三坐标雷达和相控阵雷达
三坐标雷达和相控阵雷达
三坐标雷达和相控阵雷达三坐标雷达亦称一维电扫描雷达，即在水平方向(方位角)上机械扫描，垂直方向(高低角)上进行电扫描，从而可获得目标的距离、方向和高度信息。
由于它比其他二坐标雷达(仅提供方位和距离信息的雷达)多提供了一维高度信息，则使其在舰载雷达中的地位更为重要，成为对飞机引导作战的关键设备。
此类雷达主要用于引导飞机进行截击作战和给武器系统提供目标指示数据。
根据电扫描的方式不同，可分为频率扫描、相位扫描、频率一相位相结合扫描等多种技术体制，其中频扫在舰载三坐标雷达中最为常见。
三坐标雷达一般装备于中大型水面舰艇，作用距离仅次于对空警戒雷达，一般可达300-400千米左右，并采用多种抗干扰技术措施。
此类雷达采用平板阵天线，明显不同于其他类型的雷达，这也是三坐标雷达区别于其他雷达的重要标志。
三坐标雷达和相控阵雷达是同一种雷达吗，若不是有什么区别?问题补充：是不是说相控阵雷达也只能得到距离和方位?若不是二者得到的数据有什么不同?另二者在外观上有区别吗显然不是同一种雷达相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。
它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。
有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。
它与机械扫描天线系统相比，有许多显著的优点。
例如、相控阵省略了整个天线驱动系统，其中个别部件发生故障时，仍保持较高的可靠性，平均无故障时间为10万小时，而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。
三坐标雷达亦称一维电扫描雷达，即在水平方向(方位角)上机械扫描，垂直方向(高低角)上进行电扫描，从而可获得目标的距离、方向和高度信息。
由于它比其他二坐标雷达(仅提供方位和距离信息的雷达)多提供了一维高度信息，则使其在舰载雷达中的地位更为重要，成为对飞机引导作战的关键设备。
此类雷达主要用于引导飞机进行截击作战和给武器系统提供目标指示数据。
根据电扫描的方式不同，可分为频率扫描、相位扫描、频率一相位相结合扫描等多种技术体制，其中频扫在舰载三坐标雷达中最为常见。
雷达的分类
雷达的分类
1.按照雷达信号形式分类，有脉冲雷达、连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。
2. 按照目标测量的参数分类，有测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达和敌我识对雷达、多站雷达等。
3. 按照角跟踪方式分类，有单脉冲雷达、圆锥扫描雷达等。
4.按照雷达采用的技术和信号处理的方式有脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达等。
5. 按雷达频段分，可分为超视距雷达、微波雷达等。
6. 按照天线扫描方式分类，分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。
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(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。
新体制雷达发展述评
新体制雷达发展述评中国电子科技集团公司第２８研究所蒋庆全摘要无论在现代电子战还是在未来的信息战中，雷达皆占有重要的地位。
以相控阵技术为基础的雷达新体制给整个雷达领域注入了新的活力与生机。
本文将对多功能相控阵雷达、三坐标雷迭、双／多基地雷达、毫米波雷达、超视距雷达及预誓机雷达等新体制雷达的发展进行了综述与评论。
关键词雷达新体制雷达相控阵雷达一、引言现代战争中，军用雷达的作用无法替代，以雷达为代表的战场感知系统必将对战争的胜负起着至关重要的作用。
信息的获取能力、处理能力、综合能力及控制能力已成为现代战争成败的重要因素。
未来海战将是海空一体化的多维空间立体战，不仅有水下、水面、岸基及空中硬杀伤兵器在有形空间展开的火力战，而且还有信息获取传感器与软杀伤兵器在无形空间展开的信息战。
无论在现代电子战还是在未来的信息战中，雷达皆占有重要的地位，因雷达不仅是夺取电磁频谱控制权的主要工具，亦是获取信息并控制信息的有效手段。
然而，雷达的生存正面临着日益严峻的挑战。
以舰载雷达为例，由于迄今为止反辐射导弹已发展至第三代，具有极宽的频率范围（１～２０ＧＨｚ），极高的灵敏度及颇强的抗干扰能力，射程远、飞行速度快（可达３Ｍａ）、命中率高，直接对舰载雷达的生存构成了严重的威胁。
无论是依靠特殊的赋形结构还是新型吸波透波材料，隐身技术已取得了重大的技术突破。
随着该项技术的发展及其广泛应用，极大地降低了作战平台及飞行武器的雷达截面（ＲＣＳ），使舰载雷达探测目标的距离缩短了２／３以上，从而降低了舰载雷达的预警作战能力。
当前众多战机及导弹皆配有性能先进的地形跟随系统，具有颇强的超低空突防能力，使得舰载雷达无法对来袭目标作出准确而及时的反应。
如“战斧”巡航导弹，末端可在５～１０ｍ下掠海飞行，还有的反舰导弹甚至可在低于３ｍ的高度上掠海飞行。
