论雷达系统误差产生的原因及减小方法

论雷达系统误差产生的原因及减小方法

发表时间：2019-03-12T16:05:08.947Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：董鲜锋蒋富强秦林林

[导读] 摘要：雷达其基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空间位置。

（陕西黄河集团陕西西安 710043）

摘要：雷达其基本功能是利用目标对电磁波的散射而发现目标，并测定目标的空间位置。雷达是集中了现代电子科学技术各种成就的高科技系统。众所周知，雷达已成功的应用于地面车载、舰载、机载等方面。雷达己经在执行各种军事和民用任务。为了使雷达更好的服务于人类，使测量的数据更加准确，即使测量的再准确，雷达测量出的目标位置还是存在一定误差，这就是雷达系统误差。我们就来探讨雷达系统误差产生的原因及减小方法。希望能对我们雷达系统的调试起到有价值的参考。

关键词：雷达系统；发射机；接收机；天线

雷达系统利用电磁波发现并测定目标的位置、速度和其它特性的电子系统。通常由发射机、接收机、天线、信号处理、伺服糸统、定时器、显示器、电源等部分组成。雷达系统的实验鉴定，首先要逐个的测量主要的雷达参数，并对照技术规范中规定的数值加以核对。因为在许多情况下，所规定的雷达各部分特性可能难以与系统的性能联系起来。所以就要求我们对各个系统的参数进行调整满足系统的要求。下面我就各系统对雷达系统的影响分别进行讨论。

1发射机参数

雷达工作时要求发射一种特定的大功率无线电信号，发射机在雷达中就是起这一作用的。也就是说它为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关再由天线辐射出去。对于系统鉴定来说，发射机以下参数是重要的：峰值输出功率、脉冲宽度、重复频率、平均功率、功率频谱分布、频率调谐范围和稳定性、脉冲输出相位和幅度稳定性、寄生辐射、功率的内部损失等。为了测量其中的某些参数，一般雷达发射机都含有内部测试设备和监测设备，还可以利用定向耦合器和波形监视器及频率计，还有附加的外部实验设备也能够连到发射机上，以便实现其他参数测量。测量发射机功率时最好选择量热计作为测量输出功率的工具，因为它要求在发射机输出和测量仪器之间有较少的固定衰减，测量的数据更加准确。如果利用热敏电阻或者热辐射计，通常必须在这些仪表上加入衰减可能会引起一定的测量误差。另外还应提供测量寄生的和谐波输出的某些装置。在测量脉冲宽度时为保证观察到的脉冲宽度更加准确，应当选用和他匹配的仪器仪表和测试线。一般我们选择50%的幅度电平作为脉冲宽度的测量点。在大多数情况下，脉冲宽度接近于梯形。我们通常还要检测它的上升沿和下降沿时间及脉冲的前沿抖动情况及顶部的抖动情况。上升沿和下降沿的时间尽量的小，前沿和顶部的抖动应该也是最小。如果超出指标要求范围，应该对发射机进行检查找出原因。其次还要检查发热机输出信号的频率稳定度及相位的稳定度及信号的频谱分布，如果不符合技术规范要求，应该检查是自身工作不稳定产生的还是外部输入信号不稳定产生的。发射机输出功率的大小会引起发现目标的距离。而发射机发射出来信号的品质会影响到测距和测角的准确度。所以在检查发射器参数时，应全部符合技术规范指标要求。

2接收机参数

雷达接收机的好坏在雷达系统误差表现尤为突出，雷达接收机通常由它的噪声系数和带宽来表征。雷达接收机接收微弱信号的能力，通常用最小门限信号功率来描述。它与接收机噪声系数，接收机通频带及识别系数有关。当然还与脉冲积累、视频带宽等有关。宽频带噪声源已普遍用于接收机的鉴定。因为它对中频放大器的滤波特性不灵敏。通过调整噪声源和接收机之间的衰减直至总的噪声输出为没有噪声源时接收机噪声输出的两倍，能够以零点几分贝的准确度确定接收机的噪声系数。接收机通频带的确定对于非脉冲压缩雷达接收机最佳带宽常为脉冲宽度的倒数。所以在检查接收机参数时，我们要测量它的噪声系数和它的带宽，首先要检查噪声系数，只有噪声系数满足要求后才能检查下面的项目。带宽调整时不但满足宽度要求，还要关注对称性、顶部的切平度、增益等参数，这些参装订的好坏直接影响接收信号的质量。如果是多通道接收机，还要关注这几个接收通道的增益和相位一致性。

3天馈线系统

在分析测试雷达系统性能时，天线的增益方向图和噪声温度是相当重要的。所有这些参数都可以根据标准方向图的试验近似的决定。天线增益的测量能通过与标准喇叭天线的增益进行比较的方法来测量。这个标准喇叭天线与被测天线放置在同一场中，通过在大天线输出端插入定标衰减器，使两者的输出达到相等衰减器的衰减加上标准喇叭增益的总和，就是等于大天线的增益。而天线方向图可以从水平波束垂直波束宽度和旁瓣电平几个方面来考虑。为了提高角度分辨率和减小测角误差，提高天线增益，减小干扰强度，希望波束选择的窄一些。但是为了提高目标发现概率，要求天线没扫描一周能接收到足够多的回波脉冲数。则希望水平波束选择的宽一些。在雷达系统误差变大时，怀疑到天线时，应当检查天线的增益和波束的宽度是否发生变形，还有天线旁瓣电平是否发生变化。这些我们可以在远处发送点频信号，慢慢转动天线，同时在天线接收端进行测试信号幅度，用接收的幅度画出天线的方向图，用来判断天线是否工作正常和波束宽度及主副瓣电平比等参数是否正常。

4伺服系统

伺服系统的误差应该也调到最小。使整个雷达系统运转起来比较平稳，伺服系统不能出现震荡及收敛慢状态。伺服系统调整的不好会引起天线波束指向不准确，也会引起雷达系统超前或者滞后，严重时有可能产生目标跟踪不稳而丢失目标的情况。调整伺服系统误差时误差尽量的小，同时收敛还要快，震荡要小。最好是让伺服系统的实时位置超前装订位置。

5其它系统

其它系统包括定时器、显示器、电源等也会对雷达系统误差有一定的贡献。但是这些部分对系统影响比较小，影响小并不是我们就不去关注它，像定时器我们要关注同步脉冲的宽度、幅度及脉冲的连续性，不能有漏脉冲及同步脉冲前沿抖动太大的情况出现，如果出现这种情况就是定时器有故障，要及时排除。电源纹波也是我们关注的重点，纹波的大小会影响信号质量，对于模拟信号会使底部噪声变大，影响检测小信号能力，对于数字信号会产生数据错乱现象，也就是有误码出现，所以在调试开始就要检查电源的纹波。显示画面虽然不会引起系统误差，但是会干扰操作员对目标的判断。所以我们对这些辅助设备也要检查。

6总结

综上所述，为了使雷达指示目标更加的准确，我们要将雷达的主要的战术参数和技术参数都要装订到最佳状态。即雷达的工作频率、工作带宽、调制脉冲宽度、天线的波束形状增益和扫描方式、接收机的灵敏度、发射机功率等指标都要调整到设计的规定范围内。有些重要参数可能要不定期检查，摸索其随环境温度的变化规律，在参数装订时也要将这些因素考虑进去，始终使雷达工作在最佳状态，这样才