单脉冲雷达在测角方面的应用.doc

单脉冲自动测角的原理及应用
授课老师: 魏青
专 业: 电子信息工程
姓 名: 周佳凯
学 号:

自动测角系统简介
在火控系统中使用的雷达，必须快速连续地提供单个目标（飞机、导弹等）坐标的精确数值，此外在靶场测量、卫星跟踪、宇宙航行等方面应用时，雷达也是观测一个目标，而且必须准确地提供目标坐标的测量数据。
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经数据传递系统送到计算机数据处理系统。
和自动测距需要有一个时间鉴别器一样，自动测角也必须要有一个角误差鉴别器。当目标方向偏离天线轴线（即出现了误角差ε）时，就能产生误差电压。误差电压的大小正比于误角差ε，其极性随偏离方向不同而改变。次误差电压经跟踪系统变换、放大、处理后，控制天线向减小误差角的方向运动，使天线轴线对准目标。
用等信号法测角时，在一个角平面内需要两个波束。这两个波束可以交替出现（顺序波瓣法），也可以同时存在（同时波瓣法）。前一种方式以圆锥扫描雷达为典型，后一种是单脉冲雷达。
单脉冲雷达简介
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，将各波束回波信号的振幅和相位经行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，个波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离。从而实现目标的测量和跟踪。
单脉冲雷达的自动测角系统中的优势
角度跟踪精度
与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。其主要原因有以下两点：
第一，圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息，在此期间，目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号（角误差信号）上形成干扰，而自动增益控制电路的带宽又不能太宽，以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉，因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响，在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统，引起测角误差。而单脉冲雷达是在同一个脉冲内获得角误差信息，且自动增益控制电路的带宽可以较宽，故目标振幅起伏噪声的影响基本可以消除。
第二、圆锥扫描雷达的角误差信号以调制包络的形式出现，它的能量存在于上、下边频的两个频带内，而单脉冲雷达的角误差信息只存在于一个频带内。故圆锥扫描雷达接收机热噪声的影响比单脉冲雷达大一倍。单脉冲雷达的角跟踪精度比圆锥扫描雷达的要高一个量级，-。
天线增益和作用距离
单脉冲雷达在增益利用方面比圆锥扫描雷达好。单脉冲用和波束测距，差波束测角，合理设计馈源可使和波束的增益与差波束的增益同时最大，因而使测距测角性能最佳。在相同天线增益、发射功率、接收机噪声系数情况下，单脉冲雷达比圆锥扫描雷达作用距离更远、测距精度更高。并且，圆锥扫描雷达的角跟踪灵敏度的作用距离不能同时最大，兼顾两者性能，权衡选择波束参数，只能做到角跟踪灵敏度和作用距离约为最大值的
88%。
角度信息的数据率
单脉冲雷达比圆锥扫描雷达高。单脉冲雷达理论上只要一个脉冲就可以获得一次角信息，数据率为（脉冲重复频率）。而圆锥扫描雷达必须经过一个圆锥扫描周期才能获得一次角信息。圆锥扫描一周内至少需要四个脉冲，因而理论数据率是，考虑到调制包络信号不失真，通常需要10个脉冲以上，所以实际数据率小于。
抗干扰能力
圆锥扫描雷达易受敌方回答式干扰。因为敌方接收到的圆锥扫描雷达发射信号也是正弦调制信号，进行倒相放大，然后去调制高频信号再发射回来，圆锥扫描雷达接收此信号后，天线轴线就跟踪到错误的方向上，而单脉冲雷达没有回答式干扰的影响。
复杂程度
单脉冲雷达在结构和技术上比较复杂，需要多个性能完善的宽频带馈源和高频和差比较器，多路接收机要求性能一致，如果各路相位和振幅不平衡，会使测角灵敏度降低并加大测角误差，因而单脉冲雷达技术复杂，加工工艺要求高。
由此可见，要求精密跟踪尤其是远程精密跟踪雷达，常用单脉冲体制。
单脉冲雷达系统
多路接收是实现单脉冲定向的技术方法，单脉冲定向的关键就在于用几个独立的接收支路同时接收目标的回波信号，然后再将这些信号加以处理比较，最终计算得到目标信号的到达角。通常，在三维空间对一个目标定向要采用四个独立的接收支路：方位面两个支路，俯仰面两个支路。
根据角度鉴别器和测角方法的不同，单脉冲雷达系统一般可以分为九种类型，如下表所示。下图给出了两维角坐标（方位和俯仰）振幅和－差式单脉冲雷达系统框图。
测角方法（角