基于有源相控阵雷达的通信系统
有源相控阵雷达发展概况及应用
达性 能 ．二 维 相 位 扫 描 的 三 坐标 雷达 采 用 了 固 态有 源相 控 阵
１ 有源相控 阵雷达发展概 况
．
有 源相 控 阵 雷达 天 线 阵 面 的每 个 天线 单 元 中均 舍 有 源 电 路， 发 射／ 接 收组 件 （ Ｔ ／ Ｒ组件 ） 是 有源相控阵雷达的关键部件 ，
有 源 相控 阵雷达发展 概 况及 应 用
高 燕 （ 西安职业技术学院， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ ７ ７ ）
【 摘 要】 雷达是集 中现代 电子 科技的 ｓ ｇ Ｔ － － 系统 ， 相控阵雷达作为一种高性 能雷达 ， 用于各种战略、 战术 雷达 的制造与使 用。本文介绍 了基于
行、 列 方式馈 电的有源平面相 控阵天线原理设计 的电子扫描雷达 ， 并对其 应用做 了相 关介绍。
元 可 以是 固 态 ｒ ／ Ｒ 组 件 ．使 相 控 阵 雷达 天 线 变 为有 源相 控 阵
天 线 。有 源相 控 阵 雷达 作 为 相 控 阵 雷达 的一 个 核 心 领 域 被 广
泛使 用 。
（ 水平 方向） 机械扫描 、 仰 角（ 垂直方 向） 电 扫 描 的一 维 相 位 扫 描 雷达 ． 以 此 获取 目标 的距 离 、 方 向和 高度 信 息 。 为 了提 高 雷
达 一 个 重 要研 究 方 向 ． 被 用 于各 种 战 略 、 战术雷达 ， 如制导 、 战
均功率约 ８ ０ Ｗ。 采 用 有 源相 控 阵天 线 模 式 ， 利 用 空 间功 率 合 成 场炮位侦查等。 随 着 计 算机 技 术 、 数模 混合 集成 电路 技 术 及 微 方 式 ． 实现 发 射机 总 输 出峰 值 功 率 ３ ２ ＭＷ 、 平均功率 ４ ０ ０ ｋ Ｗ 波移 相 技 术 的 快 速 发 展 ，有 源 相 控 阵 技 术 具 有 多 目标 、 远 距
有源相控阵雷达原理
有源相控阵雷达原理有源相控阵雷达（Active Electronically Scanned Array，AESA）是一种先进的雷达技术，它采用了相控阵天线和主动相控技术，具有较高的抗干扰能力和快速目标搜索、跟踪能力。
相比传统的机械扫描雷达，有源相控阵雷达具有更快的响应速度和更灵活的目标探测能力，因此在现代军事应用中得到了广泛的应用。
有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术。
相控阵天线是由大量的单元阵列组成的，每个单元阵列都可以独立控制，通过改变每个单元阵列的相位和幅度，可以实现对雷达波束的灵活控制。
而主动相控技术则是通过对每个单元阵列的相位和幅度进行实时调控，以实现对雷达波束的实时调整和目标跟踪。
这种灵活的波束控制能力使得有源相控阵雷达可以快速地对多个目标进行跟踪和搜索，极大地提高了雷达的性能和效率。
有源相控阵雷达的原理还体现在其发射和接收的方式上。
传统的雷达通常采用单一的天线进行发射和接收，而有源相控阵雷达则采用了多个单元阵列，可以实现多波束的同时发射和接收。
这种多波束的发射和接收方式可以大大提高雷达的搜索速度和目标跟踪能力，同时也增强了雷达的抗干扰能力和隐身目标的探测能力。
除此之外，有源相控阵雷达还采用了先进的信号处理和数据处理技术。
相控阵天线可以实现对雷达波束的快速调整，同时也可以实现对雷达信号的实时处理和分析。
这种高效的信号处理和数据处理技术使得有源相控阵雷达可以实现对多个目标的快速跟踪和搜索，同时也可以实现对复杂环境下的抗干扰和隐身目标的探测。
总的来说，有源相控阵雷达的原理基于相控阵天线和主动相控技术，通过灵活的波束控制、多波束发射和接收以及先进的信号处理和数据处理技术，实现了对多个目标的快速跟踪和搜索，具有较高的抗干扰能力和快速响应的特点。
在现代军事应用中，有源相控阵雷达已经成为了主流的雷达技术，其在提高雷达性能和效率方面发挥着重要的作用。
有源相控阵雷达浅谈
233学术论丛有源相控阵雷达浅谈张建强西安电子工程研究院摘要：相控阵雷达的原理，组成，关键技术及特点。
关键词：有源相控阵；优点；发展趋势引言：有源相控阵技术是近年来发展的雷达新技术。
它将是提高雷达在恶劣电磁环境下对付快速，机动及隐身目标的一项关键技术。
经过40余年的发展，该技术终于在各种雷达上取得了成功的应用。
有源相控阵技术可以极大的扩展雷达的功能和提高雷达的性能，提高和丰富作战的能力和作战模式。
一、有源相控阵雷达的原理及关键技术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。
一般的雷达波束扫描是靠雷达天线的转动实现的，被称为机械扫描。
而相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变动来进行扫描发现目标的，这种方式被称为电扫描。
在相控阵雷达天线阵上，排列着上成千上万个能发射电磁波的辐射器，每个辐射器配有一个"移相器"，每个"移相器"都由电子计算机控制。
当雷达工作时，电子计算机就通过控制这些"移相器"，来改变每个辐射器向空中发射电磁波的"相位"，从而使电磁瓣能像转动的天线一样，一个相位一个相位地偏转，从而完成对空搜索使命。
不同的振子通过移相器可以被馈入不同的相位的电流，从而在空间辐射出不同方向性的波束。
天线的单元数目越多，则波束在空间可能的方位就越多。
