相控阵雷达的基础知识
第六章 相控阵雷达
☺ 据俄通社-塔斯社报道，俄罗斯“米格”飞机制造公司日前宣布，一架配备有 “甲虫-AE”有源相控阵雷达的米格-35战斗机将首次亮相于明年二月初举行的 印度国际航展。
一、相控阵雷达概述
俄罗斯新型有源相控(AESA)阵雷达天线
一、相控阵雷达概述
二、相控阵雷达---工作原理
☺ 双基地雷达 发射机和接收机是分离，该目标截面积不仅是目 标尺寸、形状、入射方向等的函数，而且还是双 基地角β（目标-发射机方向与目标-接收机方向 间的夹角）的函数
四、雷达目标特性--雷达截面积
杂波特性
☺ 地杂波的雷达截面积
σ = σ s = σ 1 cτ Rθ sec Φ
0
02
☺ 海杂波的雷达截面积
四、陆基战场侦察雷达
工作原理 多采用连续波（轻小型） 也利用多普勒效应采用脉冲或脉冲多普勒体制 用调频连续波或脉冲时延对目标测距 天线扇扫完成目标方位角测量
☺ 工作原理： 1. 天线不动，波束在几个微妙内转动一圈 2. 利用干涉实现相位控制
二、相控阵雷达---工作原理
相控：指天线的辐射无线电的相位可以控制 阵 ：成百上千个辐射元很有规律，整整齐齐按行
列排列着
二、相控阵雷达---工作原理
每个辐射元有一个移相器和它连接，每个移相器
可控制辐射元发射出来的无线电波的相位，只要 根据需要改变各移相器的移相相位，各个辐射元 发射出来的无线电波叠加在一起就会形成一个指 向可变的波束。
一、相控阵雷达概述
☺ 洲际导弹的出现对雷达提出两个要求： ☺ 作用距离要远，能发现和测量5000公里以外的导弹 ☺ 天线波速要扫描得快，能跟踪速度为音速20倍的导弹
（雷达是天线和波束一起转的，天线直径达30m重达几 百吨，惯性很大，旋转起来很不灵活，天线转一圈要几 秒钟）
(完整版)相控阵雷达
放大器
d
d
放大器
放大器
0＋ 0 0－ 0 0 0 0－ 0 0＋
移相法实 现多波束
相加 相加 相加 波束1 波束2 波束3
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理
– 通过移相器改变各阵元激励相位，实现扫描
– 假定所有阵元
• 无方向性
• 等幅同相馈
电
d sin
• 相邻阵元激
励电流相位
差为
0
sin 1
• 波束域（空域频谱）混迭现象：栅瓣是主瓣 在其它方向上的再现，空间信号欠采样
栅瓣
…
－
主瓣
副瓣
0
栅瓣
…
πd
(sin
sin0 )
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
• 相扫基本原理（续）
• 方向图函数
F( )
1
sinNd (sin sin0)
N
sin
d
(sin
s in 0 )
• 当 (Nd /)(sin - sin0) = 0, …, ±n （n为整 数）时，分子为0 ，若分母不为0 ，F() = 0
– 优点： • 相扫，无机械惯性，快速波束捷变 • 多目标、远距离、高数据率、高可靠性 • 多功能、多波束、自适应抗干扰
– 缺点： • 波束宽度随扫描方向变化
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
• 相控阵雷达简介（续）
– 移相器控制波束的发射与接收 – 无源阵：收发共用一个或几个发射机和接收机 – 有源阵：每个阵元都连有可提供所需辐射功率
Nd
sin
• 得波束半功率（3dB）宽度
混频 中放
混频
相控阵雷达基本原理（ZZ）（
相控阵雷达基本原理（ZZ）（相控阵雷达基本原理(ZZ)功能、优点相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式，故又称电子扫描雷达。
相控阵雷达有相当密集的天线阵列，在传统雷达天线面的面积上目前可安装一千多到两千多个相控阵天线(F-22约有2000个)，任何一个天线都可收发雷达波，而相邻的数个天线即具有一个雷达的功能。
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。
由於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於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。
