雷达原理七八章

二、三坐标雷达
任务：测量目标在空间的三个坐标值， 距离、方位角、仰角。 三坐标雷达：同时测量目标的三个坐标。
单波束：方位机械扫描、俯仰单波束一 维电扫；双平面电扫（相控阵雷达） 多波束：垂直平面多波束堆积
二、三坐标雷达
单波束三坐标雷达
为了同时测定仰角和方位角,雷达天线 的针状波束必须在方位角和俯仰角两个平 面进行扫描。实现两个平面上的扫描可以 采用机械扫描和电扫描相结合, 也可以在 两维上均用电扫描。
一、天线波束的扫描方法
电扫描——频率扫描法 m愈大, 即l愈长(λ g0一定), 频率灵敏度就愈 高f＜f0时的频率灵敏度高于f＞f0
一、天线波束的扫描方法
电扫描——频率扫描法 注意： ★所用脉冲宽度不能太窄。 ★雷达信号源的频率应具有很高的稳定度和准 确度。 ★需消除温度误差, 可把频扫天线置于一恒温 的天线罩内或采用线膨胀系数小的金属材料; 采用其它温度补偿方法。
波束宽度—天线增益
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
考虑单个阵元的方向性总的方向性函数应该是 上述结果与阵元方向性函数之积
另外，等间距和等幅馈电的阵列天线副瓣较大 (第一副瓣电平为-13dB), 为了降低副瓣, 可以 采用“加权”的办法。一种是振幅加权。另一 种叫密度加权。
一、天线波束的扫描方法
Remark：为避免出现栅瓣，通常选d/λ≤1/2。
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
波束宽度
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
随着波束指向θ 0增大， θ 0.5s要展宽，波束 变得越宽，同时，天线增益下降
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
一、天线波束的扫描方法
电扫描——频率扫描法
改变输入信号频率f, 则λ g改变, Φ 也随之 改变。这里用具有一定长度的传输线代替了相 扫法串联馈电中插入主馈线内的移相器, 因此 插入损耗小, 传输功率大, 同时只要改变输入 信号的频率就可以实现波束扫描, 方法比较简 单
一、天线波束的扫描方法
电扫描——频率扫描法
一、天线波束的扫描方法
2. 针状波束（具有二维角度分辨率：俯仰+方 位）
一、天线波束的扫描方法
扫描方法
1. 机械性扫描（利用机械驱动实现波束扫描） 利用整个天线系统或其某一部分的机械运动来 实现波束扫描的称为机械性扫描。 2. 电扫描 电扫描又可分为相位扫描法、频率扫描法、时 间延迟法等。 主要缺点是扫描过程中波束宽度将展宽，因而 天线增益也减小，所以扫描角度范围有一定限 制，另外，天线系统一般比较复杂。
二、三坐标雷达
多波束三坐标雷达
多波束三坐标雷达, 就是在一个(或两 个)平面内同时存在数个相互部分重叠的 波束。
Байду номын сангаас 二、三坐标雷达
多波束三坐标雷达
二、三坐标雷达
多波束形成技术
—脉内频扫系统 —射频延迟线多波束形成系统 —中频延迟线多波束形成系统 —移相法多波束形成系统 —数字波束形成（DBF）系统
二、三坐标雷达
高度测量
根据测得的目标斜距和仰角, 并考虑到地 球曲率和大气折射的影响, 可按图所示的 几何关系计算目标高度。
电扫描——相位扫描法 相扫天线的带宽 相扫天线的工作频带取决于馈源设计和天线阵 的扫描角度。工作频率变化δ f, 而移相量ψ 不 变, 则波束指向将变化δ θ
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
当扫描角θ 0增大时, 允许的带宽变小。
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法 相扫天线馈电方式—光学馈电系统（空间馈电） 分反射镜式和透镜式 相扫天线馈电方式—强制馈电系统（传输线馈 电）分串联馈电和并联馈电 相扫天线馈电方式—有源阵 移相器 —PIN二极管移相器 移相器 —铁氧体移相器 移相器 —数字式移相器
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
控制移相量改变阵元激励相位，改变波束 指向
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
改变ϕ值, 就可改变波束指向角θ 0, 从而形 成波束扫描
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
一、天线波束的扫描方法
电扫描——相位扫描法
栅瓣问题-不出现栅瓣的条件
雷达原理 第七章 3、4节
主要内容： ★天线波束的扫描方法 ★三坐标雷达
一、天线波束的扫描方法
波束形状
1. 扇形波束（只具有一维角度的分辨率）
地面雷达
机载雷达
一、天线波束的扫描方法
波束形状
1. 扇形波束（只具有一维角度的分辨率）
一、天线波束的扫描方法
波束形状
1. 扇形波束(主要扫描方式：圆周扫描、扇扫) 当对某一区域需要特别仔细观察时, 波束可在 所需方位角范围内往返运动, 即做扇形扫描。 专门用于测高的雷达, 采用波束宽度在垂直面 内很窄而水平面内很宽的扇形波束, 故仰角有较 高的测角精度和分辨力。雷达工作时, 波束可在 水平面内作缓慢圆周运动, 同时在一定的仰角范 围内做快速扇扫(点头式)。