差值Δ(θt)及和值Σ(θt)
Δ(θ)=u1(θ)-u2(θ)=K［F(θk-θt)-F(θk+θt)］
在等信号轴θ=θ0 附近,
(t)2t
dF() d 0
ud1 Ud1 U2 12U1sin
ud2
Ud2
U2
1 2U1
sin
故相位检波器输出电压为
UoUo1Uo2KdUd1KdUd2
KdU1sin
当选取1/2U1=U2时
Ud1
2
1 2
U1
sin 45
1 2
Ud 2
2
1 2
U1
sin 45
1
2
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U oK dU 1si4 n5 2K dU 1si4 n5 2
θk为θ0与波束最大值方向的偏角。
波束1接收到的回波信号u1=KF1(θ)=KF(θk-θt), 波束2收到的回波电压值u2=KF2(θ)=KF(-θk-θt)=KF(θk+θt), θt为目标方向偏离等信号轴θ0的角度。
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处理方式 (1) 比幅法
u1() F(k t) u2() F(k t)
Uo
Uo KdU1 sin(45°＋2 )
π
2
π
0π
π
0
2
2
2
－KdU1 sin(45°－2 )
(a)
(b)
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相位检波器输出特性
(a)U2>>U1;
(b)U2=1/2U1
2 测角误差与多值性
2R2dsin
d 2 d cos d
d d 2 d cos
减少误差的方法： 采用读数精度高(dφ小)的相位计。
F 2( )
1
0 t 2
(a )
( )
响应 (和 波 束 )
(b ) ( )
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(c )
等信号法的特点:
(1) 测角精度比最大信号法高（半功率角2 (2) 可用于自动测角。 (3) 测试系统复杂 (4) 作用距离相对较小
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7.3 天线波束的扫描方法
7.3.1 波束形状和扫描方法
三天线相位法测角原理示意图
7.2.2 振幅法测角
1. 最大信号法
s
a
360 60
1 fr
回波脉冲最大值，即为目标所在处
特点：测量方法简单 信噪比高，作用距离远 最强点不易判断，测量精度不高 （半功率角20％） ，存在量化误差 不能用于自动测角
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2. 等信号法
0
A
C
B
12
12
1
2
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自 动增 益 控制
混 频器
中放
本振
相位 比 较器
混 频器
中放
自 动增 益 控制
相位法测角方框图
VD1
u1
＋1 －2u1 ＋u2
ud1 －
＋1
Uo1
－2u1
u2
ud2
Uo2
1
2U1
1 2U1s
in
1
1 2U1
Uo
U2
2U1
1
2U1
Ud1
Ud2
Ud1
(a) VD2
雷达原理第7章 角度测量
7.1 测角概述
确定目标的空间位置必须 测距
目标的方位角
高低角（俯仰角）
测角的物理基础 （1）电波在均匀介质中传播的直线性 （2）雷达天线的方向性
直线性 ：理想情况 修正：近距离，远距离
实际情况
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• 方向性： 半功率波束宽度(角度分辨率) 副瓣电平(抗干扰性能)
• 雷达测角的性能评价 • 测角范围、测角速度、测角准确度或精度和角分
辨力。 • 测量角坐标方法：振幅法，相位法 • 天线对准目标后才有明显的回波（天线扫描）
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7.2 测角方法与比较
பைடு நூலகம்
7.2.1 相位法测角
1基本原理
目标 方向
1
法线 方向
2
R＝d si n
d
接收 机
Ud2
(b)
(c)
二极管相位检波器电路及矢量图
(a) 电路; (b) U2>>U1; (c) U2=1/2U1
相位检波器两输入信号为
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u1=U1cos (ωt-φ) u2=U2cos (ωt-90°)
ud1
u2
1 2
u1
ud2
u2
1 2
u1
当选取U2>>U1时, 由矢量图 (b)可知
K
Σ(θt)=u1(θ)+u2(θ)=K［F(θk-θt)+F(θk+θt)］
在θ0附近可近似表示为
Σ(θt)≈2F(θ0)k
归一化的和差值
t dF() F(0) d 0
Δ/Σ正比于目标偏离θ0的角度θt, 故可用它来判读角度θt 2020/12/12
和差法测角
响应 F 1( )
响应 (差 波 束 )
O
(a)
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OC方 向
OA方 向
(b)
等信号法测角 (a) 波束;(b)K型显式器画面
12 OB方 向
设天线电压方向性函数为F(θ), 等信号轴OA的指向为θ0, 则
波束 1、2 的方向性函数可分别写成: F1(θ)=F(θ1)=F(θ+θk-θ0) F2(θ)=F(θ2)=F(θ-θ0-θk)
接收 机
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相位法测角方框图
2R2dsin
设两高频信号为
u1=U1 cos (ωt-φ)
本振信号为
u2=U2cos (ωt) uL=ULcos (ωLt+φL)
φ为两信号相位差；φL为本振信号初相。
u1和uL差频得
uI1=UI1cos［(ω-ωL)t-φ-φL］
u2与uL差频得
uI2=UI2cos［(ω-ωL)t-φL］
1. 扇形波束
余割平方形
O
(a)
(b)
(a) 地面雷达; (b) 机载雷达
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2.
0 0
仰角扫描 范围
仰 角
方向角
(a)
(b)
(c)
(a) 螺旋扫描; (b) 分行扫描; (c) 锯齿扫描
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7.3.2
1. 机械性扫描
天线摆动机 构
整体移动 移动反射体 移动馈源
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减小λ/d值(增大d/λ值)。
当θ=0时测角误差dθ最小。θ的范围有一定的限制。
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增大d/λ虽可提高测角精度, 但会带来测角模糊
2R2dsin
1
接收 机
d 12
2
R 12
3 R
13
d 13
12 接收 机
13
接收 机
122d12sin2
132d13 sin2N
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天线收 发开关
发射机
飞机 目标
接收机
距离高度 显示器
等长 度的 波导
输出 喇叭
输入 喇叭
机械扫描特点： 简单，机械惯性大，扫描速度慢
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2. 电扫描 相位扫描法、频率扫描法、时间延迟法等。
d sin
d 0 0
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d
2
k
E()E0E1Ei EN1
N1