第5章相控阵雷达
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当t=t0时，y(t)达到最大，实现了脉冲压缩。
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10.线性调频脉冲压缩
线性调频信号为 s' t Reej2 [f02B Ttt ]
t T 2
式中幅度已经归一化，f0中心频率，T为脉冲宽度，B为带宽。其零
中频信号为：
jBt2
st e T
t T
2
jBt2
ht e T
t T 2
11.失配加权
主瓣
栅瓣
栅瓣
Fe(θ)称为阵元因子。
关于阵列天线的栅瓣
Biblioteka Baidu
阵列因子图：
-π/2
0
π/2
π
3π/2 2π
图5-2阵列因子图
精品课件
主瓣
-π/2
0
栅瓣
栅瓣
π/2
π
3π/2 2π
图5-2阵列因子图
由图5-2可以π看λd s出inθ， 主瓣是我们感兴趣的，所有栅瓣应去掉。
不出现栅瓣的条件：
，或
d/λ≤1
结论：
比特率
线性调频扫描 非线性调频扫描
噪声
|f2-f1| |f2-f1|
B
分辨率 1/比特率
1/|f2-f1| 1/|f2-f1|
1/B
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9.脉冲压缩原理:
设信号函数为s(t),对应的匹配滤波器的冲激响应为：
经h(t过)=匹sy 配*(( t t滤) 0- 波t)s 器( t 的)* 输h 出( t信) 号ys (t( )) 为s * ：( t t0 ) d
2Ndsin
1.
阵元间距越大，阵元数越多，角度分辨率越πλd高sinθ。 ∑
2. 阵元间距过大，天线方向图将会出现副瓣。
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二、相控阵天线扫描
0 2dsin0
主瓣方向
θ0
dsin(θ0)
波阵面
dd
d
在图5.e3j中0 e，-jψ阵0 e列-j2天ψ0 线馈电相位e-j(按N-1ψ)ψ00递减，则波束指向为θ0。 改变ψ0，就能实现图相5控.3阵阵扫列描天。线馈扫电描相示位意差图与等价波程差关系：
第四章小结
1.雷达距离分辨率与雷达信号带宽
雷达信号TB积的概念
普通脉冲雷达信号的时宽(T)带宽(B)积是一个常量(约 为1)，矩形脉冲的带宽是时宽的倒数。 要增加带宽只有减小脉冲 时宽一条道。要进一步减小时宽有一定的难度。要有足够大的作用 距离就要有足够大的平均功率。因此，减小脉宽就得增加脉冲功率。 现在的峰值功率已经非常大，给设备的耐压，防止高压打火，体积 和重量提出了高要求。
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θ
dsin(θ)
波阵面
dd 0 12
d N-1
图5.1阵列天线示意图
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天线阵元之间的间2距d为sdi，n目标方位(不一定是波束指向)与 天线阵面法矢量夹角为θ。相邻阵元回波相位差为ψ，波程差为ｄ ｓｉｎ(θ)，由波程差引起的相位差为：
N1
E() E ejk
考虑远场情况(补充远场、近场k的0 概念)，设N个天线阵元等间隔分布， 等幅馈电，在θ方向某点辐射场矢量和：
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相控阵雷达的特点：
波束捷变 多目标跟踪 远作用距离 高数据率 自适应抗干扰 快速识别目标 高可靠性 天线共形
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§5.2相控阵列的基本原理
相控阵天线的阵元一般在10010000个，每个阵元后接一个可控移相器。 改变每个移相器的移相量就改变了阵元 间的相对馈电相位，改变了天线辐射电 磁波的波阵面指向。
t T 2
海明加权以后，失配将导致主瓣信噪比增益下降，主瓣宽度 增加等。
12.压缩滤波器
匹配滤波器可用数字方法实现，结果就是一个横向滤波器。 线性调频信号还可以在频域进行压缩。
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13.相位编码脉冲压缩
线性调频信号是连续变化的编码信号。相位编码是离散型 编码信号。
常用的按两个相位变化，在0o和－180o两者之间编码，相位 只取这两个值。主要有巴克码、M序列码、L序列码和互补编码等。 巴克码见p142。
另外，还有四相码，取0o, 90o, 180o, 270o四个相位点。 相位编码脉冲压缩仍有副瓣抑制的问题。
四相码应用较少。
