(完整版)毫米波雷达

1.毫米波雷达

毫米波是指波长在1-10mm的电磁波。

毫米波雷达的应用主要限制在近程雷达上,其主要原因有两个:一是难以获得符合要求的高发射功率和相应的低损耗传输馈线;二是毫米波在大气中传输时损耗大。例如,在8mm 和3mm窗口,单程传播损耗分别为0.08dB/km和0.3dB/km左右。

优点：

·高分辨率,小尺寸;由于天线和其它的微波元器件尺寸与频率有关,因此毫米波雷达的天线和微波元器件可以较小,小的天线尺寸可获得窄波束;

·干扰,大气衰减虽然限制了毫米波雷达的性能,但有助于减小许多雷达一起工作时的相互影响;

·与红外系统相比,毫米波雷达的一个优点是可以直接测量距离和速度信息。

与微波雷达相比，毫米波雷达体积小、质量轻，提高了雷达的机动性与隐蔽性；波束窄、分辨力高，能进行目标识别与成像，有利于低仰角跟踪；频带宽，天线旁瓣低，有利于抗干扰。

同激光与红外制导武器相比，毫米波制导武器在其传输窗口的大气衰减和损耗低，穿透云层、雾、尘埃和战场烟雾能力强，能在恶劣的气象和战场环境中正常工作。

缺点：

毫米波虽然较红外和可见光具有相对较好的穿透烟、尘埃的能力，但其传输距离受气象条件的影响相当大，图1是大气和雨对电磁波的双程衰减。在恶劣的天气情况下，毫米波的传输衰减相当大。除了雨之外，雪、雹、雾、云等对毫米波传输也有相当的影响，在防护时首先应尽可能利用天气的自然防护作用。

毫米波在穿越树叶丛、地面覆盖物等时会受到很大的衰减，图2是毫米波双程衰减与单程叶丛深度的关系。由图可以看出，衰减随叶丛深度的增加而增加，将目标隐藏在树林或其他植被下是一种有效的对付毫米波制导武器的隐蔽手段。

与微波雷达相比,毫米波雷达的性能有所下降,原因如下:

1）发射机的功率低 ;

2) 波导器件中的损耗大 ;

3) 同样波束宽度而天线口径较小。

·天气影响和降雨时更为严重 ;

·在防空环境中 , 不可避免地会出现距离模糊和速度模糊 ;

·毫米波器件昂贵 , 不能大量生产。

2.单脉冲二次雷达

“单脉冲”术语来源自于单脉冲雷达的测角方法，采用此种技术体制的雷达系统只需要接收一个回波脉冲即可获取目标的全部角度信息。

二次雷达体制中，雷达工作在询问-应答模式下，二次雷达系统组成中应包括地面雷达与机载应答机两部分，工作原理如图 3-1

单脉冲雷达功能可与二次雷达功能进行有机结合。

在地面单脉冲雷达发射的载波中调制二次雷达询问码数字信号，此调制后的信号可由机载二次雷达应答机接收、处理后进行应答，地面雷达接收到应答信号进行信号处理。

系统中的单脉冲部分可对应答信号进行测角解算，二次雷达部分可进行测距解算，从而获取目标的方位、俯仰、距离参数。

当单脉冲二次雷达完成目标位置解算后，可通过多种方式将目标位置数据反馈至目标机，机载飞控系统可使用该定位数据进行着陆闭环控制。

常见的数据传输手段是使用一台数传电台配合单脉冲二次雷达系统，按照一定的通讯格式与传输速率将数据上报至目标机。为满足自主着陆引导的需求，数传电台的作用范围至少应覆盖单脉冲二次雷达的最大作用距离，定位数据的刷新率需要与机载定位设备的刷新率相匹配，避免出现位置延迟。

3.毫米波单脉冲二次雷达引导系统（PLS）

PLS作为独特体制的着陆引导系统，主要用于无人机的起降引导。该系统由机载设备和地面设备两部分组成。地面设备包括雷达天线、跟踪处理模块、综合显示控制终端、伺服控制机构和数据传输设备等；机载设备包括机载应答处理机和收发天线。

雷达采用二次毫米波单脉冲跟踪体制，作用距离通常为15-25km，主要有搜索和跟踪两种工作方式。当处于搜索状态时，地面雷达天线进行水平和俯仰扫描，并发射询问信号，当机载应答机接收到雷达辐射的询问信号后，经过处理，产生应答信号通过机载天线辐射出去，地面雷达天线接收到应答信号，进入跟踪方式，开始为该目标提供服务。地面雷达利用单脉冲测量技术对接收到的应答信号进行高精度角度测量（振幅和差法单脉冲测角），利用相位编码和高速采样进行高精度距离测量，利用综合显控系统对测量的目标参数进行滤波、坐标转换，输出目标相对于着陆点的仰角、方位角偏差，以及距离、速度等导航信息，通过地面数据传输设备和无线链路传输给空中目标使用，当前目标引导结束后才可转入下一个目标搜

索。地面系统输出的目标位置信息也可用于地面监视与控制。

该系统有两种工作模式。一是自动着陆引导，即地面雷达计算出的目标导航信息通过数据链路发送给目标控制系统，控制系统使用引导信息调整姿态、并按照引导信息控制目标着陆；二是监视着陆引导，即通过监视地面雷达输出的目标导航信息，判断目标的位置和姿态偏差，人工发出控制指令通过数据链路发送给目标进行修正，实现着陆引导。

PLS优点有：

（1）PLS全程引导精度高，PLS的测角精度与距离无关。

（2）PLS便于运输，使用方便。工作于Ka频段，频率较高，PLS天线及设备尺寸相对较小，安装架设方便，适于机动和战时使用。

（3）具备双向保障能力。雷达安装于跑道中段一侧，方位作用范围超过260度，当风向发生变化需要改变着陆方向时，PLS可直接旋转180度对另一方向的飞机进行着陆引导。PLS缺点有：

（1）PLS不能满足全自动接地的要求。PLS在低仰角时多径干扰严重，对俯仰引导精度影响较大。

（2）PLS需要初始引导进入搜索区域。由于雷达波束较窄，天线采用机械扫描，因此须借助先验信息或其他手段将目标飞机捕捉到窗口内，雷达才能截获并跟踪目标，从而引导飞机着陆。

（3）PLS受天气影响大。PLS工作于Ka波段，受雨雾影响比较明显，在恶劣气象条件下，作用距离会大大减少。

（4）PLS是单脉冲二次跟踪雷达，同一时间只能引导一架飞机。

（5）PLS由地面设备计算出导航信息，通过数据链传送给飞机，引导信息时间延迟较大。