二次雷達(dá)基本原理.

1、二次雷達(dá)基本原理于希濤2010年5月5日ubuntu內(nèi)容I. 二次雷達(dá)簡(jiǎn)介II. 二次雷達(dá)工作原理III. 系統(tǒng)組成參考資料ubuntu內(nèi)容丨二次雷達(dá)簡(jiǎn)介II二次雷達(dá)工作原理III. 系統(tǒng)組成參考資料3ubuntuI 二次雷達(dá)簡(jiǎn)介-雷達(dá)(RADAR，RAdio Detection And Ranging)分 為兩類，一次雷達(dá)(PSR,Primary Surveillance Radar),利 用無(wú)線電反射回波信息來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，例如氣象雷 送、多普斬雷達(dá)、著陸雷達(dá)及監(jiān)視雷達(dá)二次雷達(dá)(SSR,Secondary Surveillanee Radar), 通過(guò)地面詢問機(jī)(interrogator)和接

2、收機(jī)載應(yīng)答 機(jī)(transponder)反饋的律息乘發(fā)現(xiàn)和識(shí)別目標(biāo).I 二次雷達(dá)簡(jiǎn)介-I. PSR SSR區(qū)另ij:工作方式不同psr靠反射,ssr 問一 答.U SSR優(yōu)點(diǎn)1機(jī)載應(yīng)答機(jī)的回答頻率不同于地面站詢問機(jī)的詢問頻率，可避 免PSR常見的地物雜波、氣象雜波等干擾2.不依靠電波反射，所以同樣的探測(cè)距離發(fā)射功率比一次監(jiān)視雷 達(dá)低的多.3利用編碼信號(hào)進(jìn)行信息交換，能獲取更豐富的信息ubuntu內(nèi)容l二次雷達(dá)簡(jiǎn)介II二次雷達(dá)工作原理III .系統(tǒng)組成IV.參考資料6ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理-1工作頻餐（、L工作頻率2目標(biāo)參數(shù)獲取3. 詢問信號(hào)4. 應(yīng)答信號(hào)/工作頻率:上行1030MH

3、乙下行1090MHz分為地面雷達(dá)設(shè)備和飛機(jī)應(yīng)答機(jī)兩部分一問一答方式獲取信息ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理-1工作頻餐（、ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理-1工作頻餐（、8ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理-2目標(biāo)參數(shù)獲取II.二次雷達(dá)工作原理-2目標(biāo)參數(shù)獲取SSR需要的目標(biāo)參數(shù)有：距離R、方位a、高度HII.二次雷達(dá)工作原理-2目標(biāo)參數(shù)獲取 彳、a）距離R的獲取：通過(guò)對(duì)發(fā)射和接收電磁波時(shí)間的計(jì)算可以得岀R=C*t/2C為光速，t為雷達(dá)從發(fā)射詢問信號(hào)到接收到應(yīng)答信號(hào)之間的時(shí)間11ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理-2目標(biāo)參數(shù)獲取b）方位Q的獲取:（1）滑窗測(cè)方位角法（2）單脈沖測(cè)方位角法（

4、相位型和振幅型）-種精確測(cè)試 信號(hào)方位角的技術(shù)，它的名字是由有一個(gè)（回答）脈沖就可以確定目標(biāo)方位角而得來(lái)的。單脈沖雷達(dá)采用相位和，差的比較來(lái)得到角度的精確信息.11ubuntu：作原理單脈沖技術(shù)A瞄準(zhǔn)軸E1和差電橋/目標(biāo)方向/二次雷達(dá)使用的大垂直孔徑(LVA丄age _Vertical Aperture )天線，可以等效成兩個(gè)輻 6 /射源.J和差電橋處理后,產(chǎn)生和信號(hào)(Z)和差信號(hào)1 ()13ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理-2目標(biāo)參數(shù)獲取單脈沖測(cè)角需要的三個(gè)參數(shù)：(1) 天線瞄準(zhǔn)軸的方向.(方位編碼器給出)(2) 目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸(OBA,Off Bore-sight Angle) 信息.