二、新体制雷达随着先进的计算机技术和数字信号处理技术，尤其是单片微波集成电路（ＭＭＩＣ）技术及光纤技术的迅速发展，以相控阵技术为基础的新体制雷达应运而生，给整个雷达领域注入了新的活力与生机。
雷达工作原理及相控阵雷达工作原理
雷达的工作原理雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。
雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。
接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离公式为：S=CT/2 其中S为目标距离，T为电磁波从雷达发射出去到接收到目标回波的时间，C为光速雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。
通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，雷达测速利用了物理学中的多普勒原理：当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。
《雷达原理》知识点总结
【雷达任务：测目标距离、方位、仰角、速度；从目标回波中获取信息【雷达工作原理:发射机在定时器控制下,产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线,以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上,二次散射电磁波的一部分到达雷达天线,经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后,送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。
【影响雷达性能指标:脉冲宽度(窄），天线尺寸（大）,波束(窄），方向性。
【测角:根据接收回波最强时的天线波束指向【雷达是如何获取目标信息的?【雷达组成：天线，发射机,接收机,信号处理机,终端设备（电源，显示屏)，收发转换开关【发射机工作原理:为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。
【发射机基本组成:单级振荡式：脉冲调制器,大频率射频振荡器,电源。
主振放大式:脉冲调制器，中间和输出射频功放,电源，定时器,固体微波源（主控振荡器，用来产生射频信号)工作过程:(1）单级振荡式:信号由振荡器产生,受调制（2)主振放大式:信号由固体微波源经过倍频后产生，经射频放大链进行放大,各级都需调制（脉冲调制器),定时器协调工作。
优缺点:单击振荡式：简单经济轻便，频率稳定度差，无复杂波形;主振放大式:频率稳定度高,相位相参信号,有复杂波形,适用频率捷变雷达【发射机质量指标:(1）工作频率(波段)（2)输出功率:影响威力和抗干扰能力。
峰值功率（脉冲期间射频振荡的平均功率）和平均功率(脉冲重复周期内输出功率的平均值）。
（3）总效率Pt/Ｐ。
(4）调制形式：调制器的脉冲宽度,重复频率,波形。
（5）信号稳定度／频谱纯度，即信号各项参数。
【调制器组成：电源,能量储存,脉冲形成【调制器任务与作用：为发射机的射频各级提供合适脉冲,将一个信号载到一个比它高的信号上【仿真线:由于雷达的工作脉冲宽度多半在微秒级别以上，用真实线长度太长,因此在实际中是用集总参数的网络代替长线，即仿真线【刚／软性开关：刚性开关的电容储能部分放电式调制器,特点为部分放电，通电利索;软性开关的人工线性调制器,特点为完全放电,效率高，功率大。
米波三坐标雷达：让隐形战机无处可藏
2017.1发明与创新2017.3▲JY-26型反隐身雷达(图/中华网)在近日举行的国家科学技术奖励大会上，中国电子科技集团公司第三十八研究所研制的米波三坐标雷达获得国家科技进步奖二等奖。
国防科技大学国家安全与军事战略研究中心军事专家王群教授介绍说：“毫无疑问，米波三坐标雷达可以更好地实现对隐形战机高质量的定位和追踪。
在国际上，法国、德国和俄罗斯的米波雷达研究水平比较高，在探测高速、高机动的隐形战机方面都有过人之处。
这次我国获奖的米波雷达在主要性能指标上有所超越，但要实现全面超越并保持领先水平，恐怕还得不断加大研发力度。
因为随着中国歼-20和俄罗斯T-50隐形战机的列装，在需求的牵引下，西方世界很可能将目光重新转向米波雷达等反隐形雷达的研究。
”王群介绍，米波雷达是指工作波长在1米至10米，工作频段在30兆赫兹至300兆赫兹的一种长波雷达，又名超短波雷达或甚高频（VHF ）雷达。
传统或普通的米波雷达多使用简单的八木天线或老式网状矩形抛物面天线，基本只能测量目标的距离和方位两个坐标，所以属于两坐标雷达。
这种雷达只能实现对平面（地面或海面）目标定位，无法对空中目标定位。
而米波三坐标雷达是指既能测量目标的距离和方位两个坐标，也能测量目标俯仰角或高度的米波雷达，它不仅可以对平面目标定位，而且可以对空中目标定位，并用于目标跟踪。
“显然，相对于米波两坐标雷达，米波三坐标雷达的主要优势就是能对目标进行三坐标定位，功能多，目标适应性好，识别能力强。
”王群说。
法国、德国和俄罗斯的米波雷达研究水平比较高。
像法国的米波综合脉冲孔径雷达（RIAS ）、德国的米波圆阵列雷达（MELISSA ）、俄罗斯的东方-E 和天空-Y 雷达等，都是性能不俗、有代表性的米波三坐标雷达。
