《雷達(dá)原理》課件-3.3.1教學(xué)課件：測角方法

測角方法及比較《雷達(dá)原理》測角方法及比較雷達(dá)不僅要測量目標(biāo)的距離，還要測量方向即角坐標(biāo)，具體包括目標(biāo)的方位角和高低角(或俯仰角)。天線方向圖的近似表示近似函數(shù)工作方式數(shù)學(xué)表達(dá)式圖形余弦函數(shù)單向工作雙向工作高斯函數(shù)單向工作雙向工作辛克函數(shù)單向工作雙向工作

測角方法及比較天線方向圖是指在離天線一定距離處，輻射場的相對(duì)場強(qiáng)隨方向變化的曲線。方向圖的主要技術(shù)指標(biāo)是半功率波束寬度θ0.5以及副瓣電平。θ0.5的值表征了角度分辨能力并直接影響測角精度，副瓣電平則主要影響雷達(dá)的抗干擾性能。如圖所示，半功率波速寬度θ0.5表示在場強(qiáng)方向圖中，兩個(gè)半功率點(diǎn)之間的寬度。半功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)最大場強(qiáng)根號(hào)2分之1的點(diǎn)。測角方法及比較在場強(qiáng)方向圖中，半功率點(diǎn)對(duì)應(yīng)最大場強(qiáng)1/√2的點(diǎn)測角方法及比較由天線的方向性可知，不同方向上的信號(hào)強(qiáng)弱不同，因此可根據(jù)回波信號(hào)的幅度來進(jìn)行測角。如果有多根接收天線，由于多根天線距離目標(biāo)距離不同，引起回波信號(hào)在不同階段接收到的信號(hào)相位不同。因此，假如存在多個(gè)接收天線時(shí)，也可用相位實(shí)現(xiàn)測角。因此，測角方法有兩種，即相位法和振幅法。測角方法及比較相位法測角示意圖相位法測角利用多個(gè)天線所接收回波信號(hào)之間的相位差進(jìn)行測角。測角方法及比較由于兩天線間距為d,故它們所收到的信號(hào)，由于存在波程差△R而產(chǎn)生一相位差φ式中，λ為雷達(dá)波長。如用相位計(jì)進(jìn)行比相，測出其相位差,就可以確定目標(biāo)方向θ。相位差φ值測量不準(zhǔn)將產(chǎn)生測角誤差，將式兩邊取微分，則它們之間的關(guān)系為φdφ=2π/λdcosθdθ

dθ=λ/2πdcosθdφφ=2π/λ?R=2π/λdsinθ測角方法及比較由微分后的關(guān)系式可看出，采用讀數(shù)精度高(即dφ小)的相位計(jì)，或減小λ/d值(或增大d/λ值),均可提高測角精度。這里請(qǐng)注意：當(dāng)θ=0時(shí)，即目標(biāo)處在天線法線方向時(shí)，測角誤差dθ最小。當(dāng)θ增大時(shí)，dθ也增大，為保證一定的測角精度，θ的范圍有一定的限制。φ=2π/λ?R=2π/λdsinθ測角方法及比較三天線相位法測角原理示意圖由于N值未知，因而真實(shí)的φ值不能確定，就出現(xiàn)多值性(模糊)問題。必須解決多值性問題，即只有判定N值才能確定目標(biāo)方向。三天線相位法測角原理示意圖

相位法測角的基本原理設(shè)目標(biāo)在θ方向，天線1、2之間的距離為d12，天線1、3之間的距離為d13，天線1、2和天線1、3收到的信號(hào)相位差：

相位法測角的基本原理適當(dāng)選擇d12,使天線1、2收到的信號(hào)相位差在2π范圍內(nèi)。φ13實(shí)際讀數(shù)是小于2π的ψ。為了確定N值，可利用如下關(guān)系

測角方法及比較最大信號(hào)法測角最大信號(hào)法是當(dāng)天線波束做圓周掃描或在一定扇形范圍內(nèi)做勻角速掃描時(shí)，對(duì)收發(fā)共用天線的單基地脈沖雷達(dá)而言，接收機(jī)輸出的脈沖串幅度值被天線雙程方向圖函數(shù)所調(diào)制。如果目標(biāo)處在兩波束的交疊軸OA方向，則由兩波束收到的信號(hào)強(qiáng)度相等，否則一個(gè)波束收到的信號(hào)強(qiáng)度高于另一個(gè)，故常常稱OA為等信號(hào)軸。當(dāng)兩個(gè)波束收到的回波信號(hào)相等時(shí)，等信號(hào)軸所指方向即為目標(biāo)方向。如果目標(biāo)處在OB方向，波束2的回波比波束1的回波強(qiáng)；處在OC方向時(shí)，波束2的回波較波束1的回波弱，因此，比較兩個(gè)波束回波的強(qiáng)弱就可以判斷目標(biāo)偏離等信號(hào)軸的方向，并可用查表的辦法估計(jì)出偏離等信號(hào)軸的大小。測角方法及比較等信號(hào)法測角測角方法及比較等信號(hào)法的主要優(yōu)點(diǎn)01測角精度比最大信號(hào)法高，因?yàn)榈刃盘?hào)軸附近方向圖斜率較大，目標(biāo)略微偏離等信號(hào)軸時(shí)，兩信號(hào)強(qiáng)度變化比較顯著。02線性調(diào)根據(jù)兩個(gè)波束收到的信號(hào)強(qiáng)弱可判別目標(biāo)偏離等信號(hào)軸的方向，便于自動(dòng)測角。測角方法及比較等信號(hào)法的主要缺點(diǎn)01測角系統(tǒng)較復(fù)雜。02等信號(hào)軸方向不是方向圖的最大值方向，故在發(fā)射功率相同的條件下，作用距離比最大信號(hào)法小些。本次課我們學(xué)習(xí)了雷達(dá)測角的物理基礎(chǔ)是電波在均勻介質(zhì)中傳播的直線性和雷達(dá)天