当搜索远距离目标时，成千山万个T/R 模块通过计算机控制集中向一个方向发射电磁波，使天线的辐射总功率大大提高，从而可以探测更远距离的目标。
如果对付近距离目标，这些T/R 模块可以产生多个波束根据担负的任务不同有搜索、确认、跟踪、识别真假目标。
这种雷达的工作基础是相位可控的阵列天线，"相控阵"由此得名。
相位控制可采用相位法、实时法、频率法和电子馈电开关法。
同时天线阵列还可进行机械转动，这样不但克服了平面相控阵雷达天线观察空域有限的缺点，而且大幅提高了雷达数据率，改善了对目标的跟踪性能。
有源相控阵雷达原理
有源相控阵雷达原理相控阵雷达是一种使用多个天线单元来产生波束扫描并形成方向图的新型雷达技术。
其中有源相控阵雷达利用天线单元中的光源、光电传感器和信号处理器来实现波束扫描和控制。
其原理基于两个主要的因素：相位控制和干涉。
本文将详细介绍有源相控阵雷达的原理。
一、原理概述相控阵雷达系统由许多小型天线组成。
它持续地改变每个天线单元的相位和振幅，以使扫描波束在空间中旋转和扇形地向外扩展。
系统中的所有天线单元按照确定的几何方式排列，就可以组成一个阵列。
通过改变每个天线的相位和振幅，可以在各个空间方向上创建一个梳状的波纹状的阵列，并通过将不同的相位和振幅施加到阵列的不同单元中，产生可控向某一方向的波束。
有源相控阵雷达包括天线单元和信号处理器两个主要部分。
天线单元中的光源负责产生微波信号，光电传感器用于接收信号，并将其转化为电信号。
信号处理器负责分析电信号，对波束进行扫描和控制。
通过不同的信号处理算法，相控阵雷达可以实现距离测量、距离速度特征提取、目标探测等功能。
相控阵雷达最重要的特征是其波束扫描能力。
基于天线阵列的干涉原理，相位差控制不同天线之间发射出的电磁波的相位，从而能够控制波束的方向和宽度，实现扫描。
二、原理详解1.波束扫描原理有源相控阵雷达发射电磁波是通过天线单元阵列中的各单元以不同的相位和振幅同时发射。
在到达目标处的反射波达到不同天线时，由于不同天线之间的时间和相位差别，因此反射波的相位和振幅也不同，这就产生了一种几何干涉的效应。
干涉的结果就是，在某个特定方向上的反射波的相位和振幅被放大，而在其他方向上的反射波则被相互抵消。
因此可以实现向某个特定方向上发射一定角度的电磁波，而其余方向则几乎没有发射。
由于天线组织成的阵列具有波束扫描能力，其能够跟随目标扫描方向，并在相应方向上发射束式波，从而获得高方位分辨率。
波束宽度是相控阵雷达的另一个重要原理。
较短的阵列长度具有较高的方向分辨率，但会导致波束宽度增大, 阵列长度较长，则会减小波束宽度，但相应的方向分辨率会变低。
基于有源相控阵技术的雷达数据通信研究
基于有源相控阵技术的雷达数据通信研究发表时间：2019-07-08T10:05:40.103Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：朱超马浩中张子良[导读] 摘要：传统飞机上装载的通信，其传输速度非常慢，无法实现大容量的数据传输。
（陕西长岭电子科技有限责任公司陕西宝鸡 721006）摘要：传统飞机上装载的通信，其传输速度非常慢，无法实现大容量的数据传输。
当采集到大量数据后，目前现有的数据链很难把采集的数据及时传输到地面控制中心，而且在进行任务交接过中，支援飞机也难以把相关文件保存下来。
而有源相控阵技术的发展和应用，正好有效解决了这一问题。
关键词：有源相控阵技术；雷达数据；通信一、有源相控阵雷达天线的特点1、总发射信号功率比较高就有源相控阵雷达天线应用实例表明，该系统在具体应用过程中，通过电缆来代替雷达管道，因此，在具体应用过程中，并不会受到预热时间和脉冲的限制。
而且该系统中的发射系统也比较灵活和便捷，大大提升了总发射信号功率，从而实现相关数据和信息的及时传输。
2、可靠性比较高由于固态电子期间的平均故障间隔时间远远比普通管子更长，因此相关构件失效条件下的功能衰减量比较小，从而大幅度降低馈上功率的无故浪费。
可大幅度提升发射机的输出功率，进一步降低发射机对总功率的要求，从而达到节约电力资源的目的。
二、基于有源相控阵技术的雷达数据通信过程1、系统运行过程整个有源相控阵雷达系统在运行过程中，通信脉冲是实现雷达探测信息和数据技术传输的重中之重，而为更好的满足雷达接收机的应用，实现相关数据的及时传递，就需要从根本上保证通信脉冲和雷达脉冲载波频率的一致性。
同时为最大限度实现相关数据的高速传输，则需要尽量提升信道的宽度，这一点也是其他通信电台难以实现，因此，在有源相控阵雷达系统的发送端，则需要添加其他设备来组成全新的通信电台，具体情况如图1所示：图1 基于有源相控阵技术的雷达数据通信过程图1中，A部分所代表的是系统的发送端，而B部分则表示接收端。
相控阵和有源相控阵
相控阵和有源相控阵相控阵（Phased Array）是一种基于波束形成技术的天线阵列系统，它利用电子器件实现对发射和接收的信号进行相位和幅度的控制，从而实现对天线阵列辐射和接收波束方向的控制。
相控阵在通信、雷达、无线电导航等领域都有广泛应用。
有源相控阵是相控阵的一种特殊形式，它在阵列单元上集成了功率放大器，能够实现对信号的发射和接收。
相比于传统的被动相控阵，有源相控阵具有更高的灵活性和性能。
相控阵的核心是阵列单元，每个阵列单元都包含一个天线和一个相控器。
相控器通过调节天线的相位和幅度来控制阵列单元的辐射和接收方向。
相控阵可以通过改变相控器的控制信号来实现波束的形成和指向的控制。
相控阵的工作原理是利用阵列单元之间的相位差来形成波束。