因而它更适於对付高机动目标。
此外由於可发射窄波束，因而也可充当电战天线使用，如电磁干扰甚至是构想中发射反相位雷达波来抵消探测电波等。
相控阵雷达对於飞机的匿踪性能也相当重要，传统的机械雷达之机械结构会造成相当大的回波，使用无机械结构的相控阵雷达就能使这一影响更小。
而侦查时发射的窄波束也减低了被发现的机会，并使得敌方的电战系统难以发挥功能。
原理相控阵雷达何以有此功效呢？在做进一步认识之前，笔者先简单介绍雷达原理及其演进。
雷达是高科技产物，但其基本原理是很简单的。
雷达是一种发射电磁波，藉由解算回波之种种数据来达到探测目的的一种装置。
随著年代的演进而增加新的功能，但都不脱离两个基本步骤：发射雷达波以及解算回波。
电磁波的发射，是利用正负电荷之往返震汤而发出的，在雷达上是在天线上产生正负电荷并使之震汤。
发出电磁波之强度分布，为一＂横躺＂在x轴上的＂8＂字绕y轴转动後所产生的立体形状，类似红血球一般，天线指向y轴而以横躺的8字中心为中心。
设由原点向任一方向画直线与此＂红血球形＂交於p点，则原点到p点的长度代表该方向电磁波强度。
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统，它能够实现多波束的发射和接收，具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。
在现代军事和民用领域广泛应用。
本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。
一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成，这些天线被组织成一个二维或三维阵列。
每个天线都可以独立进行发射和接收信号。
通过控制相位差，可以实现波束的相应调控。
相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测：1. 多波束形成：相控阵雷达可以同时形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向。
通过调整每个波束的发射相位差，可以实现对不同方向的目标同时探测。
2. 自适应波束形成：相控阵雷达可以根据环境和目标的变化，实时调整波束形成参数，提高雷达的性能。
例如，可以通过自适应波束形成技术，抑制多径效应和杂波干扰，提高探测的信噪比。
3. 高精度测角：相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构，实现高精度的目标测角。
通过测量每个波束的相位差，可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。
4. 捷联测量：相控阵雷达可以利用多波束的测量结果，实现对目标位置的捷联测量。
通过将多个波束的测量结果进行融合，可以提高目标位置的准确性和可靠性。
二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节：1. 发射信号：相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。
这些信号会经过射频与微波电路的处理，形成合适的脉冲信号。
2. 波束形成：发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线，通过调控每个天线的发射相位和幅度，形成多个波束。
每个波束可以独立指向不同的方向。
3. 目标回波接收：当发射的信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波。
相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号，并将其传送到接收机。
4. 信号处理：接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。
然后，利用自适应波束形成技术，抑制干扰信号和杂波，提取目标信号。
《相控阵雷达》课件
2 未来发展趋势
未来相控阵雷达有望进一步改进和发展，实 现更高性能和更广泛的应用。