其中，RIAS 采用了全向天线单元稀疏阵和宽脉冲全向辐射等技术，MELISSA 采用了全向发射、圆阵列多路接收和多波束等技术，而东方-E 和天空-Y 雷达则采用了有源相控阵、时间-空间数字化处理和单通道接收传输等技术。
雷达的发展
在第二次世界大战期间，由于军事上的迫切需要，雷达获得了广泛的应用和发展，而且随着技术的进步其性能日臻完善。
２０世纪５０年代以来，由于航空与航天技术的飞速发展，飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等采用雷达作为探测和控制的手段，尤其是在２０世纪６０年代中研制的反洲际弹道导弹系统，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨力及多目标测量等要求。
由于解决了一系列关键问题，雷达进入了蓬勃发展的时期。
如脉冲压缩技术的采用；单脉冲雷达和相控阵雷达研制的成功；在微波高功率放大管试制成功后，研制成了主控震荡器－功率放大器型的高功率、高稳定度的雷达发射机，并用于可控脉冲形状的相参雷达体系；娥冲多普勒雷达体制的研制成功，使雷达能测量目标的位置和相对运动速度，并具有良好的制地物干扰等能力；另外，微波接收机高频系统中许多低噪声器件，如低噪声行波管、量子放大器、参量放大器、隧道二极管放大器等应用，使雷达接收机灵敏度大为提高，增大了雷达作用距离；由于雷达中数字电路的广泛应用及计算机与雷达的配合使用和逐步合成一体，使雷达的结构组成和设计发生了根本性变化。
雷达采用这些重大技术以后，工作性能大为提高，测角精度从１密位以上提高到０．０５密位以下，提高幅度超过一个数量级。
雷达的作用距离提高到数千公里，测距误差在５Ｍ左右；单脉冲雷达跟踪带有信标机的飞行器，作用距离可达数十万公里以上，雷达的工作波长从短波扩展至毫米波、红外线和紫外线领域。
在这个时期，微波全息雷达、毫米波雷达、激光雷达和超视距雷达相继出现。
２０世纪７０年代以来，雷达的性能日益提高，应用范围也持续拓宽，举例如下：（１）由于ＶＨＬＳＩ和ＶＬＳＩ的迅猛发展，数字技术和计算机的应用更为广泛和深入，主要表现在以下方面；①动目标检测（ＭＴＤ）和脉冲多普勒（ＰＤ）等雷达信号处理机更为精致、灵活，性能明显提高。
②自动监测和跟踪系统得到完善，提高了工作的自动化程度。
（２）合成孔径雷达（ＳＡＲ）由于具备很高的距离和角度（切向距）分辨能力而可以对实况成像；逆合成孔径雷达（ISAR）则可用于目标成像。
浅谈雷达装备分类及相控阵雷达
・407・艺科论坛浅谈雷达装备分类及相控阵雷达冯知超 金渤然 赫荣越（沈阳理工大学，辽宁 沈阳 110159）摘 要：雷达是一项重要的技术，在军事部门具有广泛的用途，受到了 各国军事部门的关注。
雷达是一种利用无线电波的反射来测定物体位置的无线电设备。
电磁波同声波一样，遇到障碍物要发生反射，雷达就是依据此特性而应运而生的。
在军事防御中，雷达被称作是守卫祖国蓝天的“千里眼”，是国家预警体系中最主要的传感器。
为了维护我国国家安全，雷达设备的发展将为防御类型和早期预警监测预警探测变化，适应需要进攻和防御行动，从区域防空预警洲际警告，扩大检测面积和空间，提高远程预警监控的能力。
关键词：雷达；分类；相控阵雷达0 引言雷达的基本概念最早于20世纪初出现。
如果把整个武器装备体系比作一个人，那么雷达就是人的“眼睛”，主要用于“看”空中和天空目标，为各级作战指挥机构提供空、天预警探测情报信息；为空中进攻、防空反导作战和日常防空提供预警探测情报支援；为一体化联合作战提供战场联合预警监视情报支援。
雷达是随着飞机用于战争而问世的。
第一次世界大战期间，一些西方国家为了抵御空袭，建立了对空观察哨，仅仅靠目视和听音机等简易的方法发现敌机。
随着空袭兵器速度不断增快，这种原始的预警方式难以满足作战的需要。
但是直到第二次世界大战前后，雷达才得到迅速发展。
激光雷达是传统雷达技术与现代激光技术相结合的产物。
激光问世后的第二年，即1961年，科学家就提出了激光雷达的设想，并开展了研究工作。
在过去40年中，从最简单技术激光测距、技术、逐步发展了这些激光测速和成像、激光成像等技术开发等各种用途、激光雷达系统具有多种功能。
雷达种类很多1 雷达分类可按多种方法分类：第一，按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。
第二，按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。
第三，按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。
第四，按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其他波段雷达。
相关名词解释
相控阵雷达数据率1引言相控阵雷达是一种以电子扫描代替机械扫描的先进目标探测与定位设备，由于采用计算机控制，因而具有灵活的多波束指向及驻留时间、可控的空间功率分配及时间资源分配等特点，这些特点决定了相控阵雷达能快速提供大空域、多批量目标的三坐标测量数据，同时也有较高的测量精度和分辨力。
2搜索数据率2.1雷达发现概率、虚警概率以及信噪比之间的关系发现概率、虚警概率是一部雷达系统要求的重要指标，发现概率过低会出现漏警现象，产生严重的后果，虚警概率过高会使虚警时间过短。
