经典雷达资料-第20章 测高和三坐标雷达-4

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1、·792·第20章测高和三坐标雷达同时波束转换技术的基本精度在角估计的同时波束转换方法中，天线同时形成两个或更多的雷达接收波束，并在平行接收通道中对其进行处理。单个发射的波束覆盖了接收时要被同时处理的角度区域。堆积波束、单脉冲和相位干涉都是用于目标仰角估计的同时波束转换法的例子。这些技术在雷达系统中的实现差异很大，但它们的基本精度都可用相同的方式进行分析，并可用与式（20.11）相同的形式来表示近似的结果。因为这种技术中的接收波束是同时形成和处理的，所以如果需要的话，则接收通道间回波的相对相位能用以帮助提高测

2、角的精度。如果采用这种技术，则此处理过程就被称为相位干涉或简称为相参，从而必须保持接收通道间的相位上的紧密匹配。（b）多波速顺序波束、不起伏目标图20.4（续）基本精度单脉冲通常，单脉冲是指一种雷达技术。它利用一对同时形成的接收波束中回波的幅度和或相位样本，从单个脉冲发射来估计目标回波的到达角（见18.3节）。在历史上，这个名词一直指同时产生和处理一个接收和波束及一个接收差（或D·792·第20章测高和三坐标雷达）波束有关。这些波束之所以这样命名，是因为用以形成它们的是早期且目前仍普遍的方法，即通过分别加减天

3、线孔径的两半部分的方法。这种方法是产生和、差波束对的相对廉价的方法，但从性能的观点来看，未定是最佳方法。此外，在许多相控阵应用，特别是馈源只占整个雷达造价的一小部分的应用中不必对它加以限制。通常和波束要设计成能获得良好的探测能力和副瓣，然后对差波束进行优化以便实现所需精度的性能，也许还有其他的约束条件。和波束的规定特性相对于波束轴线大致呈偶对称，而差波束相对于同一个轴大致呈奇对称。通常假设差波束被调整或校准到与和波束同相，两个方向图之比为实数，与到达角的关系是相对于波束轴线的奇函数。单脉冲技术根据检测入射辐射

4、的方法分类，即根据天线和波束形成技术，而不根据随后如何处理和组合各种波束和通道以产生角度的估计来分类[36][37]。幅度比较单脉冲和相位比较单脉冲是天线波束形成检测技术的类别。在幅度比较单脉冲中，天线波束形成的装置产生一对和、差波束，不失一般性，通常假设它们是同相的，即其比值是实数。在相位比较单脉冲中，在仰角上可分离两个或多个天线或辐射——接收单元装置用来产生两个波束，这两个波束除了有取决于接收目标回波入射角的相位差之外，在理想情况下均是完全相同的。这些技术可以在概念上通过数学上的和、差或在物理上通过无源射

5、频混合合成装置互相转换。相位比较单脉冲系统的基本精度性能与由这种方法转换而得的幅度比较单脉冲系统相同，反之亦然。因此，这里从幅度比较单脉冲的概念可得出基本的精度性能。有多种基于和、差波束对实现单脉冲处理的方法，其功能框图如图20.5所示。其中，有些方法对基本单脉冲精度性能有重要的影响。在每一种实现方法中，单次发射的回波在同时形成的和、差波束中被接收并被进行相参处理。在如图20.5（a）所示的全矢量单脉冲中，两个复样本（I，Q）全被使用，以便计算出复数的单脉冲比的统计值。此计算的统计值，即测得的单脉冲比提供了相

6、对于差波束零点的目标到达角进行计算机查表的根据。简单地说，计算机查表函数就是单脉冲比值的表格形式。它表示假设的差波束天线方向图与假设的和波束天线方向图之比与偏离轴线的角度之间的关系。在查表过程中，把测得的单脉冲比输入表格，反过来找出相应的偏离轴线的角度。如图20.5（b）所示中的全矢量单脉冲处理与如图20.5（a）所示中的有些区别。在如图20.5（b）所示中，在决定系统噪声系数的低噪声放大之后，采用射频正交混合设备来合成相位上相差90°的差波束与和波束信号，即S+jΔ。在差通道中，进行合成的目的是使差通道中信

7、号的强度与和通道中信号的幅度近似相等。这使得接收机中不可避免的非线性在两个通道中具有相同的影响，从而减少了接收链非线性对精度性能的影响。在不存在非线性的情况下，如图20.5（a）和（b）所示中的两种技术在数学上是相同的，这是因为（20.17）因此，它们都提供了全矢量单脉冲处理的基本精度性能，可由下式给出，即式中，,x=和波束中的信噪比，式中其他参数列表说明如下，即连续孔径离散孔径阵列·792·第20章测高和三坐标雷达孔径照度函数n=1,N阵列加权矢量不同的作者用不同的方法定义了单脉冲灵敏度因子[38]。为了本

8、章的目的，将单脉冲灵敏度因子定义为一个常数。该常数是为了把波束轴向信噪比2倍的平方根变换为rmse时，在rmse的分母中所需的一个比例常数。以这种方式定义的单脉冲灵敏度因子具有包含全部目标到达仰角信息的所需特性。·792·第20章测高和三坐标雷达图20.5单脉冲处理的功能框图用于全矢量单脉冲的单脉冲灵敏度因子为（20.19）式中，=归一化至单位增益的和波束电压方向图；=归一化至单位增益的发射波束电压