相控阵雷达的应用案例
多普勒雷达
相控阵雷达在多普勒雷达中的应用可以实现目标速 度的测量和跟踪。
成像雷达
相控阵雷达在成像雷达中的应用可以实现高分辨率 的目标成像和目标识别。
总结
优缺点
相控阵雷达具有灵活性、高性能，但存在一些 局限性。
相控阵雷达
相控阵雷达是一种先进的雷达技术，利用电子束的相位差来实现目标探测和 定位。本课件将介绍相控阵雷达原理、应用、发展历程、实现方式、局限性 和应用案例。
什么是相控阵雷达
相控阵雷达利用电子束的相位差来控制和定位目标，具有较传统雷达更高的 灵活性和性能。
相控阵雷达的应用
军事领域
相控阵雷达在军事领域的应用包括目标探测、导航、战术情报收集等。
模拟相控阵雷达
模拟相控阵雷达利用模拟电路 来实现波束控制和定位。
数字相控阵雷达
数字相控阵雷达利用数字信号 处理来实现波束控制和定位。
设计要点
相控阵雷达的设计要点包括波 束形成算法、阵元布置、通信 等。
相控阵雷达的局限性
1 局限性和解决方案
相控阵雷达存在一些局限性，如成本高、阵 元间互相关干扰等，但可以通过技术改进来 解决。
未来发展
相控阵雷达在未来有望进一民用领域可以用于航空交通管制、天气预测、地震监测等。
应用举例
相控阵雷达的应用举例包括飞机雷达、车辆雷达、无人机雷达等。
相控阵雷达的发展历程
1
未来展望
2
相控阵雷达在未来有望进一步发展，应 用范围将更加广泛。
发展历程介绍
相控阵雷达的发展历程从早期的实验到 现代应用逐步演进。
相控阵雷达的实现
相控阵雷达频率
相控阵雷达频率1. 什么是相控阵雷达相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种利用阵列天线实现波束的电子扫描，从而实现快速目标搜索和跟踪的雷达系统。
与传统的机械扫描雷达不同，相控阵雷达通过改变阵列天线中各个单元的信号相位和幅度来实现波束的电子扫描，具有快速、灵活、高精度等特点。
2. 相控阵雷达频率相控阵雷达工作时需要使用一定的频率进行信号传输和接收。
这个频率称为相控阵雷达频率。
相控阵雷达可以工作在不同的频段，如S波段、C波段、X波段等。
不同的频段有不同的特点和应用场景。
2.1 S波段S波段是指工作在2-4 GHz范围内的频段。
S波段具有穿透能力强、抗干扰能力好等特点。
由于其穿透能力强，S波段常被用于地面监测、海洋监测等领域。
2.2 C波段C波段是指工作在4-8 GHz范围内的频段。
C波段具有分辨率高、抗干扰能力强等特点。
由于其分辨率高，C波段常被用于天气预报、航空监测等领域。
2.3 X波段X波段是指工作在8-12 GHz范围内的频段。
X波段具有穿透能力强、抗干扰能力好等特点。
由于其穿透能力强，X波段常被用于地下探测、隐身飞行器探测等领域。
3. 相控阵雷达频率选择的考虑因素相控阵雷达频率选择需要考虑多个因素，包括应用需求、环境条件等。
3.1 应用需求不同的应用场景对相控阵雷达频率有不同的要求。
例如，对于需要穿透建筑物或者地下探测的应用，需要选择具有较强穿透能力的频率；对于需要高精度目标跟踪的应用，需要选择具有较高分辨率的频率。
3.2 环境条件环境条件也会影响相控阵雷达频率选择。
例如，对于海洋监测应用，需要选择能够穿透海水的频率；对于高山地区的应用，需要选择能够穿透山体的频率。
3.3 技术限制相控阵雷达频率选择还受到技术限制的影响。
不同的频段可能需要不同的硬件设备和信号处理算法。
因此，在选择相控阵雷达频率时，还需要考虑系统可靠性、成本等因素。
4. 相控阵雷达频率的发展趋势随着科技的不断进步和需求的不断增加，相控阵雷达频率也在不断发展。
2024版技术相控阵雷达入门到精通
智能化和自适应波束控制技术
智能化和自适应波束控制技术是相控阵雷达实现 智能化、自动化的重要手段。
通过引入人工智能、机器学习等技术，可以实现 雷达系统的自主决策、优化控制和智能维护等功 能。
自适应波束控制技术可以根据实际环境和目标特 性，自动调整波束形状和指向，提高雷达的探测 性能和跟踪精度。
未来，智能化和自适应波束控制技术将在相控阵 雷达中发挥越来越重要的作用，推动雷达技术的 智能化发展。
100%
波束控制
根据任务需求，实时调整波束指向、 波束宽度和波束形状等参数。
80%
控制网络
实现天线阵列中各阵元之间的相位 和幅度控制，保证波束形成的准确 性和稳定性。
