振幅和差单脉冲雷达文档格式.docx
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测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。
在雷达测角中,为了快速地提供目标的精确坐标值,要采用自动测角的方法。
自动测角时,天线能自动跟踪目标,同时将目标的坐标数据传送到计算机中。
在自动测角系统中,有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。
单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法,单脉冲雷达的种类很多,最常用的是振幅和差单脉冲雷达。
关键字:
雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达
一、单脉冲雷达
什么是单脉冲雷达?
单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。
它每发射一个脉冲,天线能同时形成若干个波束,将
由图(a)可以看出;
若目标处在天线轴线方向,误差角,则两波束收到的回波信号振幅相同,信号差等于零。
目标便利等信号轴线而有一误差角时,差信号输出振幅与成正比而其符号(相位)则由偏离的方向决定。
和信号除用作目标检测和距离跟踪外,还用作角误差信号的相位基准。
a.和差比较器与和差波束。
和差比较器是单脉冲雷达的重要部件,用以完成和、差处理,形成和差波束。
用得较多的是双T接头,如下图(a),有四个端口:
Σ端、Δ端和1、2端。
从Σ端输入信时,1、2端便输出等幅相同信号,Δ端无输出;
若从1、2端输入相同的信号,则Δ端输出两者的差信号,Σ端输出和信号。
和差比较器的示意图如下图(b),它的1、2端与形成两个波束的两相邻馈源1、2相接。
双T接头及和差比较器示意图
b.目标角度测量的基本处理流程:
目标角度测量的基本处理流程框图如右图。
其处理的基本原理是:
发射机产生电磁信号(如正弦波短脉冲),经由天线调制,辐射到空中。
发射信号的一部分被目标拦截并向许多方向再辐射。
向后再辐射回到雷达的信号被雷达天线采集,并送到接收机,在接收机中,该信号被处理以检测目标的存在并且确定其位置。
1)公式推导
如图所示,平面两波束相互部分交叠,其等强信号轴的方向已知,两波束中心轴与等强信号轴的偏角也已知。
假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ,天线波束方向图函数为F(θ),则两个子波束的方向图函数可分别写成
两波束接收到的目标回波信号可以表示成:
其中为回波信号的幅度系数。
由和可计算得到其和值及差值分别如下:
其中称为和波束方向图;
称为差波束方向图。
若θ很小(在等强信号轴附近),根据泰勒公式可以将和展开近似为:
进一步可以得到:
归一化和差信号值可得:
其中是天线方向图在波束偏转角处的归一化斜率系数。
即可计算得到目标回波信号偏角θ为:
对于振幅定向法来说,其优点是测向精度较高,便于自动测角,缺点是系统较复杂,作用距离较小等。
2)单平面振幅和差单脉冲雷达的组成
根据上述原理,可画出单平面振幅和差单脉冲雷达的基本组成方框图,如下图所示。
系统的简单工作过程为:
发射信号加到和差比较器的Σ端,分别从1、2端输出同相激励两个馈源。
接收时,两波束的馈源接收到的信号分别加到和差比较器的1、2端,Σ端输出和信号,Δ端输出差信号。
和、差两路信号分别经过各自的接收系统。
中放后,差信号作为相位检波器的一个输入信号,和信号分三路:
一路经检波视放后作为测距和显示用;
另一路用作和、差两支路的自动增益控制,再一路作为相位检波器的基准信号。
和、差两中频信号在相位检波器进行相位检波,输出就是视频角误差信号,变成相应的直流误差电压后,加到伺服系统控制天线跟踪目标。
和圆锥扫描雷达一样,进入角跟踪之前,必须先进行距离跟踪,并由距离跟踪系统输出一距离选通波门加到差支路中放,只让被选目标的角误差信号通过。
单平面振幅和差单脉冲雷达简化方框图
二、仿真
1.在二维平面下单一天线的方向图
代码:
x=-1.5:
0.001:
1.5;
%方向θ
F=(1+cos(x))./2.*abs(sin(pi*10*sin(x))./(pi*10*sin(x)));
%方向图函数
plot(x,F);
gridon;
xlabel('
theta'
);
ylabel('
F(theta)'
legend('
平面方向图'
2.在二维平面下双天线的方向图
a=x+0.06;
b=x-0.06;
F1=(1+cos(a))./2.*abs(sin(pi*10*sin(a))./(pi*10*sin(a)));
%1天线方向图
F2=(1+cos(b))./2.*abs(sin(pi*10*sin(b))./(pi*10*sin(b)));
%2天线方向图
subplot(2,1,1);
plot(x,F1,'
r'
x,F2,'
b'
两天线平面方向图'
F=F1+F2;
subplot(2,1,2);
天线综合平面方向图'
3.产生目标
s=input('
请输入目标角度(±
0.04)='
)
holdon;
plot([s,0],[0,1]);
方向图及目标位置'
4.系统分析处理
%%接收后的信息处理
x=s;
%1天线振幅
%2天线振幅
FA=F1+F2;
FD=F1-F2;
%振幅和差
uB=FD/FA;
%电压差和比
v=-25.73;
%v为天线方向图在波束偏转角0处的归一化斜率系数。
theta=uB/v%目标所在角度
四、实验心得
通过这次对振幅和差单脉冲雷达的仿真性试验,让我充分理解到了振幅和差式雷达的工作原理,以它在自动测角应用的可靠性,让我对雷达系统有了更加深刻的认识。
让我更加明白雷达系统比我想象的更加复杂,使我能够更加的潜心于学习。
五、附录(完整AMP.m文件)
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%%产生目标并在方向图中展示
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- 关 键 词:
- 振幅 脉冲雷达