在采用一定的虚警概率条件下，发现概率与信噪比之间有着直接对应的关系。
2.2不同检测距离所对应的发现概率因为电磁波随着探测距离的增大而衰减，所以雷达对于不同的检测位置所接收到脉冲的信噪比是不同的，从而也决定了在单脉冲检测时的发现概率是不同的。
当发射机发射的功率为Pt，雷达天线的增益为Gt，目标的闪射面积为ξ时，接收天线处收到的回波功率为：S2=PtGtξ（2πR2）2（1）对于同一个目标，根据方程不难得出目标在Rd 处时，雷达接收脉冲的信噪比为：SNRd=R0Rd4SNR0（2）其中，R0是雷达的有效作用距离，SNR0是雷达在有效作用距离时的信噪比。
2.3雷达系统要达到一定发现概率下的积累脉冲个数往往，在信噪比不是很高时，一定的虚警概率下雷达达不到很高的发现概率的要求，这时就要采用脉冲积累的方法对目标进行检测。
多个脉冲积累后可以有效地提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。
如果采用中频积累，将N个等幅相参中频脉冲进行相参积累可以使信噪比提高为原来的N倍。
3跟踪数据率跟踪数据率等于跟踪采样间隔时间的倒数。
跟踪数据率的大小对相控阵雷达多目标跟踪性能有很大的影响。
正确选定跟踪采样间隔时间对确保跟踪的连续性、可靠性和跟踪精度都有着重要的意义，如果不适当地提高数据率会极大地消耗雷达有效的系统资源，因而必须计算出最适当的雷达跟踪数据率。
现阶段雷达跟踪系统采用的跟踪算法有卡尔曼滤波、IMM算法、IE算法、α-β滤波等，这里以卡尔曼滤波为例对雷达跟踪数据率进行求解。
三坐标雷达探测主要技术参数
三坐标雷达探测主要技术参数1.引言1.1 概述概述三坐标雷达是一种常用的测量工具，用于测量物体的形状、尺寸及位置等参数。
它通过向目标物体发送射频信号，并接收反射回来的信号来实现测量。
三坐标雷达具备高精度、高分辨率和非接触等特点，已广泛应用于制造业、航空航天、汽车工业等领域。
本文将详细介绍三坐标雷达的主要技术参数，包括其基本原理和工作方式、测量精度和分辨率以及应用前景和发展趋势等方面。
了解这些技术参数对于正确选用三坐标雷达、提高测量精度具有重要意义。
首先，我们将介绍三坐标雷达的基本原理和工作方式。
三坐标雷达利用电磁波的特性，通过发送和接收信号来实现测量。
其工作方式类似于常见的雷达系统，但针对不同的应用场景和测量对象进行了优化。
我们将详细解释三坐标雷达的工作原理和信号处理流程。
其次，我们将探讨三坐标雷达的测量精度和分辨率。
三坐标雷达可以实现非常高的测量精度，其精度通常以毫米甚至亚毫米级别来表示。
同时，分辨率也是评价三坐标雷达性能的重要指标，它决定了雷达能够分辨出不同目标之间的细微差别。
我们将介绍影响测量精度和分辨率的因素，并讨论如何提高雷达的性能。
最后，我们将展望三坐标雷达的应用前景和发展趋势。
随着制造业的发展和对质量控制的要求越来越高，三坐标雷达在产品检测、工艺优化等方面的应用前景非常广阔。
同时，随着雷达技术的不断发展和创新，三坐标雷达在测量精度、测量速度、适用范围等方面也将不断提升。
我们将对三坐标雷达在未来的发展方向进行展望，并探讨可能的技术突破和应用领域拓展。
通过阅读本文，读者将对三坐标雷达的主要技术参数有较为深入的了解，并能够对其应用前景和发展趋势有所把握。
希望本文能够为读者提供有价值的参考和指导，帮助他们更好地理解和应用三坐标雷达技术。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要介绍三坐标雷达探测的主要技术参数。
文章结构如下：1. 引言：对三坐标雷达探测技术进行概述，说明其重要性和应用领域。
2. 正文：2.1 三坐标雷达的基本原理和工作方式：介绍三坐标雷达的基本原理，包括其组成结构和工作原理。
雷达原理七八章
一、天线波束的扫描方法
2. 针状波束（具有二维角度分辨率：俯仰+方 位）
一、天线波束的扫描方法
扫描方法
1. 机械性扫描（利用机械驱动实现波束扫描） 利用整个天线系统或其某一部分的机械运动来 实现波束扫描的称为机械性扫描。 2. 电扫描 电扫描又可分为相位扫描法、频率扫描法、时 间延迟法等。 主要缺点是扫描过程中波束宽度将展宽，因而 天线增益也减小，所以扫描角度范围有一定限 制，另外，天线系统一般比较复杂。
二、三坐标雷达
高度测量
根据测得的目标斜距和仰角, 并考虑到地 球曲率和大气折射的影响, 可按图所示的 几何关系计算目标高度。
二、三坐标雷达
多波束三坐标雷达
多波束三坐标雷达, 就是在一个(或两 个)平面内同时存在数个相互部分重叠的 波束。
二、三坐标雷达
多波束三坐标雷达
二、三坐标雷达
多波束形成技术
—脉内频扫系统 —射频延迟线多波束形成系统 —中频延迟线多波束形成系统 —移相法多波束形成系统 —数字波束形成（DBF）系统
Remark：为避免出现栅瓣，通常选d/λ≤1/2。
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法扫描——相位扫描法
随着波束指向θ 0增大， θ 0.5s要展宽，波束 变得越宽，同时，天线增益下降
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
二、三坐标雷达
任务：测量目标在空间的三个坐标值， 距离、方位角、仰角。 三坐标雷达：同时测量目标的三个坐标。