信号处理与数据处理单元
信号处理
对接收到的回波信号进行滤波、 检测、参数估计等处理，提取 出目标信息。
数据处理
对信号处理后的数据进行进一 步处理，包括航迹处理、态势 感知、威胁评估等。
未来，随着新型材料和器件技术的不 断发展，相控阵雷达的性能和可靠性 将得到进一步提升。
05
实战化环境下相控阵雷达运用策略探讨
复杂电磁环境下作战需求分析
电磁环境复杂性分析
包括电磁干扰、噪声、多径效应等因素对雷达性能的影响。
作战需求梳理
根据实战任务，明确雷达在探测、识别、跟踪、制导等方面的具 体需求。
建立协同能力评估机制，定期评估各平台之间的协同作战能力，并 针对评估结果制定提升措施。
06
仿真实验平台搭建与案例分析
MATLAB/Simulink仿真实验平台介绍
MATLAB/Simulink软件概述
介绍MATLAB/Simulink软件的基本功能、特点和优势，以及在相控阵雷达仿真中的应 用。
第5章相控阵雷达概要讲解学习
比特率
线性调频扫描 非线性调频扫描
噪声
|f2-f1| |f2-f1|
B
分辨率 1/比特率
1/|f2-f1| 1/|f2-f1|
1/B
9.脉冲压缩原理:
设信号函数为s(t),对应的匹配滤波器的冲激响应为： h(t)=s*(t0-t) 经过匹配滤波器的输出信号y(t)为：
y ( t) s ( t)* h ( t) s ( ) s * ( t t0 ) d
N1
E() E ejk k0
如果各阵元馈电相位差均为0，上式可用于研究阵列天线的方向图。 假设θ0为波束指向，利用等比级数求和公式，欧拉公式和(5-1)，得归 一化天线方向图(p154)：
FaN ssiniN nddssii n n
Fa(θ)称为阵列因子或阵因子。如果天线阵元不是向空间所有角 度均匀辐射的，方向图为Fe(θ)，阵列方向图变为：
13.相位编码脉冲压缩
线性调频信号是连续变化的编码信号。相位编码是离散型编码 信号。
常用的按两个相位变化，在0o和－180o两者之间编码，相位只 取这两个值。主要有巴克码、M序列码、L序列码和互补编码等。巴 克码见p142。
另外，还有四相码，取0o, 90o, 180o, 270o四个相位点。 相位编码脉冲压缩仍有副瓣抑制的问题。
海明函数为：
w (t) 0 .0 8 0 .9c22 o ( ts ) T
加权以后的失配滤波器的冲激响应为：
t T 2
h(t)s(t0t)w(t)
海明加权以后，失配将导致主瓣信噪比增益下降，主瓣宽度增加 等。
12.压缩滤波器
匹配滤波器可用数字方法实现，结果就是一个横向滤波器。 线性调频信号还可以在频域进行压缩。
相控阵雷达入门到精通
当前趋势
数字化、软件化、多功能化、网络化。
现代雷达
多种体制并存，功能多样化，探测性 能大幅提升。
相控阵雷达定义与特点
定义
通过改变阵列天线中每个辐射单元 的馈电相位来改变波束指向的雷达。
特点
波束指向灵活、可实现多目标跟踪、 抗干扰能力强、数据率高。
工作原理及关键技术
工作原理
通过移相器改变每个辐射单元的相位，实现波束的扫描和控制。
相控阵雷达入门到精通
目录
• 相控阵雷达基本概念与原理 • 相控阵雷达系统组成与功能 • 相控阵雷达关键技术分析 • 相控阵雷达在军事领域应用 • 相控阵雷达在民用领域拓展 • 未来发展趋势与挑战
01
相控阵雷达基本概念与原理
雷达发展历程及现状
早期雷达
简单脉冲体制，功能单一，探测距离 和精度有限。
信号处理与数据处理流程
1 2 3
信号处理流程 包括回波信号的预处理、杂波抑制、目标检测与 跟踪等步骤，提取目标信息并传递给数据处理模 块。
数据处理流程 对信号处理后的数据进行进一步处理和分析，包 括目标识别、态势感知、威胁评估等步骤，为指 挥决策提供支持。
算法与软件实现 采用先进的信号处理和数据处理算法，结合高性 能计算机和软件平台，实现雷达系统的自动化和 智能化。
渔业资源调查和评估
相控阵雷达可用于监测鱼群的位置、数量和迁移路径，为渔业部门提供科学的渔业资源评估 和合理捕捞建议。
无线通信网络优化辅助
信号覆盖和质量分析
相控阵雷达能够实时监测无线通 信网络的信号覆盖范围和信号质 量，帮助运营商了解网络性能瓶 颈和优化方向。
干扰源定位和排除