当阵列单元的相位差为零时，阵列单元的辐射和接收方向就是波束的指向方向。
通过改变相位差，可以改变波束的指向，从而实现对目标的定向辐射和接收。
相控阵的优点之一是能够实现波束的电子扫描，即通过改变相控器的相位和幅度来改变波束的指向，从而实现对不同方向的目标的辐射和接收。
这种电子扫描比传统的机械扫描更快速、灵活。
相控阵还具有波束锁定和波束跟踪的能力，可以实时跟踪目标并对其进行定向辐射和接收。
有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器，具有更高的发射功率和接收灵敏度。
有源相控阵的功率放大器可以提供足够的发射功率，使得信号可以远距离传输，同时还可以提高接收信号的灵敏度，增强系统的接收能力。
有源相控阵在军事和民用领域都有广泛的应用。
在军事方面，有源相控阵可以用于雷达系统，实现对目标的高精度定位和跟踪；在民用方面，有源相控阵可以应用于通信系统和卫星导航系统，提供高速、高容量的通信和导航服务。
总之，相控阵和有源相控阵是一种基于波束形成技术的天线阵列系统，能够实现对发射和接收信号的相位和幅度的控制，从而实现对波束指向和形成的控制。
有源相控阵在相控阵的基础上集成了功率放大器，具有更高的灵活性和性能。
毫米波有源相控阵
毫米波有源相控阵
毫米波有源相控阵是一种应用于雷达和通信系统中，基于毫米波频段的无线电技术。
相控阵技术是指通过多个发射天线或接收天线，通过精密的幅度和相位调控，实现对电磁波的方向可控、波束可调和波前合成处理等功能，从而达到更高的空间聚焦度和信息传输速率的效果。
在毫米波有源相控阵技术中，天线采用有源结构，即天线上集成了电子设备，可以进行精确的相位调制和幅度调制。
多个天线之间进行协同工作，形成一个复杂的相互作用网络，通过计算机控制，实现对整个系统的精密调控和运行。
毫米波有源相控阵技术具有较高的频带利用率、抗干扰能力强、波束可控性好等优点，在未来的5G通信系统和雷达应用领域上具有广泛的应用前景。
同时，由于毫米波频段的特殊性质，毫米波有源相控阵也面临着很多挑战，如天线设计、电路复杂度等问题，需要进行技术上的不断创新和突破。
一种有源相控阵雷达接收系统的设计方法
一种有源相控阵雷达接收系统的设计方法
周凤艳;莫骊;陈志岩
【期刊名称】《空军预警学院学报》
【年(卷),期】2015(000)004
【摘要】为提高机载环境下雷达系统工作效能，给出了一种基于机载平台应用环境的相控阵体制雷达接收系统设计方法。
通过对接收系统方案的优化设计与功能划分组合，对系统噪声系数、增益、动态范围等关键指标进行了设计与分析，给出了系统电路的实现。
该接收系统采用高集成小型化、一体化结构设计，使得接收机具有高灵敏度、大动态、抗干扰性能优越等特点。
该设计完全满足雷达整机的要求，已应用于某型机载雷达装备中。
【总页数】5页(P251-254,261)
【作者】周凤艳;莫骊;陈志岩
【作者单位】中国电子科技集团第38研究所，合肥230088;中国电子科技集团第38研究所，合肥230088;中国电子科技集团第38研究所，合肥230088
【正文语种】中文
【中图分类】TN958
【相关文献】
1.一种有源相控阵雷达接收系统的设计方法 [J], 周凤艳;莫骊;陈志岩;
2.有源相控阵雷达模块盲插设计方法研究 [J], 吕建路;顾叶青;姚晔
3.一种有源相控阵雷达天线环控系统的设计方法 [J], 王猛;闫富荣
4.一种有源相控阵雷达幅相一致性校正方法研究 [J], 聂慧锋;王林;翟羽佳;黄颖;丁兆贵
5.一种有源相控阵雷达阵面环控系统设计 [J], 李大成;周康;孙颋
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浅析TR组件的原理及其在雷达中的应用
浅析TR组件的原理及其在雷达中的应用摘要：时间反转技术，即TR技术，通常在其他系统中应用TR组件来实现。
声学和地理是TR技术主要应用的两个方面之一，其次，雷达的理论方面、无线网络方面和系统方面均是需要研究的重点，同时，该项技术的拓展应用也在迅速发展，未来将会涌现更多应用领域。
关键词:时间反转；多输入多输出雷达；克拉美罗界；距离估计；到达方向估计对于目前而言，TR组件应用是一个备受关注的话题，但是实际上，TR组件在雷达领域的应用早已达到成熟水平。
本文结合多年经验和目前TR组件的最新发展，介绍了TR组件在多种雷达应用中的应用。
本文还详细介绍了多输入多输出雷达中TR组件的应用，并通过实验分析了各种雷达应用中TR组件的性能表现。
一、TR组件(一)TR组件的介绍TR组件即收发组件，是T/R（Transmitter and Receiver）的简写。
一般来说，T/R组件指无线视频传输系统中连接视频与天线的部分。
T/R组件的一端连接天线，一端连接中频处理单元，从而形成完整的无线收发系统。
它的作用是扩大、调整和削弱信号。
通常包含收发两个支路，单元电路涵盖本振、上下变频、滤波器、低噪声放大器、功率放大器、双工电路等模块。
(二)基本原理为了介绍TR组件技术原理，首先需要知道两个方面：目标源头的存在情况（也就是有源或无源）以及TR组件应用时是模拟计算得出结果还是通过物理传输。
这两个方面将会对TR组件技术的基本应用产生影响。
通常，我们使用TR组件对现实中存在的物体进行物理传输，如下图所示，这在有源目标的情况下是非常有用的。
图1图片展示的是探测脉冲的向前传播，考虑到实际情况，图片中包含了许多干扰杂波，介质为强多径介质，与真实应用接近。
