雷达原理_第四章-雷达终端

上次作业1、某雷达接收机噪声系数为6dB，接收机带宽为1.8MHz，求其临界灵敏度。解：临界灵敏度：dBmdBmSi45.1058.1lg106.114min2、某雷达发射矩形脉冲宽度3μs，接收机采用矩形频率特性匹配滤波，系统组成和参数如下图，求：接收机总噪声系数，当天线噪声温度为380°k、M=3dB时的接收机灵敏度。解：接收机总噪声系数：9478.53.015072.01315072.017.672.012.472.01F内外噪声引起的总噪声系数：2581.72903809478.50TTFFA接收机带宽：MHzB46.010337.16接收机灵敏度：dBmdBmSi76.10532581.7lg1046.0lg10114min上次作业3、某雷达脉冲宽度1μs，重复频率600Hz，发射脉冲包络和接收机准匹配滤波器均为矩形特性，接收机噪声系数3，天线噪声温度290°k，求系统等效噪声温度Te、临界灵敏度Simin和最大的单值测距范围。解：内外噪声引起的总噪声系数：429029030TTFFA，KTe87029014接收机带宽：MHzB37.110137.16临界灵敏度：dBmdBmSi61.1064lg1037.1lg10114min单值测距范围：KmfcRr250600210328上次作业4、AGC电路有什么作用?它的基本组成是什么？答：（1）AGC电路有什么作用：在输入信号幅值变化很大的情况下，通过调节可控增益放大器的增益，使输出信号幅值基本恒定或仅在较小范围内变化的一种电路。（2）它的基本组成：由门限电路、脉冲展宽电路、峰值检波器和低通滤波器、直流放大器和隔离放大器等组成。上次作业5、什么叫做自动频率控制？借助图1简述AFC工作原理。答：自动频率控制：能自动地调整其输出的控制电压，以微调本机振荡频率，使两者的差频稳定在额定中频附近的自频调系统。工作原理：由于限幅鉴频器的中心频率调在规定的中频上，鉴频器就可以将偏离于中频的频差变换成电压，该电压经低通滤波器和直流放大器后作用于压控振荡器，压控振荡器的振荡频率发生变化，使偏离于中频的频率误差减小。至低放调幅波输入混频器中频放大器包络检波器限幅鉴频器低通滤波器直流放大器压控振荡器AFC上次作业第4章雷达终端4.1传统雷达显示的类型及质量指标4.2距离显示器4.3平面位置显示器4.4数字式雷达显示技术4.5随机扫描雷达显示系统4.6光栅扫描雷达显示系统4.7雷达点迹录取和数据处理4.1雷达终端显示器的类型及质量指标1.传统雷达显示的类型及质量指标2.距离显示器4.1雷达终端显示器的类型及质量指标1.雷达终端显示器根据完成的任务可分为:距离显示器、平面显示器、高度显示器、情况显示器和综合显示器、光栅扫描显示器等。（1）距离显示器常用的距离显示器有三种基本类型：(a)为A型显示器,(b)为J型显示器,(c)为A/R型显示器。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标距离显示器是一维显示器,用光点在荧光屏上距参考点的水平偏移量表示目标的斜距，光点的垂直偏转幅度表示目标回波的强度。A型显示器为直线扫描,扫描线起点与发射脉冲同步,扫描线长度与雷达距离量程相对应,主波与回波之间的扫描线长代表目标的斜距。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标主波回波A型显示器J型显示器是圆周扫描,它与A型显示器相似,所不同的是把扫描线从直线变为圆周。目标的斜距取决于主波与回波之间在顺时针方向扫描线的弧长。J型显示器主波回波4.1雷达终端显示器的类型及质量指标A/R型显示器有两条扫描线。上面一条扫描线和A型显示器相同,下面一条是上面扫描线中一小段的扩展,扩展其中有回波的一小段可以提高测距精度,它是从A型显示器演变而来的。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标主波回波A/R型显示器（2）平面显示器显示雷达目标的斜距和方位两个坐标,是二维显示器。