单波束：方位机械扫描、俯仰单波束一 维电扫；双平面电扫（相控阵雷达） 多波束：垂直平面多波束堆积
二、三坐标雷达
单波束三坐标雷达
相控阵雷达简介
相控阵雷达简介第一部分：引言论坛上朋友们对相控阵雷达很感兴趣，而且对美军的有源相控阵雷达表示出近乎崇拜的热情，总是哀叹我们为什么没有这么神气的雷达。
但是在很多朋友的帖子中，都表现出我们对相控阵雷达的概念不是很清楚，甚至有的雷达专业的网友有时也有一些似是而非的说法。
其实要正确的了解雷达中的很多基本概念，并不是很容易的事情，要能给别人讲清楚，更需要实际的工作经验。
碰巧我参加过相控阵雷达研制，虽然做的工作是边边角角的，但是想结合自己的体会和一些专业书上的概念，尽可能把我认为正确的概念介绍给各位朋友。
第二部分：相控阵技术综述相控阵技术是一种通过控制阵列天线的各个单元的相位和幅度以便形成在空间满足一定分布特性的波束，并且能够改变其扫描角度（指向）的技术。
这种技术目前一般都是用计算机控制波束的形成和扫描，因此最大和好处是可以实现一些传统天线没有的优势，即：形状、指向和波束的个数无惯性的改变。
这里解释一下什么是波束，波束实际上是一个形象的说法，在天线和传播技术领域，我们经常讲某个天线发射的（或者接收的）波束是“笔型波束”、“扇行波束”等等之类的，并不是说在空间存在这样的一个笔形或者扇形的东西，而是说当这个天线发射信号时（或者接受信号时）它在不同的方向信号放大倍数是不同的（或者对接收在不同空间到达方向的信号放大倍数不同），有的方向倍数大（叫增益），有的方向小，就形成了一个增益和方向的关系曲线，形象的说，就是一个“笔形的波束”或者“扇形波束”。
需要说明的是，所有的天线都有波束的概念，而且接收的时候和发射的时候可以是不同的。
相控阵的天线通过电控的单元相位改变，使波束指向、形状、个数等可以很快的改变，这是它根本的优势。
还有一个顺便可以提到的问题，就是雷达干扰和抗干扰问题。
在雷达对抗领域，经常提到一个旁瓣干扰的概念，这个又是一个和波束概念有关系的。
一般在天线增益最大的方向附近是天线的主波瓣，在这个方向附近之外，天线增益下降很快，但是其他的方向上增益也不会是零，一般在很大的范围内，都会有信号进入，但是除了主瓣之外，其他方向进入的信号比最大的主瓣方向进入的信号要弱很多。
雷达种类
••雷达英文缩略语“RADAR”的音译，全称为“radio detection and ranging”，原意是“无线电探测和定位”。
利用电磁波发现目标并测定其位置、速度和其他特征的电子信息设备。
典型的雷达主要由同步器、激励器、发射机、收发开关、天线、接收机、信号处理器、终端显示控制设备和电源等组成。
它向空间定向发射电磁波并接收目标反射的回波信号来探测目标。
通过测定电磁波从雷达到目标，又经目标反射回雷达的传播时间来确定目标的距离；利用雷达天线的定向辐射和定向接收特性，测定目标的方位角和仰角，根据目标的距离和仰角计算目标的高度。
雷达通常能够测定目标的方位、距离或方位、距离、高度；有的雷达还能测量目标速度和运动轨迹，判断目标类型、数量等。
按发射的信号形式，可分为脉冲雷达和连续波雷达；按接收信号的性质，分为一次雷达、二次雷达和无源雷达；按架设位置，分为地面雷达、舰艇雷达、机载雷达、系留气球载雷达、飞艇载雷达、弹载雷达和航天雷达等；按技术体制，可分为单脉冲雷达、动目标显示雷达、脉冲压缩雷达、脉冲多普勒雷达、频率捷变雷达、相控阵雷达、三坐标雷达、合成孔径雷达、逆合成孔径雷达、超视距雷达和多基地雷达等；按军事用途，主要有对空情报雷达、导弹制导雷达、炮瞄雷达、弹道导弹预警雷达、战场侦察雷达、地形测绘雷达、航行雷达、防撞雷达、探地雷达、气象雷达、多功能雷达和雷达敌我识别系统等。
雷达具有发现目标距离远、测定目标参数速度快、能全天候工作等特点，是现代战争中一种重要的电子信息设备。
•综合脉冲孔径雷达亦称“稀布阵雷达”。
应用数字技术综合形成天线波束与测距脉冲的雷达。
可形成多个波束搜索和探测空中多个目标，并能同时对目标进行跟踪。
综合脉冲孔径雷达角分辨力高，反电子侦察反干扰能力强，反隐身性能较好，对架设场地要求不高，天线单元构造简单、易于伪装，具有较好的抗轰炸性能；但信号处理技术较复杂。
•超宽带雷达探测信号的相对频带宽度（信号的瞬时带宽与其中心频率之比）大于25%的雷达。
雷达原理-第七章-角度测量分析
混 频器
中放
本振
混 频器
中放
图 7.2雷分相达析位原法理测-第角七方章框-图角度测量
自 动增 益 控制
自 动增 益 控制
相位 比 较器
7.2 测角方法及其比较
为便于讨论, 设变压器的变压比为1∶1, 电压正方向如图 7.3(a)所示,
相位比较器输出端应能得到与相位差φ成比例的响应。为此目的, 当相位
雷达原理-第七章-角度测量 分析
角度测量
本章重点
➢相位法测角原理、三天线相位法测角原理 ➢振幅法测角的基本原理 ➢天线相位、频率及时间延迟扫描法的基本原理 ➢相控阵雷达、数字雷达及三坐标雷达基本原理
雷达原理-第七章-角度测量 分析
角度测量
7.1 概述 7.2 测角方法及其比较 7.3 天线波束的扫描方法 7.4 相控阵雷达、数字雷达及三坐标雷达 7.5 自动测角的原理和方法
主要内容
测角方法 波束的扫描方法 相控阵雷达 数字雷达 三坐标雷达 自动测角原理和方法
雷达原理-第七章-角度测量 分析
角度测量
本章知识点