在正向探测阶段中，每个小部分的传感阵列都会接收到延迟且失真的探测信号，这些探测信号是从多个路径传输回来的，并与实际探测信号进行比较。
以下图片展现了另一种时间反转信号的传播方式：反向传播。
这种情况与之前描述的情况相似，但同时考虑现实因素，引入了大量干扰信号，从而形成了一个强多径介质。
有源相控阵雷达T_R组件稳定性分析设计
有源相控阵雷达T/R组件稳定性分析设计发布时间：2022-08-12T06:07:14.196Z 来源：《科学与技术》2022年第30卷第3月第6期作者：刘先莉[导读] T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，刘先莉中国电子科技集团公司第三十八研究所安徽省合肥市 230000摘要：T/R组件是有源相控阵雷达的核心部件，有源相控阵雷达天线辐射单元经T/R组件将发射信号功率放大，以低噪声放大接收信号，并调整幅度及相位，从而完成发射与接收波束的空间合成。
关键词：有源相控阵雷达；T/R组件；稳定性一、有源相控阵雷达发展概况相控阵雷达是指通过相位控制电子对阵列雷达进行扫描，利用大量个别控制的小型天线进行单元排列，最终形成天线阵面，并且每个天线单元由各自独立的开关控制，形成不同相位波束。
相控阵雷达分为有源和无源两类，其中，有源相控阵雷达天线阵面的每个天线单元中均含有源电路，T/R组件是有源相控阵雷达的关键部件，很大程度上决定其性能优劣。
收发合一的T/R组件包括发射支路、接收支路、射频转换开关、移相器。
每个T/R组件既有发射高功率放大器(HPA)、滤波器，限幅器，又有低噪声放大器(LNA)、衰减器、移相器、波束控制电路等。
由此看见，利用二维相位扫描的有源相控阵雷达设备量和成本相当可观。
尽管如此，最先研制成功并投入应用的相控阵雷达就是有源相控阵雷达，例如20世纪60年代末美国研制的的大型相控阵雷达AN/FPS-85。
该相控阵雷达作用距离数千公里，被用于空间目标监视、跟踪及识别，可做导弹预警、测轨和编目卫星。
采用收发阵面分离的二维相位扫描相控阵平面天线，其发射天线阵中含有五千多个天线单元，发射机采用四极管等电真空器件，每个发射机峰值功率高达6kW，平均功率约80W。
采用有源相控阵天线模式，利用空间功率合成方式，实现发射机总输出峰值功率32MW、平均功率400kW的要求。
有源相控阵雷达出现较晚，大部分是三坐标雷达，即方位(水平方向)机械扫描、仰角(垂直方向)电扫描的一维相位扫描雷达，以此获取目标距离、方向和高度信息。
有源相控阵雷达多通道接收系统设计的开题报告
有源相控阵雷达多通道接收系统设计的开题报告一、选题背景有源相控阵雷达（Active Phased Array Radar，APAR）是目前军事、民用雷达领域研究的热点之一。
相比于传统机械扫描雷达，APAR具有无旋转部件、快速指向、高精度测量等特点，被广泛应用于防空、导航、气象等领域。
APAR的核心部件之一是接收机系统，其负责从天线阵列接收雷达信号，并进行相应的处理和分析。
目前，对于APAR多通道接收系统的研究还存在一些问题，需要进一步探讨和解决。
因此，本文将针对有源相控阵雷达多通道接收系统的设计问题进行研究和探讨，旨在设计出更加高效、稳定的接收机系统，并提高APAR的性能和可靠性。
二、主要研究内容本文将主要关注有源相控阵雷达多通道接收系统的设计问题，包括以下几个方面的内容：1.接收机系统的基本原理和结构分析：介绍有源相控阵雷达多通道接收系统的基本构成和工作原理，分析其存在的问题和改进的空间。
2.多通道接收系统的设计和优化：针对现有的接收机系统存在的问题，提出相应的优化方案，包括通道数目、频率带宽等参数设计，选取适当的放大器、滤波器等元器件，并进行性能测试和分析。
3.设计过程中的仿真和验证：采用CST仿真软件对设计过程中的关键参数进行仿真和验证，确保系统的可靠性和稳定性。
4.实验验证和性能评估：使用实际设备对设计出的多通道接收系统进行实验验证，并对其性能进行评估，包括接收灵敏度、动态范围、调制误差等指标。
三、研究意义和预期目标本文的研究意义在于：1. 针对有源相控阵雷达多通道接收系统存在的问题进行研究和探讨，提出相应的优化方案，提高APAR的性能和可靠性。
2. 探索多通道接收系统设计和优化的方法，搭建相应的仿真测试平台，为雷达系统设计和优化提供一定的借鉴和参考价值。
预期目标：1. 设计出一套稳定高效的有源相控阵雷达多通道接收系统，提高APAR的性能和可靠性。
2. 探索多通道接收系统设计和优化的方法，提高设计的合理性和优化的效果。
有源相控阵雷达和无源相控阵雷达的工作原理
有源相控阵雷达和无源相控阵雷达的工作原理嗨，朋友们！今天咱们来聊聊雷达里特别酷的两种类型——有源相控阵雷达和无源相控阵雷达。
这就像是探索两个神秘的科技宝藏，可有意思啦。
先来说说无源相控阵雷达吧。
想象一下，无源相控阵雷达就像是一个指挥着很多小士兵（天线单元）的将军。
这个将军（雷达发射机）只有一个，它发出信号，就像将军下达命令一样。
然后呢，这些小士兵（天线单元）就负责接收反射回来的信号。
这些天线单元啊，它们都按照一定的规则排列着。
就好比是一群整齐站列的小卫士。
发射机发出的信号到达天线单元后，会被调整方向，这个调整方向的过程就像是在转动一面面小镜子，把信号朝着目标发射出去。
当信号碰到目标后反射回来，天线单元再把这些反射信号收集起来，传给雷达的接收系统。
这时候啊，雷达就可以根据反射信号的一些特性，比如强度、时间差等，来判断目标的位置、速度等信息。
