雷达手册第3版(中文)_第9章_跟踪雷达.pdf

第 9 章跟踪霄达
引言
典型的跟踪雷达发射笔形波束,以接收单个目标的回波,并跟踪目标的方位、距离或/和
多普勒频率。其分辨单元由其天线波束宽度、发射脉冲宽度(采用脉压时有效脉冲宽度可以
较窄)和/或多普勒带宽决定。其分辨单元与搜索雷达的分辨单元相比通常较小,用来排除来
自其他目标、杂波和干扰等不需要的回波信号(电子波束扫描的相控阵跟踪雷达可以通过顺
序驻留和测量每个目标而跟踪多个目标,同时排除其他回波或信号源)。
由于跟踪雷达波束窄,通常是几分之一度至 1 0 或 2 0 ,因此它常常依赖于搜索雷达或其
他目标位置来源的信息来捕获目标,即在开始跟踪之前,将它的波束对准目标或置于目标附
近。在锁定目标或闭合跟踪环之前,波束可能需要在有限的角度区域内扫描,以便将目标捕
获在波束之内,并使距离跟踪波门的中心位于回波脉冲处。该波门起着快速"接通/关闭"的
开关作用,它在目标回波脉冲的上升沿处使接收机"接通"而在目标回波脉冲结束时使接
收机"关闭"以便排除不想要的回波信号。距离跟踪系统完成保证波门中心对准目标回波的
任务,将在 节讲述。
跟踪雷达的主要输出是由其波束指向角和距离跟踪波门的位置所决定的目标位置。其角
度位置是从天线跟踪轴上的同步机或编码器获得的数据(或是从电子扫描相控阵雷达的波束
指向计算机获得的数据)。在某些情况下,跟踪滞后是通过把来自跟踪环的跟踪滞后误差电
压转换成角度单位来度量的。为了实时校正跟踪滞后误差,通常在角度轴位置数据中加上或
减去这个数据。
跟踪雷达系统的种类很多,其中有的能同时完成监视和跟踪两种作用。本章将详细讨论
的是一种得到广泛应用的陆基跟踪雷达系统。它有一个安装在旋转平台上的笔形波束天线。
其方位和仰角位置由伺服电动机驱动来跟随目标[见图 Ca) ]。通过检测回波波前的到达
角来确定指向误差,并以放置天线的指向使目标保持位于波束中心来校正。同时精密跟踪多
个目标的现代需求促使电扫阵列单脉冲雷达的发展。该雷达有能力使其波束在多个目标之间
脉冲间进行转换。图 9 .1 Cb) 中所示的 AN瓜。 S-39 就是一个高度多功能的电扫单脉冲导弹
靶场测量雷达的例子。
精密跟踪雷达主要应用于武器控制和导弹靶场测量。在这两种用途中,通常都要求高精
度并对目标的未来位置做精确的预测。跟踪雷达的最早使用是火炮控制。它测量目标的方
位、仰角和距离,并根据这些参数的变化率算出目标的速度矢量,并预测其未来的位置。用
此信息移动火炮瞄准目标并设定引信时间。跟踪雷达在为导弹控制提供制导信息和控制指令
方面起着类似的作用。
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(a) ANIFPQ-6 C 波段单脉冲精密跟踪雷达安装在弗吉尼亚的国家航空和宇宙航行局的沃洛普斯岛站上。
其天线口径为 29 英尺,额定跟踪精度为 毫弧度(均方根值)
(b) ANIMPS-39 C 波段电扫相控阵多目标跟踪雷达(M01R)安装在自沙导弹靶场
(AN瓜。 S-39 照片由白沙导弹靶场和洛克希德·马了公司提供)
图 跟踪雷达举例
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在导弹靶场测量时,用跟踪雷达的输出来测量导弹的轨迹并预测其未来的位置。在导弹
发射阶段,用跟踪雷达不断计算导弹的弹着点,以免导弹发射故障影响靶场安全。如果弹着
点接近居民区或其他重要区域,就摧毁该导弹。导弹靶场测量雷达通常配合使用信标(脉冲
转发器)来提供点源回波一一通常其脉冲是延迟的以便将其与目标回波分开一一其信噪比
高,以便实现精确跟踪(角精度为 密位,距离精度为 5m) 。
本章将介绍单脉冲(用比相或比幅方法同时形成多个天线波束)、国锥扫描和顺序天线
波束转换等跟踪雷达技术,重点放在比幅单脉冲(同时形成多个天线波束)雷达上。
单脉冲(同时形成多个天线波束)
圆锥扫描和顺序天线波束转换跟踪技术对回波幅度起伏和幅度干扰(见 节)是敏感
的。这是研制一种能同时提供对角误差敏感所需的所有波束的跟踪雷达的主要原因。这需要
在单个脉冲上同时比较各波束的输出,从而消除回波幅度随时间变化的影响。做到这一点的
技术最初叫做同时形成多个天线波束,这是这种技术的描述性名称。后来想出了单脉冲这个
术语,指的是能在单个脉冲上得到角误差信息的能力。它已成为这种跟踪技术的通用名称,
哪怕天线波束是同时产生的并可采用连续波雷达来完成单脉冲跟踪。
最初的单脉冲跟踪雷达的天线效率低,微波电路复杂,因为那时波导式的信号合成电路
还是相当新的技术。现在这些问题己解决了,使用现代的紧凑和现成电路的单脉冲雷达在性