它用平面上的亮点位置来表示目标的坐标,光点的亮度表示目标回波的强度。平面显示器是使用最广泛的雷达显示器,因为它能够提供平面范围的目标分布情况,这种分布情况与通用的平面地图是一致的。常用的平面显示器有三种基本类型：(a)PPI型显示器,(b)偏心PPI型显示器,(c)B型显示器。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标PPI显示器采用径向扫描极坐标显示方式，以雷达站作为圆心(零距离)。方位角以正北为基准(零方位角)，顺时针方向计量；距离则沿半径计量；图的中心部分大片目标是近区的杂波所形成的,较远的小亮弧则是动目标,大的是固定目标。平面显示器（PPI显示器）4.1雷达终端显示器的类型及质量指标偏心PPI型显示器是P显移动原点，使其偏离荧光屏几何中心，以便在给定方向上得到最大扫描扩展。距离方位偏心PPI显示器4.1雷达终端显示器的类型及质量指标B型显示器,它以横坐标表示方位,纵坐标表示距离。通常方位角不是取整个360°,而是取其中的某一段,即雷达所监视的一个较小的范围。如果距离也不取全程,而是某一段,这时的B式就叫做微B显示器。在观察某一波门范围以内的情况时可以用微B显。B式显示器090200km0km4.1雷达终端显示器的类型及质量指标雷达图说明：中心点为厦门（气象台），每距离圈60公里，可覆盖300公里范围。PPI-平面强度图：可以想象为从空中俯视地面时所看到的云的分布情况。仰角：雷达天线扫描线与地面的夹角。DBZ：雷达回波的强度值，数值越大，强度越强，反映在现象上雨越大。距离：指总距离圈为300公里。时间和日期：指观测的时间，每天固定时次观测（08、11、14、17、20、23时）,有回波时资料更新。雷达平面显示图示例CUIT（3）这种显示器用在测高雷达和地形跟踪雷达系统中,统称为E式显示器，横坐标表示距离,纵坐标表示仰角或高度。表示高度者又称为RHI显示器。在测高雷达中主要用RHI显示器。但在精密跟踪雷达中常采用E式,并配合B显可实现目标的三维显示。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标高度显示器的两种型式E型斜距仰角RHI型0km200km20km0km4.1雷达终端显示器的类型及质量指标雷达高显强度图说明：坐标原点为厦门气象台雷达高度显示器示例CUIT4.1雷达终端显示器的类型及质量指标2.雷达对显示器的要求是由雷达的战术和技术参数决定的,通常有以下几点:1)显示器的类型选择。显示器类型的选择主要根据显示器的任务和显示的内容,例如显示目标斜距采用A型、J型或A/R型;显示距离和方位采用P型;在指挥部和航空管制中心则选用情况显示器和综合显示器。2)显示的坐标数量、种类和量程。这些参数主要根据雷达的用途和战术指标来确定。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标3)对目标坐标的分辨力。这是指显示器画面上两个相邻目标的分辨能力。光点的直径和形状将直接影响对目标的分辨力,性能良好的示波管的光点直径一般为0.3~0.5mm。此外,分辨力还与目标距离远近天线波束的半功率宽度和雷达发射脉冲宽度等参数有关。4)显示器的对比度。对比度是图像亮度和背景亮度的相对比值,%100背景亮度背景亮度图像亮度对比度对比度的大小直接影响目标的发现和图像的显示质量,一般要求在200%以上。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标5)图像重显频率。为了使图像画面不致闪烁,要求重新显示的频率必须达到一定数值。闪烁频率的门限值与图像的亮度,环境亮度,对比度和荧光屏的余辉时间等因素有关,一般要求达到20~30次每秒。6)显示图像的失真和误差。有很多因素使图像产生失真和误差,例如扫描电路的非线性失真,字符和图像位置配合不准确等。在设计中要分析产生失真和误差的原因,加以补偿和改善措施。此外,还有显示器的体积、重量、环境条件、电源电压及功耗等要求。