不过呢，无源相控阵雷达也有它的小缺点。
因为只有一个发射机，就像一个人干活，有时候会有点忙不过来。
而且啊，如果发射机出了问题，那整个雷达就可能会受到很大的影响，就像将军病了，士兵们也会有点不知所措呢。
再来说说有源相控阵雷达。
这可就像是一个有很多小领导（有源收发组件）的大团队啦。
每个有源收发组件都像是一个小领导，它们既能发射信号，又能接收信号，厉害吧！这些小领导各自带着自己的小团队（天线单元）工作。
每一个有源收发组件都可以独立地控制自己发射的信号的强度、相位等参数。
这就好比每个小领导都可以按照自己的想法去指挥手下的士兵做事。
这样的好处可多啦。
比如说，可以同时对多个目标进行精确的探测和跟踪。
就像一群小领导各自负责一个任务，效率特别高。
而且啊，如果有一个或者几个有源收发组件出了问题，其他的还可以继续工作，就像一个团队里，即使有几个人请假了，其他人也能把工作撑起来。
我有个朋友啊，他刚开始接触雷达的时候，对有源相控阵雷达特别好奇。
他就问我：“这有源相控阵雷达咋就这么厉害呢？”我就跟他打了个比方。
机载多功能有源相控阵火控雷达集空中,地面,海面目标
机载多功能有源相控阵火控雷达集空中,地面,海面目标摘要：1.机载多功能有源相控阵火控雷达的概述2.雷达功能及技术特点3.雷达在军事领域的应用4.我国在机载雷达技术的发展现状与展望正文：随着现代战争信息化、网络化、智能化的发展，机载雷达作为航空武器系统的重要组成部分，其功能和性能对于战场胜负具有举足轻重的影响。
本文将对机载多功能有源相控阵火控雷达进行简要介绍，分析其功能及技术特点，并探讨在军事领域的应用以及我国在该领域的发展现状与展望。
一、机载多功能有源相控阵火控雷达的概述机载多功能有源相控阵火控雷达（Airborne Multifunction Active Phased Array Fire Control Radar，简称AMAPCFCR）是一种集空中、地面、海面目标探测、跟踪、识别和火控于一体的先进雷达系统。
它采用有源相控阵技术，具备高分辨率、高精度、抗干扰能力强等优点，可实现多种任务需求。
二、雷达功能及技术特点1.空中目标探测：机载多功能有源相控阵火控雷达可对高速、高机动性的空中目标进行精确探测和跟踪，为航空武器系统提供实时、准确的目标信息。
2.地面目标探测：雷达具备对地面目标进行探测、识别和分类的能力，可实时提供战场态势信息，支援对地攻击任务。
3.海面目标探测：通过海面波束扫描，雷达能够对海面目标进行探测和跟踪，为海上作战提供有力支持。
4.抗干扰能力：有源相控阵火控雷达采用多个独立通道，具备较强的抗干扰能力，可在复杂电磁环境中正常工作。
5.多功能火控：雷达可支持多种武器系统的火控需求，实现对多种目标、多种武器的协同控制。
6.集成化：机载多功能有源相控阵火控雷达采用模块化设计，系统集成度高，便于维护和升级。
三、雷达在军事领域的应用1.航空作战：机载多功能有源相控阵火控雷达可为战斗机、轰炸机等航空平台提供实时、准确的目标信息，提高作战效能。
2.预警指挥：雷达可实现对空、地、海多目标的情报收集和处理，为预警指挥系统提供数据支持。
有源相控阵雷达原理
有源相控阵雷达原理
相控阵雷达是一种利用阵列天线和相控技术进行目标检测和测距的雷达系统。
相控阵雷达通过发射并接收一系列窄束信号，并通过调整相位和振幅来控制每个窄束的发射和接收方向，从而实现对目标的准确定位和跟踪。
相控阵雷达系统由多个天线组成的阵列组成，每个天线被称为阵元。
阵列中的每个阵元都可以独立控制发射和接收信号的相位和振幅。
相控阵雷达通过调整阵元的相位差和振幅来产生一个或多个窄束，每个窄束的方向可以独立控制。
在雷达工作时，首先通过发射信号激励阵列中的每个阵元。
这些发射信号具有不同的相位和振幅，从而形成特定方向的窄束。
然后，这些发射窄束在空间中传播并与目标相互作用。
当发射窄束碰到目标时，一部分能量会被目标散射回来，并被接收天线阵列接收。
接收信号通过每个阵元的接收天线获取，并经过相应的放大和滤波处理。
然后，通过调整阵元的相位和振幅，对接收信号进行合成和组合。
这个过程类似于波束形成(Beamforming)操作，将接收到的信号聚焦到特定方向，从而提高雷达系统的灵敏度和分辨率。
通过对合成后的接收信号进行处理和分析，可以提取出目标的位置、速度和其他特征信息。
相控阵雷达系统可以通过动态调整发射和接收窄束的方向，实现对多个目标同时进行跟踪和探
测。
此外，相控阵雷达还具有快速扫描和快速响应的能力，适用于各种复杂环境下的目标探测和追踪任务。
基于有源相控阵技术的雷达数据通信的分析
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信息通信
分内容，通过该系统可以促进数据及时处理运输。在正常情况 下，雷达数据处理更加依赖多次雷达信息釆集，同时利用信号的 发送和接收来促进信息数据的及时传递。以有源相控阵技术为 基础的雷电系统操作过程中，实现数据传输和雷达探测功能的 主要是通信脉冲,为了提高雷达接收飓体效用，促信息 的实时传递,需要从基础入手,使雷达脉冲载波和通信脉冲保持 频率一致性。最大程度上提髙数据传输速度,扩展信道宽度，同 时这也是其他电台通信无法达到的目标。在有源相控阵的雷达 系统信息传输终端，需要增设其他设备构建新型通信电台。针 对计算机操作通过雷达存储采样进行设计，对相关信号进行统 一处理，随后利用信号处理器将数据进行编码、封装,及时做出 脉冲反应。设计新型通信电台的过程中，还需要优先考虑是否 增加新天线，并和相应的通信电台使用相同的天线，可以共用的 情况下，可以直接利用射频开关将收发机与天线进行连接。如 果无法使两者实现共用,需要对天线进行重新加装,才可以满足 有源相控阵为基础的雷达数据通信要求。信号处理器的具体功 能包括传输数据加密和解密操作、信道解码处理和数据解调。数