通过测量无线信号的回波特性， 相控阵雷达能够准确定位干扰源 并辅助排除干扰，提高通信网络 的稳定性和可靠性。
雷达系统(3)
• (7) 低副瓣
•
由于天线口径上的幅度相位分布精确可控，与常规天线相 比，峰值副瓣和均方副瓣均可降低5dB以上，这就相应地降低了 副瓣杂波，改善了副瓣杂波区中的探测性能。另外，由于副瓣电 平低，提高了抗副瓣干扰能力。
• (8) 雷达隐身性能好
•
雷达具有低的雷达截面积(RCS)，起隐身作用。原因有：第 一是天线以电扫代替了机扫，去掉了对电磁波反射大的天线座及 传动装臵，第二是相控阵天线在工作时不转动，这有异于机扫天 线的法线指向总是垂直于射频信号波前平面，因而降低了对电磁 波的反射，致使RCS降低，有利于隐身。
第3章 相控阵雷达系统
3.1 相控阵雷达的工作原理
3.1.1 相控阵雷达的基本概念 相控阵雷达，就是“相位控制阵列雷达系统”。 相控阵雷达天线由许多辐射器构成，通过移相器控制阵列中 各辐射器的相位，得到所需方向图和波束指向。 有源相控阵雷达的天线在每一个辐射器的后端都安臵一部发 射/接收(T/R)模块，T/R都能产生和接收电磁波，因此在频宽、 信号处理和冗余度设计上比其它类型的雷达天线具有较大优势。 有源相控阵雷达工作时，通过控制移相器的相移改变T/R模块发 射电磁波的相位,完成对空搜索。 当搜索远距离目标时，成百上千个T/R模块集中向一个方向 发射电磁波，使天线辐射的总功率大大提高。如果对付近距离目 标，这些T/R模块又可以分工负责，产生多个波束，每个移相器 可根据担负的任务向某个方向偏转，有的搜索、有的跟踪、有的 接收，最后发现和识别目标。
3.1.2 相控阵雷达的基本原理
相控阵雷达分为发射分系统和接收分系统。发射分系统包括发 射天线阵、发射馈电系统、发射信号产生及功率放大部分。接收分 系统包括接收天线阵、接收机前端、接收波束形成网络、多路接收 机、信号处理机及雷达终端设备。 相控阵雷达的天线，可以是收发分开的，也可以是合一的。通 过改变各天线单元信号相位，可控制整个天线方向图的波束指向。 相控阵天线有多种形式，如线阵、平面阵、圆阵、共形阵等。 相控阵雷达可使用单部集中式发射机，也可使用分布式子阵发 f 射机，还可以进一步分散，在每个天线单元输入端放臵一个发射机。 接收机同样可以有不同的方案，可以采用集中式组合馈电接收系统， 可以采用子阵级接收机，还可以使用完全分布式接收机。 无源相控阵采用集中式发射机或子阵级发射机，天线孔径本身 没有功率增益；有源相控阵雷达在每个天线单元后放臵一个T/R组 件，T/R组件是分布式发射和接收前端。有源相控阵有许多优点， 如：馈线系统损耗可降至最低；移相器和馈线系统处于低功率状态； 分布式结构发射系统可靠性高；可得到很高的总发射功率等。
相控阵雷达专题知识
10.线性调频脉冲压缩
线性调频信号为
s' t
Re[e
j 2
f0
B 2T
t t
]
t T 2
式中幅度已经归一化，f0中心频率，T为脉冲宽度，B为带宽。其零 中频信号为：
j B t 2
st e T
t T
2
j B t 2
ht e T
t T 2
另外，还有四相码，取0o, 90o, 180o, 270o四个相位点。 相位编码脉冲压缩仍有副瓣克制旳问题。
四相码应用较少。
习题：线性调频信号旳带宽B为1MHz，时宽T为100μs，零中频，t0=0。采 样频率fs=B。 1． 画出线性调频信号实部和虚部旳时域图形。 2． 画出线性调频信号旳频谱图(FFT变换后取模，0频率在坐标中间)。 3． 画出无加权旳脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。 4． 画出海明加权旳脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。
7.双基地雷达
8.毫米波雷达
9.外辐射源雷达
§5.5有源相控阵雷达
每个阵元有一种收发组件
§5.6相控阵雷达旳有缺陷及发展趋势
特点：p182有8个特点 发展：战术相控阵和战略相控阵
小结
1.相控阵雷达旳基本概念 2.与相控阵雷达有关旳技术 3.相控阵雷达旳特点 4.阵因子和阵元因子 5.远场和近场 6.栅瓣和克服栅瓣旳措施 7.相控阵雷达扫描与角辨别率 8.相控阵雷达旳构成 9.相位扫描系统
6.脉冲压缩旳实现：