➢雷达测角的理论基础、相位法测角原理 ➢振幅法测角的基本原理、三天线相位法测角原理 ➢天线波束基本形状、天线波束扫描基本方法 ➢天线相位扫描、频率扫描、时间延迟扫描法的基本工作原理 ➢相控阵雷达、数字雷达及三坐标雷达基本工作原理、常见的 多波束形成技术 ➢雷达目标高度测量的计算 ➢圆锥扫描自动测角基本原理、单脉冲自动测角基本原理
第六章 作业解析
1、解：
频率计指示： f
2R c
2
2 50 2 300
2 MHz 3
测距精度：R
F 2
c 2 2 10 6
50 310 5 2 2 2 10 6
一种基于三坐标相控阵雷达的点迹凝聚方法
一种基于三坐标相控阵雷达的点迹凝聚方法孙晓龙，韩俊峰（中国电子科技集团公司第二十研究所，西安 710068）摘 要：提出了一种基于三坐标相控阵雷达扫描方式和回波数据特性的点迹凝聚方法，根据目标回波数据的“图像性”数据结构，同时结合雷达工作参数和目标散射截面积等特性，采用经典图像处理算法——泛洪填充算法和三维质量中心算法，完成目标在距离、方位和俯仰三个维度上的点迹凝聚和检测输出。
该算法能保证点迹动态实时输出，减小目标点迹输出延时，具有很大的工程实用价值。
关键词：三坐标；相控阵；点迹凝聚中图分类号：TN958 文献标识码：A 文章编号：1674-7976-(2020)-06-442-04 Algorithm of Plots-Centroid Based on 3D Phased-Array RadarsSUN Xiaolong，HAN JunfengAbstract: An algorithm of plots-centroid based on 3D phased-array radars scanning and echo data structure is proposed. According to the image structure of target echo data, the radar operating parameter and the scattering area characteristic of the target, using the classical image processing flooding algorithm and center of the mass algorithm to achieve the target plots centroid and detection output in 3D dimensions of distance, azimuth and pitch. The algorithm can ensure the dynamic and real-time output of the plots, and reduce the delay of the output of the plots. It has great practical value in engineering.Key words:Three Dimensional; Phased Array; Plot-Centroid0 引言雷达作为现代化战争中的“千里眼”和“顺风耳”，其战术性能和指标直接决定战场态势掌控的清晰性和准确性。
哈尔滨工业大学航天国防特色专业
哈尔滨工业大学航天国防特色之新体制雷达近年来，我校承担的微小卫星、新体制雷达、载人飞船大型真空试验容器等重大标志性项目为学校赢得了荣誉。
中国科学院院士、中国工程院院士刘永坦教授是我国新体制雷达研究领域的创始人之一，研制第一部具有世界先进水平的新体制雷达。
1979年刘永坦院士作为我国改革开放后第一批出国访问学者到英国伯明翰大学从事学术访问，在那里他完成了具有国际水平的高频脉冲多卜勒雷达信号多路实时处理机和用信号处理方法提高高频雷达角鉴别方式的研究。
他从理论和工程上解决了在强杂波环境下检测弱信号问题，并带领课题组完成了新体制雷达11项关键技术的攻关工作。
成功地完成了海上超视距目标的探测实验，为我国国防现代化建设作出了突出的贡献。
他现任哈工大研究生院院长、电子工程技术研究所所长。
国务院学位委员会电子与信息学科组招集人、国家自然科学基金委学科评议组成员、中国宇航学会理事、IEEE高级会员等职。
刘永坦教授长期致力于电子工程的教学与研究工作，特别是对新体制雷达系统，新体制航天雷达研究：新体制超视距雷达，微波SAR；强干扰背景下极弱信号的获取、检测和处理技术；信号处理算法和并行信号处理器硬件技术；制导与信号处理技术进行了系统的研究。
他于1982年至1985年期间主持航天部预研项目“新体制雷达关键技术及方案论证”，其关键技术突破为我国新体制雷达研制成功打下了基础。
1986年至1990年，刘永坦同志主持了国防科工委国防科技应用与基础研究项目“新体制雷达研究”。
他综合关键技术成果，研制成完整的雷达系统，并于1990年建成了我国第一个高频地波超视距雷达站，成功地探测和跟踪了超视距舰船和飞机目标，其技术指标达到了90年代国际先进水平。
该项目于1991年获国家科技进步一等奖。
现在，海军已决定将新体制雷达列入部队装备。
1987至1995年他主持全国12家863计划中“逆合成孔径实验雷达”（即ISAR）重大项目的研究工作。
他领导的课题组和航天工业总公司的有关研究所合作，历经五年攻关，研制成我国第一台实验“逆合成孔径实验雷达”（即ISAR），通过进行大量外场实验，录取了大量珍贵的数据，为我国ISAR技术的进一步发展奠定了坚实基础。
