C3 天线和扫描系统

§3.4 圆极化天线
应用: 抗雨雪杂波 圆极化天线 10 cm radar 反雨雪电路
抗雨雪杂波方法
3.4.1 10cm and 3cm 雷达雨雪天气下效果
S band : 抗雨雪效果好 X band :抗雨雪效果差
3.4.2 圆极化波
根据电磁波传播时其电场向量在空间的振动方向不同分为 水平极化波 垂直极化波 圆极化波(电场方向旋转) Electric λ field Magnetic field Electric field Magnetic field 圆极化波分类: Travel Electric direction Magnetic 左旋极化波 field field 右旋极化波 Fig. Circular polarized wave
3.1.4 方位同步发送机
方位信息应该传送到显示器（显示器的同步接收机）， 以便使扫描线与天线同步旋转。
3.1.5 船首开关
产生方位基准 船首标志宽度 0.5°↓ 船首误差 ±1° 方位调整 ±5° 左右
船首开关
触点式（见右图） 光电效应 无触点式 同步电机提取 轴编码
第三节 微波传输及雷达方位扫描系统 §3.1 天线概述
特性: 发射/接收 要求指标: 测方位精度/方位分辨率 高 水平波束宽度 HBW 1°左右 垂直波束宽度 VBW 20°左右 — 防止船摇摆时丢失目标、减小盲区 天线转数： 20RPM （每分钟）顺时针转 抗风能力：相对风速 100kn
3.1.1系统组成及各部分作用（P15）

1．波导或同轴电缆 2．天线 3．驱动电机 电源：船电 安全开关： 保险丝： 4．传动装置 5．方位同步发送机 6．船首位置信号产生器 1）触点式： 2）无触点式： 3）位置决定船首线位置， 影响方位误差。位置可调，以校正方位误差。
天线 微波传输线 方位 扫描系统 旋转装置 波导 同轴电缆 X band S band
性能监视器 (回波箱)
3.1.2 天线
1）抛物柱面形天线 2）隙缝波导天线(Slot Waveguide Aerial) 3）微带天线(Microstrip Antenna)（P.171） 4)圆极化天线 (P21-22) 航海雷达以隙缝波导天线为主，重点分析如下 ①结构： ②特点：受风面积小、轻、旁瓣电平低等优点，已替 代抛物柱面形天线。 但主波束有3~5°偏移角 （Angle of Squint)、加工复杂
G a
G a A G e a
P (b) 垂直方向极坐标功率方向性图 L P R C B C B Helf power point
3.2.4 天线方向性图
θH
A
Helf power point
May cause sidelobe echo, especially for closer target
Slots
(a) SWG structure Slotted waveguide Horn
Filter (b) Antenna structure
manufacture for installation.
Radiation window Antenna mask (c) Antenna appearance Fig. SWG antenna structure
HBW越窄, 方位精度/方位分辨率越高，但天 线尺寸就越大。（P19） VBW垂直波束宽，防止船摇摆时丢失小目标，但海杂 波增强增益降低。
VBW HBW
3.2.2 天线增益 (Ga)
如图：1个点源天 线无方向性
Omni-directional
Directional
假设: 我们将点源天线的所有辐射功率集中到 一个方向，这个方向的辐射功率远远大于点源天 线在该方向的辐射功率，其比值为天线增益。
3.1.3 微波传输线（P16）
1．波导(Waveguide ) 1）结构 2）影响传输损耗的因素： 3）波导元件： 为适应在船上的安装需要，波导有各种长度和规格 波导连接要使用：扼流接头、平面接头、 旋转关节 波导元件 扼流接头 旋转关节 各类波导
(a)矩形波导 (b)宽边弯波导 ©窄边弯波导 (d)扭波导 (e)软波导 (f)波导扼流接头 (g)波导旋转关节
圆极化波特点: 左旋/右旋圆极化波只接收相同方向的极化 电磁波 对称物体遇到圆极化波改变方向, 而船和其他复杂目标不改 变方向, 所以圆极化天线对雨雪有较好的抑制作用。
2 种实现圆极化的方法

圆极化滤波器 背对背安装天线
Back to back mounted antenna
Squint angle: because of the tilt slots ━ due to the machining the real radiation beam always inclines a slight angle, this angle must be measured accurately before
驱动电机 (2 or 3 相） 齿轮箱( 传动装置） 连接关节 船首开关 性能监视器
天线罩
波导馈线
天线辐射窗 齿轮箱 驱动电机
船首开关 方位同步发送机 去方位同步接收机 去船首电路 AC 输入 (来自显示器)
扼流接头
去安全开关
性能监视器 (电源检测器) 去性能监视器 扼流接头
旋转装置
去发射机
船电
去接收机
3.1.6 船首标志调整 1. 调方位误差 步骤: 视测 1个小目标方位, 再用雷达测该小目标方位, 调 整同步发送机或同步接收机，使二者方位读数一致。
2. 调船首标志误差 步骤：将显示方式设置为HDG-up（船首向上）,调整触 点开关，使船首标志指向方位刻度盘 0°。
§3.2 天线技术指标
3.2.1 波束宽度 水平波束窄，宽度 (HBW) 1°左右
(f) Chock joint
2．同轴电缆(Coaxial Cable)
3．波导与同轴电缆的比较（P18） 1）传输相同波长时：体积较大 2）传输相同波长时：损耗较小，但 是波长较大时，同轴的损耗也较小 3）传输相同波长时：传输功率较大 4）传输相同波长时：击穿电压高 5）结构简单 3厘米常用波导，10厘米常用同轴
Plane surface λ/4 joint Water proof seal slot Fix screw λ/4 Chock joint Chock joint slot Chock joint slot λ/4 Broad side λ/4 Short piston Probe Chock joint (g) Rotating joint Narrow side (c) Narrow side bend (e) Pliable (a)Waveguide section (b) Broad side bend (d) Elbow
© 水平方向极坐标功率方向性图 Radiation pattern
§3.3 性能监视器
3.3.1 性能监视器作用（P54-58） 在视线，海况良好情况下，观察不到 目标时，需要了解收发机性能时，可用 性能监视器。 Performance monitor
3.3.2 使用 PM注意事项 Anti-clutter knob → minimum Range scale → 最小 (根据操作说明书) 确认是否性能下降: 比较 PM 图像/说明书
3.2.3 有效面积 (Ae) 有效面积：天线发射或接收 的实际面积
4 Ae
2
Relative radiated power (dB)
Main lobe Normalized level 0 dB Side lobe
0 － ＋ (a) 直角坐标功率方向性图 B A C V
ห้องสมุดไป่ตู้
Degrees from main lobe axis