2009312雷达原理第七章解析
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（3分）
差信号：
dF (t ) K[ F (k t ) F (k t )] 2 t | 0 K d
第七章 角度测量
7.5 自动测角的原理和方法
为了快速地提供目标的精确坐标值,要采 用自动测角方法。 自动测角必须要一个角误差鉴别器。当目 标的方向偏离天线轴线时,就产生一误差电压， 误差电压正比于误差角ε,其极性随偏离方向的 不同而改变。此误差电压经跟踪系统变换放大, 处理后,控制天线向减小误差角的方向运动,使 天线对准目标。 用等信号法测角时,在一个角平面内需要 两个波束。这两个波束可以交替出现(顺序波 瓣法)也可同时出现(同时波瓣法)。前一种一圆 锥扫描雷达为典型,后一种是单脉冲雷达。
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题 2
间距大的1、3天线用来得到高精度量； 间距小的1、2天线用来解决多值性。 2 2 12 d 12 sin
13
2
d13 sin 2N
d13 12 d12 利用 13 d13 , 13 d12 12
仰角误差：
um sin 0 u0 sin 0
误差电压分解的办法是采用两个相位鉴别器。 相位鉴别器的基准电压分别为 U K COSS t 、 U K sin S t ，基准电压取自和天线头扫描电机同轴的基准电压
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（1）当目标处于天线轴线方向时 ，收到的回 波是一串等幅脉冲。 （2）如果存在 时，则收到的回波是振幅受 s 调制的脉冲串，调制频率等于天线锥扫频率 ， ' F m 而调制深度 正比于误差角度 。 F
第七章 角度测量
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
7.5.1圆锥扫描自动测角系统 在跟踪状态时,通常误差ε很小而满足ε<<δ,由简 单 的几何关系可以得到角的变化规律为:
cos(st 0 )
U kF ( ) kF ( cos(st 0 ))
2 2
它决定了目标回波信号的强弱,设收发公用天线, 且其天线波束电压方向性函数为,则收到的信号电 压振幅为:
经过变换：
Um F ' U U 0 1 2 Cos s t 0 U 0 1 Cos s t 0 F U0
当 12 读数误差不大时 整数部分即为N值。
(
d 13 d 12
来确定N值。 ) 除以 2 所得到商的
12
7.2 测角方法及其比较 7.2.2 振幅法测角 1.最大信号法 2.等信号法
和信号：
( ) K[F(
t
k
t ) F(k t )] 2F 0 K
7.5.1圆锥扫描自动测角系统 1.当目标在等信号轴方向法 波束在作圆锥扫描的过程中,绕着天线旋转轴旋转, 因天线旋转轴方向是等信号轴方向,故扫描过程中这个 方向天线的增益始终不变。当天线对准目标时,接收机 输出的回波信号为一串等幅脉冲。 2.目标偏离等信号轴方向 如果目标偏离等信号轴方向,则在扫描过程中波束 最大值旋转在不同位置时,目标有时靠近有时远离天线 最大辐射方向,这使得接收的回波信号幅度也产生相应 的强弱变化。 经证明有: 输出信号近似为正弦波调制的脉冲串, 其调制频率为天线的圆锥扫描频率,调制深度取决于目 标偏离等信号轴方向的大小,而调制波的起始相位则由 目标偏离等信号轴的方向决定。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（1）当目标处于天线轴线方向时 ，收到的回 波是一串等幅脉冲。 （2）如果存在 时，则收到的回波是振幅受 调制的脉冲串，调制频率等于天线锥扫频率 s ， ' F 。 而调制深度 m 正比于误差角度 F 定义测角率
2 F m F
第七章 角度测量
7.1 概 述
雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传 播的直线性和雷达天线的方向性。 由于电波沿直线传播，目标散射或反射电波 波前到达的方向，即为目标所在方向。 天线的方向性可用它的方向性函数或根据方 向性函数画出方向图表示。 雷达测角的性能可用测角范围、测角速度、 测角准确度或精度、角分辨力来衡量。 测角方法有：振幅法测角和相位法测角两类。
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2 : : R 1.基本原理
2 2 R d sin
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题
相位差值测量不准,将差生测角误差,它们之间的关 2 系如下: d d .cos .d d d 2 d .cos
'
为单位误差
角产生的调制度,它表征角误差鉴别器的灵敏度。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
跟踪雷达中通常由方位角和仰角二个角度跟踪系 统,因而要将误差信号分解为方位和仰角误差两部分 , 以控制两个独立的跟踪系统。 其数学表达式为： 误差信号: uc u0m cos(st 0 ) um cos0 cos st um sin 0 sin st 方位差误差： um cos 0 u0 cos 0
2 F ' m 定义测角率 F
为单位误差角
产生
的ຫໍສະໝຸດ Baidu制度,它表征角误差鉴别器的灵敏度。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（
s
第七章 角度测量
⑴采用读数精度高的相位计。 ⑵减小值 / d 或增大 d / 。 均可提高测角精度。 增大 d / 虽然可提高测角精度,但在感兴趣的θ范围内,当加大到 一定程度时就出现多值性问题。
d /
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题