4.1雷达终端显示器的类型及质量指标4.2距离显示器1.A型显示器2.A/R型显示器4.2距离显示器1.A型显示器（1）A显画面及示波管A型显示器的典型画面如图4.5所示,画面上有发射脉冲(又称主波)、近区地物回波和目标回波,还有距离刻度,这个刻度可以是电子式的,也可以是机械刻度尺。图4.5A型显示器画面0102030405060708090100发射脉冲近区地物回波目标回波机械距离刻度A型显示器实际上是一个同步示波器。雷达发射脉冲(主波)瞬间,电子束开始从左到右线性扫描,接收机输出的回波信号显示在主波之后,二者之间距与回波滞后时间成比例。4.2距离显示器A型显示器大多数采用静电偏转示波管。图4.6绘出了示波管各极的信号波形及时间关系。X扫描刻度辉亮移动距标回波X扫描重复周期探测脉冲锯齿波辉亮信号距离刻度移动距标回波信号工作期停止期辉亮匿影(a)(b)图4.6A(a)示波管各极波形;(b)波形时间关系4.2距离显示器要使电子束从左到右均匀扫描,在一对X偏转板上应加入锯齿电压波。为了增大扫描振幅及避免扫描过程中偏转板中心电位变化引起的散焦,通常在X偏转板上加入推挽式的锯齿波。回波信号加在一个Y偏转板上。由于回波滞后主波时间tR与线性锯齿波电压振幅成正比,所以,显示器上回波迟后主波的水平距离与目标的斜距成正比。4.2距离显示器[e-mail]密码：xkd123456上课的公共邮箱：（2）AA型显示器组成方框图如图4.7所示,图4.7A型显示器的方框图方波产生器锯齿电压形成电路差分放大器振铃电路移动距标形成限幅放大辉亮放大刻度形成视频放大器回波信号触发脉冲4.2距离显示器主要包括如下几部分:1)扫描形成电路。其主要由方波产生器、锯齿电压形成电路和差分放大器组成。扫描形成电路形成锯齿扫描电压波,加在X偏转板上,控制电子束从左到右扫描。2)视频放大电路。其功能是把接收机检波器输出的信号放大到显示器偏转板上所需要的电平。3)距标形成电路。其包括固定距离刻度和移动距标的产生电路。固定距离刻度电路由振铃电路、限幅放大器和刻度形成电路组成。4.2距离显示器（3）方框图说明对图4.7中各部分着重说明其联系和特点,讨论扫描产生电路,移动距标产生的方法。1)扫描产生电路。扫描产生电路的任务是产生锯齿电压波并加在示波管水平偏转板上,使电子束从左至右均匀扫描,从而形成水平扫描线。扫描线中有几个重要参数需着重考虑：(a)扫描长度L。通常使扫描长度为荧光屏直径的80%左右,例如直径为13cm的示波管,一般取扫描线长为10cm,即L=0.8D,D为示波管的荧光屏直径。4.2距离显示器(b)距离量程。它的意义是扫描线总长度L所表示的实际距离数值。最大量程对应雷达的最大作用距离。为了便于观察,一般距离显示器有几种量程,分别对应雷达探测范围内的某一段距离。用相同的扫描长度表示不同的距离量程,意味着电子束扫描速度不同或者说锯齿电压波的斜率不同。(c)扫描线性度。要求锯齿电压波在工作期内电压变化的速率接近一常数,若这时采用均匀的固定距离刻度来测读,则可以得到较高的测距精度。此外,还要求扫描电压有足够的锯齿电压幅度,扫描电压的起点要稳定,扫描锯齿波的恢复期(即回程)尽可能地短。4.2距离显示器2)移动距标的产生。用移动距标测量目标距离,就要设法产生一个对主波延迟可变的脉冲作为距标。调节距标的延迟时间(并能精确读出),使距标移动到回波的位置上,就可根据距标迟后主波的时间tR算出目标的距离R(R=1/2ctR,这里c为光速)。4.2距离显示器2.A/R显示器在A型显示器上,我们可以控制移动距标去对准目标回波,然后根据控制元件的参量(电压或轴角)而算得目标的距离数据。由于人的固有惯性,在测量中不可能做到使移动距标完全和目标重合,它们之间总会有一定的误差Δl,这个误差我们称为重合误差。4.2距离显示器对于不同的量程,重合误差Δl对应的距离误差ΔR将不同。例如,A型显示器扫描线长度为100mm,重合误差Δl=1mm,当其量程Rm为100km时,Δl引起的误差为1km,如果量程为1km,则Δl引起的距离误差只有10m。但减小量程后,不能达到有效地监视雷达全程的目的。4.2