1.2及时传输相关数据信息。 可靠性强 因为和普通管子相比，固态电子中的平均故障间隔要长一
些,因此在失效条件下,相关部件的来自能衰减量也相继降低 ，从 而可以在较大程度上减少馈线功率浪费，促进发射机输出功率
1.3的有效提升，降低发射机关于总功率方面的要求,节约电力资源。 缩减天线体积 有源相控阵的雷达天线内，所有设备都是保持一种低压
传统的通信系统其传输速度整体较慢，不能进行大量数 据传输。在数据釆集工作后，现有数据链也无法将所有釆集 到的信息实时传输至控制平台，同时在任务交接时，支援飞机 无法保存相关数据。有源相控阵的引入，可以辅助解决该问题。
相控阵雷达与芯片系统在5G通信上的应用
where
GTXis transmitantennagain GRX is receiveantennagain
? iswavelength
Ris dis tan cebetweentransmitter and receiver
For WLAN system,fc = 2.4GHz, BW=20MHz, Linked budget loss: 20*log10(1/2.4)+10*log10(1/2e6) =-80dB For mm-wave antenna system like 60GHz, fc = 60GHz,BW=2GHz,Linked budget loss : 20*log10(1/60)+10*log10(1/2e9)=-128dB i.e. In order for mm-wave system to achieve similar link budget as WLAN system with similar PTX, we need to rely on directional antenna point to point communication with high gain GTX and GRX.
ANSYS UGM 2017
Why do we need phased array for mm-Wave system?
Friis Free SpaceEquation : PRX?
PTXis transmit power PRXis receive power
? ? ? PTXGTXGRX 2
5
? 2017 ANSYS, Inc.
July 31, 2017
ANSYS UGM 2017
一种基于相控阵体制的精密进近雷达研究与设计
一种基于相控阵体制的精密进近雷达研究与设计Research and design based on phased array architecture for precision approach radar武 勇，陈忠先 （安徽四创电子股份有限公司，合肥 230088）摘 要：精密进近雷达（PAR）主要用于引导飞机进近和着陆。
针对机械扫描PAR的缺点，本文提出了一种采用一维相扫天线的全固态PAR的设计原理，这种雷达具有探测能力强、数据率高、可靠性好等特点。
关键词：相控阵；PAR；T/R组件；AMTD0 引言据航空专家统计，世界上约68%的飞机航行事故发生在飞机起飞后的6min和降落前的7min内。
为了实现飞机的安全起降，自20世纪60年代以来，国际上逐步发展出了一种用于引导飞机安全起降的PAR。
早期的PAR 一般采用机械扫描的反射面天线、电子管发射机的非相参体制雷达，存在着波束覆盖范围窄、需手动操控天线扫描、抗杂波干扰能力差、数据率低、可靠性差等缺点。
随着现代雷达技术的发展，PAR已发展成为采用相控阵天线、固态发射机的全相参体制雷达。
相控阵PAR利用计算机控制天线单元的移相器，改变其天线孔径上的相位分布来实现天线波束在探测空域的扫描。
这种雷达的优点是天线波束扫描不受机械惯性约束，并具有AMTD工作模式，从而获得扫描时间、能量资源的最合理应用，但天线单元的T/R组件成本较高。
随着T/R组件的国产化和微电子技术成熟度的提高，T/R组件成本以满足大批量应用的需要。
本文针对机械扫描雷达的缺点，提出了一种采用2个一维相扫天线（航向天线和下滑天线）分时工作的PAR，提高了雷达系统的性能价格比。
1 电讯总体设计相控阵PAR工作时，航向天线和下滑天线在波控计算机的控制下，以分时扫描方式进行探测空域搜索。
航向天线的波束扫描范围为±15°，下滑天线的波束扫描范围为-1°～9°。
有源相控阵雷达各模块及其作用
有源相控阵雷达各模块及其作用
1.天线阵列：天线阵列是有源相控阵雷达的关键组成部分，由一组互相平行分布的小天线组成。
每个小天线都可以独立改变发射和接收的方向和相位，通过调整天线的发射信号相位差构成波束，从而实现目标探测。
天线阵列的设计和布局直接影响雷达的方向和分辨率。
2.发射机：发射机是有源相控阵雷达的电子组件，主要功能是将电能转换为相应的射频信号，并控制信号的相位和功率。
发射机的关键技术包括射频信号的产生、放大和相位控制。
通过控制发射信号的相位和功率，可以形成具有特定方向和波束宽度的射频辐射。
3.接收机：接收机负责接收由目标反射回来的雷达信号，并将其转换为电信号进行处理。