三天线相位法测角解决多值性问题。判断N值，如下图：
差信号：
dF (t ) K[ F (k t ) F (k t )] 2 t | 0 K d
第七章 角度测量
7.5 自动测角的原理和方法
为了快速地提供目标的精确坐标值,要采 用自动测角方法。 自动测角必须要一个角误差鉴别器。当目 标的方向偏离天线轴线时,就产生一误差电压， 误差电压正比于误差角ε,其极性随偏离方向的 不同而改变。此误差电压经跟踪系统变换放大, 处理后,控制天线向减小误差角的方向运动,使 天线对准目标。 用等信号法测角时,在一个角平面内需要 两个波束。这两个波束可以交替出现(顺序波 瓣法)也可同时出现(同时波瓣法)。前一种一圆 锥扫描雷达为典型,后一种是单脉冲雷达。
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题 2
间距大的1、3天线用来得到高精度量； 间距小的1、2天线用来解决多值性。 2 2 12 d 12 sin
13
2
d13 sin 2N
d13 12 d12 利用 13 d13 , 13 d12 12
仰角误差：
um sin 0 u0 sin 0
误差电压分解的办法是采用两个相位鉴别器。 相位鉴别器的基准电压分别为 U K COSS t 、 U K sin S t ，基准电压取自和天线头扫描电机同轴的基准电压
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（1）当目标处于天线轴线方向时 ，收到的回 波是一串等幅脉冲。 （2）如果存在 时，则收到的回波是振幅受 s 调制的脉冲串，调制频率等于天线锥扫频率 ， ' F m 而调制深度 正比于误差角度 。 F
第七章 角度测量
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
7.5.1圆锥扫描自动测角系统 在跟踪状态时,通常误差ε很小而满足ε<<δ,由简 单 的几何关系可以得到角的变化规律为:
cos(st 0 )
U kF ( ) kF ( cos(st 0 ))
2 2
它决定了目标回波信号的强弱,设收发公用天线, 且其天线波束电压方向性函数为,则收到的信号电 压振幅为:
经过变换：
Um F ' U U 0 1 2 Cos s t 0 U 0 1 Cos s t 0 F U0
当 12 读数误差不大时 整数部分即为N值。
(
d 13 d 12
来确定N值。 ) 除以 2 所得到商的
12
7.2 测角方法及其比较 7.2.2 振幅法测角 1.最大信号法 2.等信号法
和信号：
( ) K[F(
t
k
t ) F(k t )] 2F 0 K
7.5.1圆锥扫描自动测角系统 1.当目标在等信号轴方向法 波束在作圆锥扫描的过程中,绕着天线旋转轴旋转, 因天线旋转轴方向是等信号轴方向,故扫描过程中这个 方向天线的增益始终不变。当天线对准目标时,接收机 输出的回波信号为一串等幅脉冲。 2.目标偏离等信号轴方向 如果目标偏离等信号轴方向,则在扫描过程中波束 最大值旋转在不同位置时,目标有时靠近有时远离天线 最大辐射方向,这使得接收的回波信号幅度也产生相应 的强弱变化。 经证明有: 输出信号近似为正弦波调制的脉冲串, 其调制频率为天线的圆锥扫描频率,调制深度取决于目 标偏离等信号轴方向的大小,而调制波的起始相位则由 目标偏离等信号轴的方向决定。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（1）当目标处于天线轴线方向时 ，收到的回 波是一串等幅脉冲。 （2）如果存在 时，则收到的回波是振幅受 调制的脉冲串，调制频率等于天线锥扫频率 s ， ' F 。 而调制深度 m 正比于误差角度 F 定义测角率
2 F m F
第七章 角度测量
7.1 概 述
雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传 播的直线性和雷达天线的方向性。 由于电波沿直线传播，目标散射或反射电波 波前到达的方向，即为目标所在方向。 天线的方向性可用它的方向性函数或根据方 向性函数画出方向图表示。 雷达测角的性能可用测角范围、测角速度、 测角准确度或精度、角分辨力来衡量。 测角方法有：振幅法测角和相位法测角两类。
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2 : : R 1.基本原理
2 2 R d sin
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题
相位差值测量不准,将差生测角误差,它们之间的关 2 系如下: d d .cos .d d d 2 d .cos
'
为单位误差
角产生的调制度,它表征角误差鉴别器的灵敏度。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
跟踪雷达中通常由方位角和仰角二个角度跟踪系 统,因而要将误差信号分解为方位和仰角误差两部分 , 以控制两个独立的跟踪系统。 其数学表达式为： 误差信号: uc u0m cos(st 0 ) um cos0 cos st um sin 0 sin st 方位差误差： um cos 0 u0 cos 0
2 F ' m 定义测角率 F
为单位误差角
产生
的ຫໍສະໝຸດ Baidu制度,它表征角误差鉴别器的灵敏度。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（
s
第七章 角度测量
⑴采用读数精度高的相位计。 ⑵减小值 / d 或增大 d / 。 均可提高测角精度。 增大 d / 虽然可提高测角精度,但在感兴趣的θ范围内,当加大到 一定程度时就出现多值性问题。
d /
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题
三天线相位法测角解决多值性问题。判断N值，如下图：