习题：线性调频信号的带宽B为1MHz，时宽T为100μs，零中频，t0=0。采样 频率fs=B。 1． 画出线性调频信号实部和虚部的时域图形。 2． 画出线性调频信号的频谱图(FFT变换后取模，0频率在坐标中间)。 3． 画出无加权的脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。 4． 画出海明加权的脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。
线性调频信号的包络是一个矩形，其经过频谱滤波器输出 信号的包络为sinc函数。见p124图4.13。最大副瓣为－13分贝。在 实际应用中，要求副瓣电平低于－30dB至－45dB。
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w (t) 0 .0 8 0 .9c22 o ( ts )
海明函数为：
T
h(t)s(t0t)w(t)
加权以后的失配滤波器的冲激响应为：
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第五章 相控阵雷达
§5.1概述
相控阵： 相位可控的阵列。相控阵天线是由许多辐射单
元排列组成的，每个单元的馈电相位均可灵活控制，改 变波阵面。
相控阵的概念很明确、很简单，但它与其他许多技 术有关，研究较早，发展较慢。目前处于迅速发展、激 烈变化的时期。
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相控阵采用的高技术：
计算机技术 固态技术 信号处理技术 光电子技术 新材料技术 以及器件、结构、工艺的发展
如 假设果θ各0阵为元波馈束电指相向位，差利F 均用a为等0比，N s级上si数n式iN n求可ddss和用ii n公 n于式研，究欧阵拉列公天式线和的(方5-向1)图，得。
归一化天线方向图(p154)：
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F F a F e
Fa(θ)称为阵列因子或阵因子。如果天线阵元不是向空间所 有角度均匀辐射的，方向图为Fe(θ)，阵列方向图变为：
2.脉冲压缩
产生一个这样的脉冲，它的TB积远大于1，一般在20－ 100之间。作用距离以T为标准，距离分辨率以B为标准，两者兼顾。
3.雷达距离分辨率：
r
c 2B
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4.压缩比D
D T TB 1/ B
5.脉冲压缩的优点：
时宽带宽互相基本独立，可选择较宽的脉冲宽度，有较大的作用距 离。
有较高的距离分辨率。 有较好的抗干扰能力。 脉冲压缩的缺点： 由于加大了“T”，最小作用距离增加了。 信号处理复杂。 存在距离旁瓣 存在一定的测距模糊和测速模糊。
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6.脉冲压缩的实现：
发射脉冲应按一定规则编码，以获得较大带宽。 接收机中应有一个压缩网络， 脉冲压缩网络实际上是一个匹配滤波器。脉冲压缩常
用的四种 7.调制方式：
线性调频脉冲压缩 非线性调频 相位编码脉冲压缩 时间频率编码脉冲压缩
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8.能够进行脉冲压缩的波形：
调制类型
带宽
伪随机二进制序列
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10.线性调频脉冲压缩
线性调频信号为 s' t Reej2 [f02B Ttt ]
t T 2
式中幅度已经归一化，f0中心频率，T为脉冲宽度，B为带宽。其零
中频信号为：
jBt2
st e T
t T
2
jBt2
ht e T
t T 2
11.失配加权
主瓣
栅瓣
栅瓣
Fe(θ)称为阵元因子。
关于阵列天线的栅瓣
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阵列因子图：
-π/2
0
π/2
π
3π/2 2π
图5-2阵列因子图
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主瓣
-π/2
0
栅瓣
栅瓣
π/2
π
3π/2 2π
图5-2阵列因子图
由图5-2可以π看λd s出inθ， 主瓣是我们感兴趣的，所有栅瓣应去掉。
不出现栅瓣的条件：
，或
d/λ≤1
结论：
比特率
线性调频扫描 非线性调频扫描
噪声
|f2-f1| |f2-f1|
B
分辨率 1/比特率
1/|f2-f1| 1/|f2-f1|
1/B
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9.脉冲压缩原理:
设信号函数为s(t),对应的匹配滤波器的冲激响应为：
经h(t过)=匹sy 配*(( t t滤) 0- 波t)s 器( t 的)* 输h 出( t信) 号ys (t( )) 为s * ：( t t0 ) d
2Ndsin
1.