接收机需要具备高增益、低噪声以及高动态范围等特点，在接收过程中还需要进行放大、滤波、混频等信号处理操作。
4.信号处理装置：信号处理装置负责对接收到的雷达信号进行数字信号处理，提取目标信息。
这个模块的主要功能包括信号滤波、脉冲压缩、多普勒速度解算等。
通过对接收到的雷达信号进行复杂的数学运算和算法处理，可以提高雷达系统的探测性能和目标识别能力。
此外，有源相控阵雷达还可以配备其他辅助模块，如目标识别装置、环境监测模块等，以进一步提高雷达系统的性能和功能。
总的来说，有源相控阵雷达通过合理的天线阵列设计、灵活的发射和接收信号控制，以及精确的信号处理，实现对目标的高精度测量和探测。
它具有波束形成灵活、目标探测精确等优点，被广泛应用于航空航天、军事、气象和交通等领域。
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如果设信号是从 0时刻开始采样 ,则第一个采 样点相位偏移量为 θ,第 n个采样点的相位偏移量为
0 引 言
目前 ,飞机上装载的通信电台 ,传输速度慢 ,在 需要传输大容量的数据时无法满足要求 。比如当飞 机收集了大量的数据后 ,用现有的数据链无法及时 地把数据传给地面 ,只有在飞机着陆后进行 ;还有在 进行任务交接时 ,支援飞机也不能把正在执行任务 的飞机上的历史文件下载并保存下来 。因此 ,我们
希望有一种更好的通信方式 ,能快速地传输大容量 的数据 。有源相控阵天线的发展将使这个设想成为 现实 。然而 ,仅仅是通过在飞机上加装一部有源相 控阵天线来进行通信 ,会带来很多麻烦 。首先是成 本的问题 ,一部有源相控阵天线的价格并不便宜 。 还有天线的安放位置问题 ,新装的天线必定会对其 他天线造成干扰 ,还会影响飞机的飞行 ,如增大阻力 等 。因此 ,利用现有的有源相控阵雷达天线来进行 通信似乎是一个更好的办法 。
图 1 系统方框图
2 通信过程
通信步骤如下 。 L1 :两架飞机传递必要的信息以建立雷达数据链 ; L2 : A 向 B 发送位置信息 ; R1 : B 调整雷达天线对准 A; R2 : B 向 A 发送一个 RF脉冲 ,以触发 A 向 B 发 送一个适应雷达接收机的数据脉冲 ;
2008年第 2期
通信脉冲为了适应雷达接收机 ,应具有与雷达 脉冲同样的载波频率 。而雷达的工作频段通常比通 信电台的工作频段高得多 。而且为了适应高速率的 数据传输 ,需要更高的信道带宽 ,这是原来的通信电 台不具备的 。因此 ,在发送端需要添加额外的设备 以组成新的通信电台 。
系统方框图如图 1 所示 。A 为发送端 , B 为接 收端 。图中椭圆虚线内的部分为原来的通信电台 。 矩形虚线内为需要添加的部分 。在 A 端 ,计算机用 于存储数据和做一些信号处理的工作 。信号处理器 完成数据的封装 ,信道编码和调制等功能 ,以及对触 发脉冲做出响应 。收发信机包括发射机和用于检测 触发脉冲的设备 。至于天线 ,可以考虑在飞机上寻 找一根合适的天线 ,用射频开关把收发信机接到天 线上 。如果不行的话 ,就只能加装一根全向天线 。 在 B 端 ,信号处理器相应的完成解调 、信道解码和 数据解封等功能 。L1 、L2、L3 、L4 是原来的数据链 ,利 用飞机上原有的通信电台传递简短的控制信息 ; R2、R3 是雷达数据链 ,用来传递主要的数据信息 。
2. China Academy of Electronics and Information Technology, Beijing 100041, China)
Abstract: Now, the data rate of communication transm itter2receiver in aircraft cannot meet the require2 m ent of transm itting high2volume data. Active phased2array radar, to receive communication signals, not only takes advantage of the high2gain characteristic of active phased2array radar antenna, but also makes another antenna unnecessary, thus reducing the cost. Therefore, communication scheme based active phased2array radar is p roposed in this article. The communication system is based on a general active phased2array radar system. Its structure and communication p rocess are analyzed theoretically, and the p roblem due to the lack of synchronization circuit in radar receiver is resolved. Key words: active phased2array radar; comm unication system; system design; synchronization detector; phase drift
