雷达原理角度测量
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整体运动 笨重，扫描速度低
反射面运动 笨重，扫描速度高
馈源变动 更轻，扫描速度更高
电扫描
相位扫描、频率扫描、时间延迟法 特点：扫描速度很高，波速控制灵活 缺点：波束宽度展宽，天线增益减小，系统复杂
§7.3.3 相位扫描法
在阵列天线元采用控制移相器相移量的方法改变激励 相位，从而实现电扫描。
d12
12
接收机
13
d13
接收机
13 d13 2 N
12 d12
12
N
INT
12
d13 d12
2
arc sin
13 2 d13
13 2 N
例：采用三天线的相位法测角设备，已知 d13 / d12 6，
等信号法
利用两个相同且部分重叠的波束。当目标位 于两波束交叠轴处时，两波束收到回波信号 相等，交叠轴方向即为目标方向。
实现方法： 同时波瓣法、顺序波瓣法
特点：精度高(提高一个数量级)，可判别目标偏离方向 和大小；结构复杂、灵敏度有损失
第三节 天线波束的扫描方法
雷达波束按一定方式照射给定空域，完成目标探测和坐标测量
u2 U2 cost
uI 2 UI 2 cos( L )t L
UO UO1 UO2 KdUd1 KdUd 2 KdU1 sin
测角误差与多值性问题
测角误差
鉴相精度
2 d sin
d
d
测相模糊
d 2 d cos d
d d 2 d cos
)
ej
N 1( 2
)
)
E() NE
sin
1 2
(
)
max
F( )
E( )
1
sin
N 2
(
)
E( ) max
N
sin
1 2
(
)
2 d
sin0
1
sin
第七章 角度测量
第一节 概述
测角的物理基础
天线对于不同方向到达的电磁波具有 不同的振幅和相位的响应
电波在均匀介质中传播的直线性，雷达天线的方向性。
测角的性能参数：
测角范围、测角速度、测角精度或准确度、角分辨力。
测角的方法 相位法、振幅法
利用相位响应进行测角
利用振幅响应进行测角
天线Leabharlann Baidu方向图
用途：警戒
余割平方扇形波束 特点：相同高度上目标回波强度相同，可同时测R、α、β
H
Pr
Ar S2
PtGt Ar (4 )2 R4
收发同天线
R β
Pr
PtG2 2 (4 )3 R4
同一高度目标回波强度不变 用途：搜索、警戒、地面测绘
§7.3.2 天线扫描方式 机械扫描 电扫描
机械扫描
目标
相位扫描基本原理
N 1
N 1
N 1
E( ) E0 E1 Ei EN 1 Ek E e jk( ) E e j(k k)
k 0
k 0
k 0
2 d
sin
E( )
E
sin
N 2
(
d13 12 6
3
§7.2.2 振幅法测角
测角原理
利用天线收到的回波信号幅度来做角度测量。幅度 变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。
测角方法
最大信号法、等信号法
最大信号法
天线扫描过程中收到最强回波时， 天线所在指向为目标方向
优点： 灵敏度高，能充分利用信号能量 缺点：精度差，20％θ0.5 ，不能判别误差方向
一般性质
F() F(0), ,
半功率点位置
F() F(), ,
2 1 , 1,2在主瓣内 F (2 ) F (1)
半功率宽度0.5 典型函数
F (0.5/2 ) F (0)
1 2
余弦函数、高斯函数、辛克函数、…
P201，图7.1
若相位计13 的结构误差 13 是相位计 12 结构误差 12 的两倍，求二者的测角精度之比 13 / 12
解： 2 d sin
2 d cos
13 12
2 d13 cos13
2 d12 cos12
13 12
d12 13 1 2 1
2 d sin 可能超出2
实际读数
2 N
提高测相精度要求 尽量小
d
测相不模糊要求 尽量大
d
矛盾！！！
解决方法 三天线法测角
12
2
d12
sin
2
目标方向
无测角模糊
测角精度差
接收机
13
2
d13
sin
2
N
测角模糊
测角精度高
法线方向
§7.3.1 波束形状和扫描方法
针状波束
波束形式：
扫描方式： 螺旋、分行、锯齿
θ0.5
特点：同时测距离、方位、俯仰；精度高 用途：火控 方位、俯仰波束窄；扫描速度慢。
扇形波束
波束形式：
θ α0.5
扫描方式：圆周扫、扇扫
0.5
θβ0.5
0.5
可测 R、α，但β不可测
特点：方位窄、俯仰宽，或相反； 扫描速度快。
第二节 测角方法及其比较
§7.2.1 相位法测角
测角原理
利用多个天线所接收到的回波信号间的相位差测角
目标方向
2 R
接收机
d
法线方向
接收机
R dsin
R d sin
2 d sin
ˆ
arc
sin
2 d
,
N 2
2 d
sin
N
sin
1 2
2 d
sin
§7.4.4 高度测量
方法 由目标斜距和仰角得到
(ae ht )2 R2 (ae ha )2 2R(ae ha ) cos(90 )
max
arc
sin
2d
测角范围 max ,max
实现方法
将两天线收到的高频信号与同一本振差频后在中频上比相
uI1 UI1 cos( L )t L