阵元间距越大，阵元数越多，角度分辨率越πλd高sinθ。 ∑
2. 阵元间距过大，天线方向图将会出现副瓣。
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二、相控阵天线扫描
0 2dsin0
主瓣方向
θ0
dsin(θ0)
波阵面
dd
d
在图5.e3j中0 e，-jψ阵0 e列-j2天ψ0 线馈电相位e-j(按N-1ψ)ψ00递减，则波束指向为θ0。 改变ψ0，就能实现图相5控.3阵阵扫列描天。线馈扫电描相示位意差图与等价波程差关系：
第四章小结
1.雷达距离分辨率与雷达信号带宽
雷达信号TB积的概念
普通脉冲雷达信号的时宽(T)带宽(B)积是一个常量(约 为1)，矩形脉冲的带宽是时宽的倒数。 要增加带宽只有减小脉冲 时宽一条道。要进一步减小时宽有一定的难度。要有足够大的作用 距离就要有足够大的平均功率。因此，减小脉宽就得增加脉冲功率。 现在的峰值功率已经非常大，给设备的耐压，防止高压打火，体积 和重量提出了高要求。
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θ
dsin(θ)
波阵面
dd 0 12
d N-1
图5.1阵列天线示意图
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天线阵元之间的间2距d为sdi，n目标方位(不一定是波束指向)与 天线阵面法矢量夹角为θ。相邻阵元回波相位差为ψ，波程差为ｄ ｓｉｎ(θ)，由波程差引起的相位差为：
N1
E() E ejk
考虑远场情况(补充远场、近场k的0 概念)，设N个天线阵元等间隔分布， 等幅馈电，在θ方向某点辐射场矢量和：
精品课件
相控阵雷达的特点：
波束捷变 多目标跟踪 远作用距离 高数据率 自适应抗干扰 快速识别目标 高可靠性 天线共形
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§5.2相控阵列的基本原理
相控阵天线的阵元一般在10010000个，每个阵元后接一个可控移相器。 改变每个移相器的移相量就改变了阵元 间的相对馈电相位，改变了天线辐射电 磁波的波阵面指向。
t T 2
海明加权以后，失配将导致主瓣信噪比增益下降，主瓣宽度 增加等。
12.压缩滤波器
匹配滤波器可用数字方法实现，结果就是一个横向滤波器。 线性调频信号还可以在频域进行压缩。
精品课件
13.相位编码脉冲压缩
线性调频信号是连续变化的编码信号。相位编码是离散型 编码信号。
常用的按两个相位变化，在0o和－180o两者之间编码，相位 只取这两个值。主要有巴克码、M序列码、L序列码和互补编码等。 巴克码见p142。
另外，还有四相码，取0o, 90o, 180o, 270o四个相位点。 相位编码脉冲压缩仍有副瓣抑制的问题。
四相码应用较少。
习题：线性调频信号的带宽B为1MHz，时宽T为100μs，零中频，t0=0。采样 频率fs=B。 1． 画出线性调频信号实部和虚部的时域图形。 2． 画出线性调频信号的频谱图(FFT变换后取模，0频率在坐标中间)。 3． 画出无加权的脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。 4． 画出海明加权的脉冲压缩波形，计算最大副瓣电平，三分贝脉冲宽度。
线性调频信号的包络是一个矩形，其经过频谱滤波器输出 信号的包络为sinc函数。见p124图4.13。最大副瓣为－13分贝。在 实际应用中，要求副瓣电平低于－30dB至－45dB。
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w (t) 0 .0 8 0 .9c22 o ( ts )
海明函数为：
T
h(t)s(t0t)w(t)
加权以后的失配滤波器的冲激响应为：
精品课件
第五章 相控阵雷达
§5.1概述
相控阵： 相位可控的阵列。相控阵天线是由许多辐射单
元排列组成的，每个单元的馈电相位均可灵活控制，改 变波阵面。
相控阵的概念很明确、很简单，但它与其他许多技 术有关，研究较早，发展较慢。目前处于迅速发展、激 烈变化的时期。
精品课件
相控阵采用的高技术：
计算机技术 固态技术 信号处理技术 光电子技术 新材料技术 以及器件、结构、工艺的发展
如 假设果θ各0阵为元波馈束电指相向位，差利F 均用a为等0比，N s级上si数n式iN n求可ddss和用ii n公 n于式研，究欧阵拉列公天式线和的(方5-向1)图，得。
归一化天线方向图(p154)：
精品课件
F F a F e
Fa(θ)称为阵列因子或阵因子。如果天线阵元不是向空间所 有角度均匀辐射的，方向图为Fe(θ)，阵列方向图变为：
2.脉冲压缩
产生一个这样的脉冲，它的TB积远大于1，一般在20－ 100之间。作用距离以T为标准，距离分辨率以B为标准，两者兼顾。
3.雷达距离分辨率：
r
c 2B
精品课件
4.压缩比D
D T TB 1/ B
5.脉冲压缩的优点：
时宽带宽互相基本独立，可选择较宽的脉冲宽度，有较大的作用距 离。
有较高的距离分辨率。 有较好的抗干扰能力。 脉冲压缩的缺点： 由于加大了“T”，最小作用距离增加了。 信号处理复杂。 存在距离旁瓣 存在一定的测距模糊和测速模糊。
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6.脉冲压缩的实现：
发射脉冲应按一定规则编码，以获得较大带宽。 接收机中应有一个压缩网络， 脉冲压缩网络实际上是一个匹配滤波器。脉冲压缩常
用的四种 7.调制方式：
线性调频脉冲压缩 非线性调频 相位编码脉冲压缩 时间频率编码脉冲压缩
精品课件
8.能够进行脉冲压缩的波形：
调制类型
带宽
伪随机二进制序列