2014相控阵雷达课件.pdf

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1、第十二章相控阵雷达相控阵定义甲虫-AE有源FPS-XX陆基雷达相控阵雷达相控阵天线是由多个辐射单元排列组成，每个单元的馈电相位由计算机灵活控制，从而实现波束灵活扫描的阵列相控阵优点具有很强的波束(空间位置和方向图)捷变能力，能够灵活地实现多目标跟踪、功率调度分配、自适应抗干扰等功能1相控阵雷达分类阵元排列形式分类介绍重点线阵列面阵列移相器控制阵元收发形式分类每个阵元采用有源相控阵列单独T/R组件无源相控阵列多个阵元共用一个或几个发射机接收机目标波束扫描基本原理NN11N1jk()jk(k)EE()01EEEiN

2、1EEekEekk00k0考虑目标在远区，且阵元2dsin等幅馈电，波程差引起的N场强差可忽略，则远区各sin()jN1())EE()2e2阵元辐射场强近似相等1sin()EN()E2maxNsin()E()12F()EN()1maxsin()2Nd2sinsin2d12sin0N12dsinsin22波束扫描原理在0方向上有F

3、()1，有主瓣存在，且主瓣方向由2sdin0决定，只要修改移相器的相移量就可以控制最大辐射方向0，从而形成波束扫描。实质：用移相器引入的相移量来抵销对于不同角度单元间波程差引入的相位差，从而在该角度上获得电场同相叠加而出现的最大值。2d栅瓣问题sin0Nd2Ndsinsinsinsinsin0121F()N12dNdsinsinsinsinsin02Nd分母不为零F()0sinsin00,

4、,n分母为零F()1dsinsin0mm为非零整数出现栅瓣常取d1避免栅瓣的条件2dd1d1sinsin0sinsin1sin003相控阵雷达半功率主瓣宽度θ0.5令0天线波束中心指向00NdNd1sinsinsin01sinsinF()NdNdsinsinsin0sinsin若0sinddsinsinNdsinsin天线方向图F()形状为

5、辛格Ndsin函数NdsinsinF()Ndsin0.707Nd令且sinx2弧度度0.88650.82x0.5NdNd例.d=λ/2100N度0.5若要求线阵θ0.5＝0.1˚，则阵元个数要达到1000个4波束扫描的影响波束展宽通过调整移相器相位使得波束指向0.5方向0.88650.80.5()弧度()度0.5sNdcosNdcoscos000θ0越大则波束展宽越厉害天线增益下降等幅照射时，面积为A的无损耗口径，其法线方向波束增益：G4A02若该天线阵为N个等间

6、距辐射元组成的面阵，阵元间距d=λ/2，则有22NANdGN04扫描任意方向θ0时，A在扫描方向垂直面的投影为：AAcos00若天线为匹配接收天线，则扫描波束所收集的能量正比于天线口径的投影面积A，此时增益为：0G4A04cAos0Ncos2200增益随扫描角增大而减小5影响相控阵天线方向图的因素阵元的排列与间隔可采用密度加权或稀疏阵等方法阵元间的相位关系阵元的元因子相控阵雷达组成框图波控、馈电、幅相加权6每个阵元采用有源相控阵与无源相控阵单独T/R组件雷达作用距离大幅增大少数单元失效对系统性能影响不大能同时完成一个

7、以上功能有源相控阵雷达框图激励器发射机控制和显示数据/信号双工器无源阵接收机处理无源相控阵雷达仅有一个发射机和一个接收机，发射机产生低压电源的高频能量经计算机自动分配波控给天线阵的各个辐射器，目标计算机反射信号经接收机统一放大无源相控阵雷达框图多个阵元共用一个或几个发射机接收机馈电方式强制馈电串联馈电并联馈电7光学馈电透镜式馈电反射式馈电只有一个阵面，先接收电波，移相，到短路端反射后，再移相一次，经过同一个天线阵元辐射出去阵列天线的幅相加权和波束赋形幅度加权与副瓣抑制根据频域滤波与空域滤波的对应关系，可利用频域滤波器加窗抑制旁瓣的思路，对阵列天线发射的

8、激励电流进行幅度加权或接收增益进行加权