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三坐标雷达和相控阵雷达三坐标雷达亦称一维电扫描雷达，即在水平方向(方位角)上机械扫描，垂直方向(高低角)上进行电扫描，从而可获得目标的距离、方向和高度信息。
由于它比其他二坐标雷达(仅提供方位和距离信息的雷达)多提供了一维高度信息，则使其在舰载雷达中的地位更为重要，成为对飞机引导作战的关键设备。
此类雷达主要用于引导飞机进行截击作战和给武器系统提供目标指示数据。
根据电扫描的方式不同，可分为频率扫描、相位扫描、频率一相位相结合扫描等多种技术体制，其中频扫在舰载三坐标雷达中最为常见。
三坐标雷达一般装备于中大型水面舰艇，作用距离仅次于对空警戒雷达，一般可达300-400千米左右，并采用多种抗干扰技术措施。
此类雷达采用平板阵天线，明显不同于其他类型的雷达，这也是三坐标雷达区别于其他雷达的重要标志。
三坐标雷达和相控阵雷达是同一种雷达吗，若不是有什么区别?问题补充：是不是说相控阵雷达也只能得到距离和方位?若不是二者得到的数据有什么不同?另二者在外观上有区别吗显然不是同一种雷达相控阵雷达是一种新型的有源电扫阵列多功能雷达。
它不但具有传统雷达的功能，而且具有其它射频功能。
有源电扫阵列的最重要的特点是能直接向空中辐射和接收射频能量。
它与机械扫描天线系统相比，有许多显著的优点。
例如、相控阵省略了整个天线驱动系统，其中个别部件发生故障时，仍保持较高的可靠性，平均无故障时间为10万小时，而机械扫描雷达天线的平均无故障时间小于1000小时。
三坐标雷达亦称一维电扫描雷达，即在水平方向(方位角)上机械扫描，垂直方向(高低角)上进行电扫描，从而可获得目标的距离、方向和高度信息。
由于它比其他二坐标雷达(仅提供方位和距离信息的雷达)多提供了一维高度信息，则使其在舰载雷达中的地位更为重要，成为对飞机引导作战的关键设备。
此类雷达主要用于引导飞机进行截击作战和给武器系统提供目标指示数据。
根据电扫描的方式不同，可分为频率扫描、相位扫描、频率一相位相结合扫描等多种技术体制，其中频扫在舰载三坐标雷达中最为常见。
三坐标雷达一般装备于中大型水面舰艇，作用距离仅次于对空警戒雷达，一般可达300-400千米左右，并采用多种抗干扰技术措施。
此类雷达采用平板阵天线，明显不同于其他类型的雷达，这也是三坐标雷达区别于其他雷达的重要标志。
相控阵雷达是相对于传统雷达机械扫描的革新，也就是完全通过电扫描获得所有信息。
合成孔径雷达主要还是算法，也就是信号处理上和传统雷达的不同，传统雷达是不能成像的，而SAR可以通过专门的软件获得目标的成像。
所以说两个概念完全不一样。
相控阵雷达完全可以，并且非常适合开发出合成孔径成像功能，比如E8A和F22A的相控阵雷达就有SAR功能。
从20世纪60年代开始相控阵雷达技术获得了很大的发展和应用，当时，主要用于探测空问目标。
为了观察高速飞行的卫星和洲际弹道导弹，雷达必须具有快速转换天线波束指向、高速跟踪多批目标的能力，要求雷达发射机的平均输出功率达到几百千瓦到一兆瓦以上，只有采用相控阵技术方能满足这些需求。
为适应现代高科技战争的特点，对雷达要观测的目标种类、测量参数等都提出了许多新要求。
雷达应能观测隐身目标、小型目标和低空目标，在强杂波、强干扰和硬打击条件下工作，具有目标分类、识别能力等更使雷达发展面临巨大挑战。
现在最好的雷达是有源相控阵雷达,除此以外没有更高的.相控阵雷达和三坐标雷达哪个好?相控阵雷达和三坐标雷达哪个好?相控阵可以代替三坐标吗?还是两部结合使用更好?如果相控阵的雷达好，那么美国的企业号航母在改装的时候为什么要把相控阵雷达换成三坐标的?问题补充：相控阵雷达防空不是更好吗?相控阵不是可以单独作为雷达使用吗?比如宙斯盾！我们的瓦良格航母怎么相控阵和三坐标一起装上去了?哪个更好用?最佳答案相控阵雷达太笨重了，耗电、发热惊人，成本高昂，技术复杂。
三坐标雷达的意思是靠一部雷达可以同时探测出目标的速度、高度、方向3种参数。
跟相控阵雷达不是一类概念。
你说的瓦良格和企业号上面的三坐标雷达是机械扫描雷达，三坐标是相对于只能测速、测向的二坐标雷达而言的。
习惯上三坐标、二坐标都是称呼机械扫描雷达，而相控阵雷达都是三坐标的，直接说相控阵，这样称呼简便明了，便于区分。
机械扫描雷达的优点把相控阵雷达的缺点反过来就是了。
而航母上一般不需要性能特别强的对空雷达，防空任务主要由护航舰艇负责。
所以用机械扫描雷达，可以降低成本、节省因为雷达本身和支持设备占用的空间，航母上的空间可是寸土寸金的。
问法不当,相控阵个三坐标并不是对立的关系,甚至说没有直接关系.就好像问：自动档跟四轮驱动哪个更好?一样.相控阵主要反映了扫描方式,控制有缘电磁波发射天线阵列的相位差,达到改变电磁波辐射方向的目的；三坐标是指除了能够知道目标的方位、距离外,还能知道高度,对防空比较重要.普通的机械扫描雷达更轻松因为原理简单可靠三坐标雷达是普通机械扫描雷达的一个分类相控阵原理相控阵，就是由许多辐射单元排成阵列形式构成的走向天线，各单元之间的辐射能量和相位关是可以控制的。
典型的相控阵是利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，即电子扫描，简称电扫。