发射脉冲应按一定规则编码，以取得较大带宽。 接受机中应有一种压缩网络，
脉冲压缩网络实际上是一种匹配滤波器。脉冲压缩常
相控阵雷达
分类
相控阵雷达分为有源和无源两类。其实，有源和无源相控阵雷达的天线阵基本相同，二者的主要区别在于发 射/接收单元的多少。
20世纪70年代，相控阵雷达得到了迅速发展，除美苏两国外，又有很多国家研制和装备了相控阵雷达，如英、 法、日、意、德、瑞典等。其中最为典型的有：美国的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英国的AR-3D、法 国 的 A N / T P N - 2 5 、 日 本 的 N P M - 5 1 0 和 J / N P Q - P 7 、 意 大 利 的 R AT- 3 1 S 、 德 国 的 K R - 7 5 等 。 这 一 时 期 的 相 控 阵 雷 达具有机动性高、天线小型化、天线扫描体制多样化、应用范围广等特点。
俄罗斯的“顿河”有源雷达有源相控阵雷达最大的难点在于发射/接收单元的制造上，相对来说，无源相控阵 雷达的技术难度要小得多。无源相控阵雷达在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控阵雷达，但是 在功能上却明显优于普通机械扫描雷达，不失为一种较好的折中方案。因此在研制出实用的有源相控阵雷达之前， 完全可以采用无源相控阵雷达作为过渡产品。而且，即使有源相控阵雷达研制成功以后，无源相控阵雷达作为相 控阵雷达家族的一种低端产品，仍具有很大的实用价值。
1.导弹靶场。导弹靶场分为两个部分，即上靶场和下靶场，上靶场也被称为发射区或者首区，下靶场也叫做 再入区或者是落区、着弹区。导弹的上靶场是对导弹进行发射的场所。它的主要任务就是监视导弹的飞行轨道是 否是预设轨道，是确认靶场安全的依据，并且对新型的导弹在飞行过程中出现的各种物理现象提供数据。导弹的 下靶场，主要是对导弹目标的特性以及反导武器的系统进行测量和鉴定的场所。
技术相控阵雷达入门到精通
技术相控阵雷达入门到精通一、教学内容1. 相控阵雷达的基本原理和工作原理；2. 相控阵雷达的组成及其各部分的作用；3. 相控阵雷达的主要性能指标及其计算方法；4. 相控阵雷达的应用领域及其发展前景。
二、教学目标1. 理解相控阵雷达的基本原理和工作原理；2. 掌握相控阵雷达的组成及其各部分的作用；3. 了解相控阵雷达的主要性能指标及其计算方法；4. 认识相控阵雷达的应用领域及其发展前景。
三、教学难点与重点本节课的教学难点和重点主要包括：1. 相控阵雷达的基本原理和工作原理；2. 相控阵雷达的组成及其各部分的作用；3. 相控阵雷达的主要性能指标及其计算方法。
四、教具与学具准备1. 《现代雷达技术》教材；2. 笔记本电脑或平板电脑，用于展示相关图片和视频；3. 投影仪，用于展示相关图片和视频；4. 教学黑板，用于板书相关内容；5. 彩色粉笔，用于板书相关内容。
五、教学过程1. 实践情景引入：向同学们介绍相控阵雷达在现代战争中的重要地位，以及它在其他领域中的应用。
2. 讲解相控阵雷达的基本原理和工作原理：通过示例和图示，讲解相控阵雷达的工作原理及其与传统雷达的区别。
3. 讲解相控阵雷达的组成及其各部分的作用：介绍相控阵雷达的各个组成部分，如天线阵列、信号处理单元、发射接收模块等，并解释它们在雷达系统中的作用。
4. 讲解相控阵雷达的主要性能指标及其计算方法：介绍相控阵雷达的主要性能指标，如探测距离、探测角度、分辨率等，并讲解它们的计算方法。
5. 讲解相控阵雷达的应用领域及其发展前景：介绍相控阵雷达在军事、民用等领域的应用，并展望其未来发展趋势。
6. 例题讲解：分析典型例题，让同学们更好地理解相控阵雷达的相关知识。
7. 随堂练习：让同学们自行完成练习题，巩固所学知识。
六、板书设计本节课的板书设计如下：1. 相控阵雷达的基本原理和工作原理；2. 相控阵雷达的组成及其各部分的作用；3. 相控阵雷达的主要性能指标及其计算方法；4. 相控阵雷达的应用领域及其发展前景。
相控阵雷达
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
相控阵雷达简介(续) 相控阵雷达简介(