假设采用 DPSK调制方式 ,则发射信号函数为 A cos (ω0 t + < ) , <为随机变量 ,取值 0或 π。
当发射机与接收机的载波完全同步时 ,雷达同 步检波器的输出分别为 A cos < 和 A sin < ,发射机 和接收机产生载波的振荡器是不同的 ,虽然总是希 望把两个振荡器的频率调到一致 ,但总是会有误差 , 这个误差可能很小 ,只有百万分之几 ,但也会使雷达 接收机采样到的信号有严重的相位偏移 ,对信号的 解调造成很大的影响 。另外 ,由于传播时延等原因 , 参考载波与接收到的信号也存在着初始相位的不 同 。如果发射机和接收机的频率误差为 Δf,接收到
现代有源相控阵雷达都是以脉冲方式发射信号 , 接收机也是间断接收雷达回波 ,所以发送端只能发射 脉冲信号。另外 ,为了尽量不影响雷达本身的工作 , 我们只利用雷达接收主要的数据信息 ,像控制信息和 确认信息等简短的信息用原来的通信电台来传送 。
为了简化系统设计 ,采用简单的停等协议 。也 就是发送一个脉冲 ,处理一个脉冲 。当一个脉冲正 确接收以后 ,就向发送端发射一个确认信号 ,然后等 待接收另一个脉冲 。如果收到的脉冲包含错误的数 据 ,就发射一个重传信号 。
李 璐 等 :基于有源相控阵雷达的通信系统
133
R3 : A 向 B 发送一个数据脉冲 ; L3 : B 向 A 发送一个确认信号 ,表明已经正确接 收到数据脉冲 ; L2 到 L3 重复进行 ,直到所有数据都传输完毕 ; L4 :两架飞机传递必要的信息以拆除雷达数据链。 通信步骤时间图如图 2所示 。在图中可以看出 , 雷达在接收到通信脉冲以后 ,需要对脉冲进行信号 处理 ,还要经过发送确认信息和位置信息等过程才 能发射下一个触发脉冲 ,所以发送端连续发射通信 脉冲的时间间隔可能远远大于雷达脉冲周期 。另
A Com m un ica tion System Ba sed on Active Pha sed2array Radar
L I Lu1 , L I Guang2jun1 , L I Chao2qiang2
(1. Sem inary of Communication and Information Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 610054, China;
摘 要 :目前 ,飞机上装载的通信电台 ,其数据率在需要传输大容量的数据时无法满足要求 。用有 源相控阵雷达来接收通信信号 ,不仅利用了有源相控阵雷达天线高增益的特点 ,而且不用另外增加 天线 ,减少了成本 。针对这样一些优点 ,提出了一个基于有源相控阵雷达的通信方案 。通信系统以 一般的有源相控阵雷达系统为基础 ,从理论上分析了通信系统的构成及通信过程 ,并解决了雷达接 收机没有同步电路所带来的问题 。 关键词 :有源相控阵雷达 ;通信系统 ;系统设计 ;同步检波器 ;相位偏移 中图分类号 : TN958. 92 文献标识码 : A 文章编号 : 167325692 (2008) 022131205
第 2期 2008年 4月
基础理论
中国电子科学研究院学报 Journal of CAE IT
Vol. 3 No. 2 Ap r. 2008
基于有源相控阵雷达的通信系统
李 璐 1 ,李广军 1 ,李超强 2
(1. 电子科技大学 通信Байду номын сангаас信息工程学院 ,成都 610054; 2. 中国电子科学研究院 ,北京 100041)
收稿日期 : 2007208215 修订日期 : 2007212213
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中国电子科学研究院学报
2008年第 2期
1 系统结构
基本的出发点是利用雷达原有有源相控阵天线 收发信号 ,因此首先想到的是利用一个射频开关把 通信的收发信机与雷达天线相连 。但是这样做的缺 点很明显 ,第一 ,需要对雷达系统进行硬件改造 ,会 增加成本 ;第二 ,射频开关具有插入损耗 ,会降低雷 达回波的能量 ,这将严重影响雷达本身的工作 。因 此 ,引入软件无线电的思想 ,在尽可能靠近天线的地 方使用宽带的模数转换器 ,尽早地完成信号的数字 化 ,从而使通信功能尽可能地用软件来定义和实 现 [ 2 ] 。然而 ,为了避免对雷达系统硬件的改造 ,我 们不能修改雷达系统的模拟电路部分 ,只能利用其 原有的模数转换器 ,在后面添加通信用的高速数字 信号处理器 。发送端利用普通天线来发射通信信 号 ,接收端用有源相控阵雷达天线接收通信信号 。 在接收端 ,通信信号通过雷达接收机后 ,经采样和模 数转换送入高速数字信号处理器 。这样 ,只需要通 过软件控制发送的通信信号波形以适应雷达接收 机 。对数字信号处理器进行编程 ,以定义我们想要 的功能 ,就可以完成整个通信过程 。虽然 ,在通信过 程中 ,发送端的雷达仍然有可能受到通信信号的干 扰 。但是 ,在通信结束以后 ,雷达可以马上恢复正常 工作 ,不会受到新的通信系统的影响 。
图 2 通信步骤时间图
3 雷达接收机作为通信接收机时遇到 的问题及解决办法
3. 1 问题一 :载波不同步
3. 1. 1 载波不同步的原因及影响 雷达接收机与通信接收机相比 ,同样都包括对 信号的放大 、滤波和变频等功能 ,不同点在于雷达接 收机中没有同步电路 [ 3 ] 。因为雷达总是试图接收 自己发射的脉冲信号 ,而雷达发射机和接收机的频 率源都是相同的 ,所以不需要同步电路 。