u1 U1 cos(t )
双端 相位 检波器
uL U L cos(Lt L )
反射面运动 笨重，扫描速度高
馈源变动 更轻，扫描速度更高
电扫描
相位扫描、频率扫描、时间延迟法 特点：扫描速度很高，波速控制灵活 缺点：波束宽度展宽，天线增益减小，系统复杂
§7.3.3 相位扫描法
在阵列天线元采用控制移相器相移量的方法改变激励 相位，从而实现电扫描。
d12
12
接收机
13
d13
接收机
13 d13 2 N
12 d12
12
N
INT
12
d13 d12
2
arc sin
13 2 d13
13 2 N
例：采用三天线的相位法测角设备，已知 d13 / d12 6，
等信号法
利用两个相同且部分重叠的波束。当目标位 于两波束交叠轴处时，两波束收到回波信号 相等，交叠轴方向即为目标方向。
实现方法： 同时波瓣法、顺序波瓣法
特点：精度高(提高一个数量级)，可判别目标偏离方向 和大小；结构复杂、灵敏度有损失
第三节 天线波束的扫描方法
雷达波束按一定方式照射给定空域，完成目标探测和坐标测量
u2 U2 cost
uI 2 UI 2 cos( L )t L
UO UO1 UO2 KdUd1 KdUd 2 KdU1 sin
测角误差与多值性问题
测角误差
鉴相精度
2 d sin
d
d
测相模糊
d 2 d cos d
d d 2 d cos
)
ej
N 1( 2
)
)
E() NE
sin
1 2
(
)
max
F( )
E( )
1
sin
N 2
(
)
E( ) max
N
sin
1 2
(
)
2 d
sin0
1
sin
第七章 角度测量
第一节 概述
测角的物理基础
天线对于不同方向到达的电磁波具有 不同的振幅和相位的响应
电波在均匀介质中传播的直线性，雷达天线的方向性。
测角的性能参数：
测角范围、测角速度、测角精度或准确度、角分辨力。
测角的方法 相位法、振幅法
利用相位响应进行测角
利用振幅响应进行测角
天线Leabharlann Baidu方向图
用途：警戒
余割平方扇形波束 特点：相同高度上目标回波强度相同，可同时测R、α、β
H
Pr
Ar S2
PtGt Ar (4 )2 R4
收发同天线
R β
Pr
PtG2 2 (4 )3 R4
同一高度目标回波强度不变 用途：搜索、警戒、地面测绘
§7.3.2 天线扫描方式 机械扫描 电扫描
机械扫描
目标
相位扫描基本原理
N 1
N 1
N 1
E( ) E0 E1 Ei EN 1 Ek E e jk( ) E e j(k k)
k 0
k 0
k 0
2 d
sin
E( )
E
sin
N 2
(
d13 12 6
3
§7.2.2 振幅法测角
测角原理
利用天线收到的回波信号幅度来做角度测量。幅度 变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。
测角方法
最大信号法、等信号法
最大信号法
天线扫描过程中收到最强回波时， 天线所在指向为目标方向
优点： 灵敏度高，能充分利用信号能量 缺点：精度差，20％θ0.5 ，不能判别误差方向
一般性质
F() F(0), ,
半功率点位置
F() F(), ,
2 1 , 1,2在主瓣内 F (2 ) F (1)
半功率宽度0.5 典型函数
F (0.5/2 ) F (0)
1 2
余弦函数、高斯函数、辛克函数、…
P201，图7.1
若相位计13 的结构误差 13 是相位计 12 结构误差 12 的两倍，求二者的测角精度之比 13 / 12
解： 2 d sin
2 d cos
13 12
2 d13 cos13
2 d12 cos12
13 12
d12 13 1 2 1
2 d sin 可能超出2
实际读数
2 N
提高测相精度要求 尽量小
d
测相不模糊要求 尽量大
d
矛盾！！！
解决方法 三天线法测角
12
2
d12
sin
2
目标方向
无测角模糊
测角精度差
接收机
13
2
d13
sin
2
N
测角模糊
测角精度高
法线方向
§7.3.1 波束形状和扫描方法
针状波束
波束形式：
扫描方式： 螺旋、分行、锯齿
θ0.5
特点：同时测距离、方位、俯仰；精度高 用途：火控 方位、俯仰波束窄；扫描速度慢。
扇形波束
波束形式：
θ α0.5
扫描方式：圆周扫、扇扫
0.5
θβ0.5
0.5
可测 R、α，但β不可测
特点：方位窄、俯仰宽，或相反； 扫描速度快。
第二节 测角方法及其比较
§7.2.1 相位法测角
测角原理
利用多个天线所接收到的回波信号间的相位差测角
目标方向
2 R
接收机
d
法线方向
接收机
R dsin
R d sin
2 d sin
ˆ
arc
sin
2 d
,
N 2
2 d
sin
N
sin
1 2
2 d
sin
§7.4.4 高度测量
方法 由目标斜距和仰角得到
(ae ht )2 R2 (ae ha )2 2R(ae ha ) cos(90 )
max
arc
sin
2d
测角范围 max ,max
实现方法
将两天线收到的高频信号与同一本振差频后在中频上比相
uI1 UI1 cos( L )t L
u1 U1 cos(t )
双端 相位 检波器
uL U L cos(Lt L )