– 移相器控制波束的发射与接收 – 无源阵:收发共用一个或几个发射机和接收机 无源阵: – 有源阵:每个阵元都连有可提供所需辐射功率 有源阵: 的收发(T R)固态组件 (T/R)固态组件, 的收发(T R)固态组件,即都是有源的 固态组件的功率源是低功率的 各阵元辐射功率在空间进行合成 各阵元辐射信号间相位关系固定,即相参 各阵元辐射信号间相位关系固定, 各阵元的相位和振幅分布可按要求控制
当波束指向 θ0 任意时,在主瓣内θ ≈θ0,得 任意时,
Nπd sin (sin θ sin θ 0 ) λ = sinc Nπd sinθ F (θ ) ≈ 0 Nπd λ (sin θ sin θ 0 )
λ
第3章 连续波雷达
相扫基本原理
相扫基本原理(续) 相扫基本原理(
第3章 连续波雷达
相控阵雷达简介
相控阵雷达简介(续) 相控阵雷达简介(
– 移相器:实现相扫的关键器件 移相器: – 对移相器的要求: 对移相器的要求: 移相精确,性能稳定,频带和功率容量大, 移相精确,性能稳定,频带和功率容量大, 便于快速控制,激励功率和插入损耗小, 便于快速控制,激励功率和插入损耗小,体 积小, 积小,重量轻等 – 移相器的种类: 移相器的种类: PIN二极管移相器,铁氧体移相器,数字式移 二极管移相器, 二极管移相器 铁氧体移相器, 相器等
d sinθ
θ
d 0 0
d
1 2
2 k
k
(N-1) N-1
θ 0 = sin
1
d 2π / λ
N元直线相控阵天线 元直线相控阵天线
第3章 连续波雷达
相控阵雷达原理
相控阵雷达原理相控阵雷达是一种利用阵列天线来实现波束控制的雷达系统。
它通过控制天线元件的相位来实现波束的指向和波束宽度的调节，从而实现对目标的精确定位和跟踪。
相控阵雷达具有快速扫描、高精度目标探测和跟踪等优点，因此在军事、航空航天、气象等领域得到了广泛的应用。
相控阵雷达的基本原理是利用阵列天线来形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向，并且可以根据需要进行快速的波束切换。
这样就可以实现对多个目标的同时跟踪和定位，大大提高了雷达系统的效率和灵活性。
相控阵雷达的工作原理主要包括波束形成、波束扫描和信号处理三个方面。
首先，波束形成是相控阵雷达的关键技术之一。
它通过控制阵列天线中每个天线元件的相位来形成所需的波束。
当天线元件的相位差满足一定条件时，就可以形成一个特定方向的波束。
而且，相控阵雷达可以通过改变相位差的大小和方向来实现对波束的控制，从而实现对目标的定位和跟踪。
其次，波束扫描是相控阵雷达实现目标搜索和跟踪的重要手段。
相控阵雷达可以通过改变波束的指向和波束宽度来实现对目标的搜索和跟踪。
它可以实现快速的波束扫描，从而可以在较短的时间内对目标进行全方位的搜索和跟踪，大大提高了雷达系统的反应速度和跟踪精度。
最后，信号处理是相控阵雷达实现目标探测和识别的关键环节。
相控阵雷达可以通过对接收到的信号进行相干处理和波束形成处理，从而实现对目标的跟踪和识别。
它可以利用多个波束同时对目标进行跟踪和定位，大大提高了雷达系统的目标识别能力和抗干扰能力。
总的来说，相控阵雷达是一种利用阵列天线实现波束控制的雷达系统，它具有快速扫描、高精度目标探测和跟踪等优点。
相控阵雷达的工作原理主要包括波束形成、波束扫描和信号处理三个方面，通过这些技术手段可以实现对目标的精确定位和跟踪。
相控阵雷达在军事、航空航天、气象等领域有着广泛的应用前景，将会在未来的发展中发挥越来越重要的作用。
相控阵雷达是什么,蝌蚪为你解密
科学与探索第一代雷达一般只能监测一个目标，而属于第二代的相控阵雷达是个多面手，可以在30秒钟内对多达300个目标进行跟踪，并预测出200多个目标的弹着点。
它对于篮球那么大小的目标的最大探测距离可达3700公里，对于大型卫星，可以有4.6
万多公里的作用距离。
相控阵雷达缺点是，它的天线是不动的，只能看正面120°范围内的目标。
随后又出
现了一种圆顶雷达。
它是一种天线形状呈圆顶形的相控阵雷达，可以看到周围360°范围
内的目标。
相控阵雷达有30米高，它的外形像一座巨型建筑，天线装在往后倾斜20°的斜面上。
在直径约30米的圆形天线阵上，排列着15360个能发射电波的辐射器，这15360个辐