相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。
在一维上排列若干辐射单元即为线阵，在两维上排列若干辐射单元称为平面阵。
辐射单元也可以排列在曲线上或曲面上.这种天线称为共形阵天线。
共形阵天线可以克服线阵和平面阵扫描角小的缺点，能以一部天线实现全空域电扫。
通常的共形阵天线有环形阵、圆面阵、圆锥面阵、圆柱面阵、半球面阵等。
综上所述，相控阵雷达因其天线为相控阵型而得名。
分类相控阵雷达大体可分为两大类，即全电扫相控阵和有限电扫相控阵。
全电扫相控阵又可称固定式相控阵，即在方位上和仰角上都采用电扫，天线阵是固定不动的。
有限电扫相控阵是一种混合设计的天线，即把两种以上天线技术结合起来，以获得所需要的效果，起初把相扫技术与反射面天线技术相结合，其电扫角度小，只需少量的辐射单元，因此可大大降低设备造价和复杂程度。
天线阵，根据扫描情况可分为相扫、频扫、相/相扫、相/频扫、机/相扫、机/频扫、有限扫等多种体制。
相扫系列利用移相器改变相位关系来实现波束电扫。
频扫是利用改变工作频率的方法来实现波束电扫。
相/相扫是利用移相器控制平面阵两个角坐标实现波束电扫。
相/频扫是利用移相器控制平面阵一个坐标而另一坐标利用频率变化控制来实现波束电扫.机/相扫是在方位上采用机扫、仰角上采用相扫。
机/频扫是在方位上采用机扫、仰角上采用频扫。
相控阵雷达的特点相控阵雷达之所以具有强大的生命力，因为它优胜于一般机械扫描雷达。
它具有以下特点：(1)能对付多目标。
相控阵雷达利用电子扫描的灵活性、快速性和按时分割原理或多波束，可实现边搜索边跟踪工作方式，与电子计算机相配合，能同时搜索、探测和跟踪不同方向和不同高度的多批目标，并能同时制导多枚导弹攻击多个空中目标。
因此，适用于多目标、多方向、多层次空袭的作战环境。
(2)功能多，机动性强。
相控阵雷达能够同时形成多个独立控制的波束，分别用以执行搜索、探测、识别、跟踪、照射目标和跟踪、制导导弹等多种功能。
一部相控阵雷达能起到多部专用雷达的作用，如"爱国者"的一部多功能相控阵雷达可以完成相当于"霍克"和"奈基"-2型9部雷达的功能，而且还远比它们能够同时对付的目标多。
因此，可大大减少武器系统的设备，从而提高系统的机动能力。
(3)反应时间短、数据率高。
相控阵雷达可不需要天线驱动系统，波束指向灵活，能实现无惯性快速扫描，从而缩短了对目标信号检测、录取、信息传递等所需的时间，具有较高的数据率。
相控阵天线通常采用数字化工作方式，使雷达与数字计算机结合起来，能大大提高自动化程度，简化了雷达操作，缩短了目标搜索、跟踪和发控准备时间，便于快速、准确地实施畦达程序和数据处理。
因而可提高跟踪空中高速机动目标的能力。
(4)抗干扰能力强。
相控阵雷达可以利用分布在天线孔径上的多个辐射单元综合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根据不同方向上的需要分配不同的发射能量，易于实现自适应旁瓣抑制和自适应抗各种干扰，有利于发现远离目标和小雷达反射面目标(如隐形飞机)，还可提高抗反辐射导弹的能力。
(5)可靠性高。
相控阵雷达的阵列组较多，且并联使用，即使有少量组件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。
此外，随着固态器件的发展，格控阵雷达的固态器件越来越多，甚至已生产出全固态儿控阵雷达，如美国的。
"爱国者"雷达，其天线的平均故障间隔时间高达15万小时，即使有10%单元损坏也不会影响雷达的正常工作。
当然，相控阵雷达不是十全十美的，也有其缺点。
主要是造价贵，典型的相控阵雷达比一般雷达的造价要高出若干倍。
此外，相控阵雷达对于短程弹道导弹的袭击可以说是无能为力，这也是美国及台湾为什么担心大陆方面在福建沿海部署东风导弹的原因。
而1991年，海湾战争期间，伊拉克用"飞毛腿"导弹袭击以色列的时候，其"爱国者"导弹根本无法有效将其击落，何况短短的台湾海峡呢?相控阵雷达大体可分为两大类，即全电扫相控阵和有限电扫相控阵。
全电扫相控阵又可称固定式相控阵，即在方位上和仰角上都采用电扫，天线阵是固定不动的。
有限电扫相控阵是一种混合设计的天线，即把两种以上天线技术结合起来，以获得所需要的效果，起初把相扫技术与反射面天线技术相结合，其电扫角度小，只需少量的辐射单元，因此可大大降低设备造价和复杂程度。
雷达在搜索目标时，需要不断改变波束的方向。
改变波束方向的传统方法是转动天线，使波束扫过一定的空域、地面或海面，称为机械扫描。
把天线做成一个平面，上面有规则地排列许多个辐射单元和接收单元，称为阵元。
利用电磁波的相干原理，通过计算机控制输往天线各阵元电流相位的变化来改变波束的方向，同样可进行扫描，称为电扫描。
接收单元将收到的雷达回波送入主机，完成雷达的搜索、跟踪和测量任务。
这就是相控阵技术。
利用相控阵技术的雷达称为相控阵雷达。
与机械扫描雷达相比，相控阵雷达的天线无需转动，波扫描更灵活，能跟踪更多的目标，抗干扰性能好，还能发现隐形目标。
相控阵雷达的军事应用十分广泛，在地面远程预警、机载和舰载预警、地面和舰艇防空系统、机载和舰载火控系统、炮位测量、靶场测量等领域，都已经使用相控阵雷达。
有代表性的相控阵雷达有美国的"丹麦眼镜蛇"和AN/EPS-115战略预警雷达、"爱国者"防空导弹系统用的AN/MPQ-53多功能相控阵雷达、"宙斯盾"指挥控制系统的相控阵雷达等。