雷达天线

雷达天线

（一）天线的功能、原理和参数

1. 天线的功能

●将发射机的输出集中在一个窄波束内，因此增加了波束内的功率密度。用增

益表示

●匹配雷达传输线和传输媒介的阻抗

●截获目标的回波能量。用有效孔径衡量，与增益相关

●使发射和接收波束转到指定的方向

2、辐射能量在角度上的分布

为了确定阵列辐射能量的分布，人们沿着一条圆弧移动场强计。阵列由一行间隔很近的垂直辐射单元组成

任意一点的场强取决于接收波的相对相位相对相位又取决于到各辐射单元的路程差

零点的产生

当场强计至7号辐射单元的距离比至1号辐射单元的距离大半个波长时，从它们接收的信号相互抵消。该方向上场强为零

旁瓣的产生

当场强计到阵列两端的距离差接近1.5个波长时，只有3到10号辐射单元的信号相互抵消。达到另一个峰值

3. 天线参数

•波束方向图：天线的发射和接收响应，它是偏离轴线的俯仰角和方位角的函数由天线的尺寸形状照射和频率决定

• 波束宽度：主天线响应（主瓣）的角宽度，是长度、频率和照射的函数

对电器特性的大天线，波束宽度与天线长度和波长有关

为了抑制旁瓣，大的天线表面并不是均匀利用而是渐进照射，使得周边区域比中心使用效率低，因此有效尺寸比实际尺寸小

• 有效口径：有效捕获电磁波的投影面积。天线作为接收设备截获信号的面积。随偏离天线轴线的方向变化。一个有效的孔径指标通常是指在天线最大响应的方向。由天线的投影面积和照射函数决定

•增益：天线所指方向上能量集中程度的度量。天线增益等于在某一特定方向上单位立体角内所辐射的功率与同样总功率在所有方向上即等方向均匀辐射时单位立体角内所辐射的功率之比

• 辐射效率：天线总的接收功率中被辐射的（发射）或是转换到天线终端（接收）的部分

• 旁瓣：主瓣以外其它方向的响应

✓除了主瓣方向以外其它方向产生的响应

✓以旁瓣的增益低于主瓣峰值增益的量（分贝表示）作为指

标

✓是EMI、ECM和杂波的主要进入通道

天线的副瓣出现在所有方向上，甚至出现在后部，增加了雷达被敌方发现的敏感性和易受到干扰的脆弱性

旁瓣缩减，旁瓣是由靠近孔径边缘部分的辐射产生的，因此可以利用照锥化低副瓣 aperture孔径

• 场区：当离天线远处或近处观测时，描述天线的不同响应。由天线的长度和频率决定

• 极化：描述天线对电磁波场的方向的响应。由天线的类型和方向决定

1、圆反射天线直径为3.7米，工作频率8.4GHz。它的长度效率是0.7，辐射效率是1。求波束宽度，有效孔径，增益。答案：0.79˚；5.27m2；47.15

2、某矩形搜索雷达天线5.5米宽，2.4米高。它的方位方向长度效率是0.7 俯仰方向的长度效率是0.45 工作频率3.08GHz。求方位角和俯仰角的波束宽度，有效

孔径和增益。答案：1.45˚；5.17˚；4.16m2；37.4

4、角分辨力

角度上分辨目标的能力主要由天线波束宽度决定。

主瓣扫过目标时接收信号的强度

锐化使得分辨力高于零点波束宽度

3dB波束宽度用来作为雷达角分辨力的度量

（二）雷达天线的配置

1. 反射面天线

⏹焦点馈源反射面天线

⏹卡塞格伦天线

⏹偏置馈源反射

⏹阵馈源柱面反射

⏹扭极化天线

2, 阵列天线

• 线阵

• 平面阵

• 周期阵（均匀阵）

• 随机阵

• 稀疏阵

3, 机械扫描阵天线

优点：

⏹机械扫描中，对照射函数控制得好，使旁瓣低

⏹没有孔径遮挡，使旁瓣低

⏹容易控制，小范围的电控易于实现，适合用在跟踪天线中

4、电扫描相控阵天线

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5. 旁瓣抑制技术

旁瓣消去原理

旁瓣消去系统框图

相干旁瓣对消

相干旁瓣对消系统框图