射器分成96个组，相当于96部雷达组合在一起，由设在天线后面六层大楼里的电子计算机统一指挥。
此外，相控阵雷达还装有将近2万个不发射无线电波的辐射器。
电子计算机每秒钟可
以进行数百上千万次计算，算出每个目标的方位、距离、高度以及飞行轨道、弹着点等数据。
本文转自蝌蚪网（编辑:蝌蚪网）。
相控阵雷达原理
相控阵雷达原理相控阵雷达是一种利用多个天线单元配合工作的雷达系统，通过合理控制每个天线单元的相位和幅度，实现对目标的高精度探测和跟踪。
相控阵雷达因其具有快速波束扫描、高分辨率、抗干扰能力强等特点，在军事、民用领域得到了广泛应用。
本文将对相控阵雷达的原理进行详细介绍。
首先，相控阵雷达的基本原理是利用多个天线单元形成一个天线阵列，每个天线单元都可以独立进行相位和幅度的调控。
当射频信号经过不同相位控制的天线单元后，会形成一个特定方向的波束，从而实现对目标的定向发射和接收。
通过改变每个天线单元的相位和幅度，可以实现波束的快速扫描和定向。
其次，相控阵雷达的工作原理是基于波束形成和波束控制的技术。
在波束形成过程中，利用每个天线单元的相位控制，将发射的波束聚焦到特定方向，从而实现对目标的定向发射。
在波束控制过程中，通过改变每个天线单元的相位和幅度，可以实现对波束的快速扫描和跟踪。
另外，相控阵雷达的工作原理还涉及到波束的形成和调控算法。
波束形成算法是指根据天线阵列的结构和特性，通过计算每个天线单元的相位和幅度，确定最佳的波束形成参数。
波束调控算法是指根据目标的运动状态和环境的干扰情况，实时调整每个天线单元的相位和幅度，以保证波束的稳定和精确。
最后，相控阵雷达的原理还涉及到天线阵列的结构和工作模式。
天线阵列的结构包括线阵、面阵和体阵等不同类型，每种结构都有其特定的波束形成和调控特性。
天线阵列的工作模式包括全向波束、单向波束和多向波束等不同模式，可以根据具体的应用需求进行选择和切换。
综上所述，相控阵雷达是一种利用多个天线单元配合工作的雷达系统，通过合理控制每个天线单元的相位和幅度，实现对目标的高精度探测和跟踪。
其工作原理涉及波束形成和波束控制技术、波束形成和调控算法，以及天线阵列的结构和工作模式。
相控阵雷达在军事、民用领域具有广泛的应用前景，将在未来得到更加广泛的发展和应用。
相控阵雷达技术
相控阵雷达技术相控阵雷达技术是一种利用阵列天线进行波束形成的雷达技术。
它具有高分辨率、高精度、高灵敏度等优点，因此被广泛应用于军事、民用领域。
一、基本原理相控阵雷达技术是通过控制每个天线元件的相位和幅度来实现对目标的波束形成。
具体来说，当从不同方向发射出的多个信号到达目标后，这些信号会在目标处相遇并产生干涉，通过调整每个天线元件的相位和幅度，可以使得干涉效应最大化，从而实现对目标的定位和跟踪。
二、系统组成1. 天线阵列：相控阵雷达系统中最重要的组成部分就是天线阵列。
它由若干个天线元件构成，并按照特定的几何形状排列在一起。
通常采用平面阵列或柱面阵列。
2. 发射机：发射机主要负责产生高频信号，并将其送入天线阵列中。
3. 接收机：接收机主要负责接收由目标反射回来的信号，并将其转换为数字信号进行处理。
4. 信号处理器：信号处理器主要负责对接收到的信号进行处理，包括波束形成、目标检测、跟踪等功能。
三、优点和应用1. 高分辨率：相控阵雷达技术具有非常高的分辨率，可以精确地定位和跟踪目标。
2. 高灵敏度：相控阵雷达技术可以通过调整天线元件的相位和幅度来增强接收信号的强度，从而提高雷达系统的灵敏度。
3. 多任务能力：相控阵雷达技术可以同时执行多个任务，包括搜索、跟踪、目标识别等。
4. 广泛应用：相控阵雷达技术被广泛应用于军事、民用领域，包括航空航天、海洋勘探、交通运输等领域。
四、发展趋势1. 多波段技术：多波段技术可以利用不同频段的电磁波来实现更高的分辨率和灵敏度。
2. 光学相控阵雷达技术：光学相控阵雷达技术可以利用激光束来实现更高的分辨率和灵敏度。
3. 人工智能技术：人工智能技术可以通过对雷达数据进行分析和处理，实现更加智能化的目标识别和跟踪。
总之，相控阵雷达技术是一种非常重要的雷达技术，在军事、民用领域都有广泛应用。
随着科技的不断进步，相控阵雷达技术也将不断发展和完善。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。