经典雷达资料-第18章 跟踪雷达-4

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1、·706·第18章跟踪雷达幅度噪声幅度噪声是指由复杂的外形目标产生的回波信号幅度的变化，但不包括目标距离变化而产生的影响。它是由复杂的目标产生不同类型的回波信号起伏中最明显的一种，实际上也可看做是相对相位随机变化的很多小矢量之和的一种起伏。尽管将它称为噪声，但是也含有周期成分。幅度噪声可分为两类，即低频噪声和高频噪声。尽管这样的分类在某些方面会重叠，但是按两种频率分类却比较方便，因为它们是由不同的现像产生的，同时它们对不同功能的雷达又具有不同的意义。低频幅度噪声它是指从目标所有反射表面来的回波信号的矢量和随时间的变化。通过把目标看成是有随机偏航、俯仰和转动的刚体，即可以想像这

2、种变化。这种运动产生的各反射体相对距离的少许变化使得相对相位产生相应的随机变化。所以矢量和也随机变化。通常，目标的随机运动只限制在某些小的姿态上变化，以致在几秒钟内各反射体的回波幅度变化很小，而相对相位的变化是主要的，具有窄反射方向图的大而扁平的表面除外。目标结构的一个例子是目标上分布着一些反射表面。它们到雷达的距离随目标的运动有相对的变化。典型的脉冲间时间函数是缓慢变化的回波幅度[36]。低频幅度噪声占了噪声起伏密度的大部分，在X波段中主要集中在约10Hz以下。大目标和小目标的幅度噪声频谱是相似的，这是因为相对距离变化率是角度偏航和雷达至飞机重心的距离的函数。因此，具有较低

3、偏航率的较大翼展的大飞机产生的幅度噪声频谱与具有较高偏航率和较小翼展的小飞机产生的噪声频谱相似。然而，由于主要反射体分布上的差异，因此大飞机通常具有较宽的噪声频谱。雷达发射频率影响低频幅度噪声频谱的形状，其中频谱宽度和射频频率近似的成比例（如果翼展可以假设为至少几个波长的话）。产生这种依从关系的原因是各个回波信号的相对相位为由目标随机运动产生的相对距离变化的波长数的函数。因此对于较短的波长，给定的相对距离的变化将对应较多的波长数，从而产生较高的相位变化率，导致产生较高频率的噪声成分。回波脉冲包络的幅度起伏变化率大体上与雷达射频频率成正比。一种典型飞机的低频幅度噪声的数学模型为

4、（18.6）其中，A2(f)为（调制百分比）2/Hz；B为半功率带宽（Hz）；f为频率（Hz）。在X波段，B的典型值在1～2.5Hz之间，大型飞机由于反射面（如发动机）沿着机翼散开而取值较高。这些具有较大间距的反射体将产生较高的频率，因为对给定的目标角度运动的相对距离变化较大。A2(f)是调制功率密度，因而频谱可在某些频率范围内积分，算出感兴趣频率频段内的噪声功率，将此积分值取平方根就得到均方根调制量。高频幅度噪声高频幅度噪声由随机噪声和周期起伏组成。随机噪声大部分是由飞机振动和运转部分产生的，产生的相对平坦噪声的频谱可扩展到几百赫兹，这要根据飞机的类型而定。均方根噪声密度的

5、典型值是每百分之几的调制量。·706·第18章跟踪雷达图18.29的频谱中看上去很像尖峰的周期起伏，是由飞机的高速旋转部分（如螺旋桨）产生的。当螺旋桨转动时，从螺旋桨叶片上反射的信号也在变化，这样就产生了周期性的起伏，由飞机框架产生的背景噪声也可观测到。频谱中的尖峰来源于与螺旋桨每分钟转动次数和与叶片数相关的基本起伏频率。由于它通常不是正弦波，因此在整个频谱中就有谐波频率，如图18.29所示。它是对有两个螺旋桨发动机的小飞机（SNB型）进行测试的结果。这些尖峰的位置并不是由射频频率决定的，这一点与低频幅度噪声相同。因为目标本身控制着起伏的周期，该周期仅由螺旋桨转速和叶片数决定

6、，所以高频噪声起伏将影响扫描型的跟踪雷达。该内容将与飞机类型信息一起在后面进行阐述。图18.29显示飞行中的螺旋桨飞机的螺旋桨调制典型幅度频谱电压分布（见参考资料37）幅度闪烁对雷达性能的影响幅度噪声对所有类型雷达的检测概率和跟踪雷达的精确度都有影响[37]~[40]。对跟踪雷达的影响来自于幅度噪声的低频频谱、AGC特性和角度噪声之间的相互作用。对角度噪声的影响将在本节下文介绍，并将论及为获得最佳跟踪精度，快速AGC应予优选。幅度噪声对跟踪雷达的另一个影响仅对圆锥扫描或顺序波束转换跟踪雷达起作用，因为单脉冲技术消除了这种影响。在圆锥扫描或顺序波束转换中，目标方位是通过测量至少

7、两个不同顺序的天线波束位置的信号幅度而确定的。比如说，在方位角跟踪时，天线波束先在目标的左边，然后在目标的右边。如果目标就在天线轴上，那么当天线波束（假设是对称的）在每个方向移动相同的数量时，信号下降的幅度也是相同的。每个波束位置的信号幅度均在角误差检测器中相减。因此，如果目标在天线轴线上，则输出就为0；如目标向右或向左运动而偏离轴线，则输出将变正或变负。幅度噪声能使幅度在天线波束从一个位置到另一个位置期间发生变化，即使目标正在轴上，两个波束位置上的幅度也是不同的，因此造成目标不在轴线上的错觉。除了接近