2011第7章角度测量

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1、第一节概述天线对于不同方向到达的电磁波具第七章角度测量¢测角的物理基础有不同的振幅和相位的响应电波在均匀介质中传播的直线性，雷达天线的方向性。¢测角的性能参数：测角范围、测角速度、测角精度或准确度、角分辨力。¢测角的方法相位法、振幅法利用振幅响应进行测角利用相位响应进行测角第二节测角方法及其比较¢天线的方向图半功率点位置§7.2.1相位法测角一般性质¢测角原理FF()θ≤∀(0),θπ∈[−,π]利用多个天线所接收到的回波信号间的相位差测角FF()θ=−∀∈−(),θθπ[,π]目标方向2πϕ=ΔRλ∀>θθθθ211,,在主

2、瓣内2FF()()θ21<θθΔ=Rdsinθ接收机()1θθdϕ2πFθ0.5/2=θθϕ=dsinθ半功率宽度θ法线方向接收机λ0.5F(0)2θΔRd=sinθ典型函数只描述主瓣区内主，副瓣ˆsin⎡⎤ϕλθ=arc⎢⎥⎣⎦2πd余弦函数、高斯函数、辛克函数。⎡⎤λϕ∈−[ππ,]θmax=arcsin⎢⎥测角范围[−θθmax,max]P201，图7.1⎣⎦2d只描述主瓣θ0.5之内UUUK=−=UK−UK=UsinϕOOOd12dd1dd21¢实现方法UU>>21将两天线收到的高频信号与同一本振差频后在中频上比相uU

3、=−cos(ωtϕ)1uUI11=−ILcos([ωωϕ)t−−ϕL]11uuu=+d121uU=−cos(ωt90)a222uU=−cos(ωtϕ)111UU=212uU=−cos(ωϕt)线性关系LLLL1Uuuu=−2d2211⎛⎞ϕ2auU22=cosωtUUd11=×2sin⎜⎟45+UU21>>22⎝⎠1uUUU=≈+sinϕ1⎛⎞aϕdd1121UU=×2sin⎜⎟45−uU=−cos([ωωϕ)t−]2d21I22ILL22⎝⎠1UK=+Usin45⎛⎞⎜⎟aaϕ−−KUsin45⎛⎞⎜⎟ϕuUUU=≈−sin

4、ϕOd11dUUUK=−=UK−UK=Usinϕdd22212⎝⎠22⎝⎠OOOd12dd1dd211¢测角误差与多值性问题解决方法三天线法测角测角误差2π目标方向ϕ=

5、⎣⎦d12解模糊，如何求得N？ϕ=2πN+ψ⎡⎤ϕ13λ13θ=arcsin⎢⎥2πd⎣⎦13¢例.一雷达系统采用三天线法测角，已知：练习：采用三天线的相位法测角设备，已知d13/d12=6，若相位计ϕ13的结构误差Δϕ13是相位计ϕ12结构误差Δϕ12的两倍，求二者的测角精度之比ΔΔθ13/θ12解：2πλϕ=dsinθΔ=θΔϕλ2cπθdosλΔϕ13Δθπθ2cdosdΔϕ1113=1313=⋅=⋅=12132ΔθλdΔϕ6312Δϕ1312122cπθdos1212¢最大信号法天线扫描过程中收到最强回波时，§7.2.

6、2振幅法测角天线所在指向为目标方向。¢测角原理利用天线收到的回波信号幅度来做角度测量。幅度变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。¢测角方法最大信号法，等信号法。优点：灵敏度高，能充分利用信号能量缺点：精度差，20％θ0.5，不能判别误差方向2¢等信号法利用两个相同且部分重叠的波束。当目标位第三节天线波束的扫描方法于两波束交叠轴处时，两波束收到回波信号雷达波束通常以一定的方式依次照射给定空域，相等，交叠轴方向即为目标方向。以进行目标探测和目标坐标测量。§7.3.1波束形状和扫描方法¢针状波束扫描方式：波束形式：θ0.5实现

7、方法：同时波瓣法、顺序波瓣法特点：精度高，可判别大小、方向，灵敏度有损失；不特点：同时测距离、方位、俯仰；受起伏影响，抗干扰好；精度提高一个数量级。方位、俯仰波束窄；用途：火控扫描速度慢。¢扇形波束¢扇形波束（余割平方型）波束形式：扫描方式：特点：同高度上目标回波强度相同θα0.5HR可同时测R、α、ββ用途：搜索、警戒、地面测绘θ22β0.5PttrGAσ收发同天线PGλσPA==SP=trr2(4)π24Rr34可测R、α，但β不可测(4)πRθα0.5特点：方位窄、俯仰宽，或相反；扫描速度快。θ用途：警戒同一高度目标回波

8、强度不变β0.5§7.3.2天线扫描方式机械扫描电扫描¢电扫描¢机械扫描相位扫描，频率扫描，时间延迟法整体运动特点：扫描速度很高，波速控制灵活缺点：波束宽度展宽，天线增益减小，系统复杂笨重，扫描速度低反射面运动§7.3.3相位扫描法笨重，扫描速度高在阵列天线元采用控制移相器相