第三章：雷达的方向测量和定位

第3章雷达的方向测量和定位BBS.21RD.COM【研发社区】第3章雷达的方向测量和定位3.1概述3.2振幅法测向3`3相位法测向3.1概述目的方法主要技术指标1.测向的目的信号分选识别引导干扰指示威胁方向引导杀伤武器辅助定位2．测向的方法1）根据测向原理测向方法分为：a）振幅法测向：利用信号的相对幅度大小，确定信号的到达方向。主要方法有：最大信号法等信号法比较信号法b)相位法测向利用信号的相位差大小，确定信号的到达方向2）根据波束扫描测向方法分为a)同时波束法利用多个独立天线实现b)顺序波束法利用窄波束天线连续搜索实现3．主要技术指标1)测角精度和角度分辨力2)测角范围、瞬时视野、角度搜索概率和搜索时间3)测向系统灵敏度和动态范围3．2振幅法测向•全向振幅单脉冲测向•多波束测向1.全向振幅单脉冲测向技术全向振幅单脉冲系统使用N个相同方向图函数的天线，均匀分布到360度方向。四天线全向振幅单脉冲原理如图带通滤波器带通滤波器带通滤波器带通滤波器射频放大射频放大射频放大射频放大检波检波检波检波对数放大对数放大对数放大对数放大信号处理基本特点：N个同方向图天线均匀分布在[0，2]方位内，天线方向图函数为：每个天线分别联接接收机，接收机为:射频放大＋检波＋对数视放信号处理方法有相邻比幅和全方向比幅两种。NNiiFss2,1,0,2．相邻比幅法信号方向位于两相邻天线间：如图示2,2ssFF2/s2/s相邻比幅法（续）系统输出对数电压比由R反解可以得到，采用高斯方向图函数时k=1时得到dBFFkRss22lg10223863.1reFdBRrs212相邻比幅法（续）反解得到对求全微分，得到系统测向误差为可见，波束越窄、天线越多，误差越小。但波束越窄交点损失L越大。给定的交点损失L(dB),波束宽度为：Lsr3Rsr122ssrrsrsrdRdRdRd222126123.全方向比幅法对各天线的输出取加权和其中，，超过此范围时按照2取模。无模糊方向估计全方向比幅测向法的主要优点是，对各种天线函数的适应性强，测向误差小，没有强信号造成的虚假测向，但信号处理复杂，不能进行多信号测向。1010cossinNissNissiiFCiiFSiis,CStg1ˆ4．多波束测向技术多波束测向系统由N个同时的窄波束覆盖测向范围AOA，它有两种形成方法：•集中参数微波馈电网络构成的多波束天线阵；•空间分布的馈电构成的多波束天线阵。典型的集中参数的微波馈电网络构成的多波束天线阵是罗特曼透镜。多波束测向技术(续）如图示)(0F)(1F)(1NF)(F测向接收机)(0F)(1F)(2F)(1NF0l1l2l1Nl多波束测向技术(续）N元线阵在方向的输出为：相位差为：经过li长度的传输线，引起传输相差：经透镜在j输出口的输出：，j=0,1,…N-1)()()(jietStS1,0,sin2Nid1,0,2NiliijjNilijjNeFjiisin102,3.3相位法测向1.数字式相位干涉仪测向线性相位多模园阵测向数字式相位干涉仪测向1.数字式相位干涉仪测向1)单基线相位干涉仪测向在原理上相位干涉仪可以实现对单脉冲的测向，因此又称为相位单脉冲。下面利用单基线的相位干涉仪说明其原理，如图接收机接收机鉴相器角度变换l角度信息数字式相位干涉仪测向(续）天线阵输出信号相位差正交相位检波输出测向输出无模糊测角范围[－max,max]：l越长精度越高，但无模糊测角范围越小。数字测向：对US、UC极性量化，形成编码输出。sin2lcos,sinCSUUlUUtgCS2ˆsinˆ,ˆ11l2sin1max2）一维多基线相位干涉仪测向在多基线相位干涉仪中，利用长基线保证精度，短基线保证测角范围。3基线相位干涉仪原理图如下：射频放大混频器限幅放大射频放大混频器限幅放大射频放大混频器限幅放大射频放大混频器限幅放大本振鉴相器鉴相器鉴相器加减、极性量化器编码校正电路方位码输出l1l2l3一维多基线相位干涉仪测向（续）其中0天线为基准天线，它与其它天线的基线长度分别为l1、l2、l3，且满足经过鉴相得到6个输出信号：其中：322211cos,sin,cos,sin,cos,sin223122114sin4sin2sin23lll23244llll一维多基线相位干涉仪测向（续）这6路信号经过加减电路，极性量化器，校正编码器产生8bit方向码输出，其方法与比相法瞬时测频接收机类似。设基线数为k,相邻基线长度比为n，最长基线编码器的量化位数为m，则测向精度为相位干涉仪测向具有较高的测向精度，但测向范围不能覆盖全方位，而且没有同时信号分辨能力。同时必须先对信号进行频率测量，才能进行方向测量。11max2mkn2．线性相位多模圆阵测向线性相位多模圆阵是全向测向系统，其原理如图示：R10N-1Nr2信号方向圆阵天线馈电网络Bulter矩阵鉴相器组加减极性量化编码校正电路0U1U1NU方向码输出线性相位多模圆阵测向（续）当信号从方向得到天线阵面时，在个阵元上的激励电压为其中U为接收的复信号，对天线输出信号进行加权合成，得到园阵天线输出为：1,1,0,)2cos(2,NrrRUeUrjrr10)2cos(2(1022,,12)(NrNrWKNrjNrKNrjrKNNKeUeUF线性相位多模圆阵测向（续）其中W=2R/。上式可以用贝塞耳函数近似，即系统的馈电网络(Bulter矩阵)为：测向系统只需利用k=0,1,2,4…N/2的输出，进行数字鉴相、测向，可得到数字测向结果。单位角度量化多模圆阵是一种宽带测向技术，信号的频率不影响测向。工作带宽取决与天线和馈电网络的带宽。它没有同时信号分辨能力。1,1,0,,2210NkeWeRUNJWsFkNijikNjkkNiikNik122mN