5、(歸一化的差信號(hào)強(qiáng)度給出)目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的符號(hào)信息.(和的相位差給 出)C）高度信息的獲取由應(yīng)答機(jī)上的C碼獲得目標(biāo)高度15ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理3詢問信號(hào)16ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理3詢問信號(hào)I.由地面詢問機(jī)發(fā)射的信號(hào)稱為詢問信號(hào)II根據(jù)實(shí)際需要，將詢問信息分成多種模式目前ICAO規(guī)定了六 種詢問模式:1,2,3/A,B,C冊(cè)黑嬲軽總是在P1脈沖軻后發(fā)* P1、P3脈沖稱為模式詢問脈沖,兩者之間的時(shí)間間隔決定了詢 問的模式» P2 射，P1P3間隔PlP3詢問波束P2控制波束詢問信號(hào)脈沖參數(shù)定義:P1P2P3脈沖要求在上升沿力ffl卜降沿1/2脈沖幅度處的時(shí)間間

6、隔定義為脈沖時(shí)間間隔0. 8±0. Ips從1/10到9/10的脈沖幅度的時(shí)間稱為上升時(shí)間>0. OSps . <0. Ips從9/10到1/10的脈沖幅度的時(shí)間稱為下降時(shí)間>0. OSps . <0. Ips模式P1P2間隔P1P3間隔模式1軍用識(shí)別碼2±0. Ips340.01|is/-0.05ps模式2軍用識(shí)別碼2±0. Ips5±0. Ips模式3/A軍民用識(shí)別碼2±0. Ips8±0. Ips模式B軍用識(shí)別碼2±0. Ips17±0. Ips模式C高度碼2±0. Ips2

7、1 ±0. Ips榛式D備用碼2±0. Ips25±0. Ips詢問旁瓣抑制(ISLS,Interrogation Path Side Lobe Suppression).19ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)I.機(jī)載應(yīng)答機(jī)收到地面詢問機(jī)發(fā)射的詢問信號(hào)后(P3脈沖之后 3ps),根據(jù)詢問的內(nèi)容，自動(dòng)回答一組編碼脈沖，稱為應(yīng) 答碼。II .應(yīng)答碼由16個(gè)脈沖組成 F1 ,F2 框架(Framing)脈沖,2 個(gè)-4組8進(jìn)制編碼的12位信息脈沖ABCD.12個(gè)x備用脈沖，目前恒為零個(gè) SPI 脈沖(Special Purpose Identification

8、),!個(gè)III回答3/A和C模式的格式完全一樣，只是編碼順序有所不同.3/A 順序?yàn)锳BCD,C模式為DABCFl Cl Al C2 A2 C4 A4Bl DI B2 D2 B4 D4 F2SP120.3 昨 SPI僅在管制員要求的情況下，飛行員開啟該脈沖，20秒后應(yīng)答機(jī)將自動(dòng)停止 發(fā)射前我們使用的是3/A模式和C模式，通過(guò)使用兩種模式的交替詢問的方式獲得 目標(biāo)的二次代碼和高度碼。ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理4應(yīng)答信號(hào)（、20ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理4應(yīng)答信號(hào)（、MYZCLR3GHIFAILClearEnter Flight IDTransponder Failure Indi

9、catorEnter Mode ACodeEnables TCAS (when selected, TAs and RAs are providedAftrtude Reporting (basically enabling Mode CALT RPTCXPDRFLT ID -Select spi (Enter)TCAS 心二 zALT SEL評(píng)FCSelf Test Traffic 代朋 SOURCE of (press) (Aurto orAttitude (HotManual)Selected Alt)機(jī)載應(yīng)答機(jī)21ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)3/A模式應(yīng)答碼12個(gè)信息脈

10、沖解碼順序（注意不同于發(fā)射脈沖順 序）：A4A2A1 B4B2B1 C4C2C1 D4D2D1ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)3/A模式應(yīng)答碼ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào) 7777的代碼不用三組危急碼也不用7700飛機(jī)故障危急7600飛機(jī)通訊系統(tǒng)故障7500飛機(jī)被劫持ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)C模式應(yīng)答碼-12個(gè)信息脈沖解碼順序（注意不同于發(fā)射脈沖順 序）：D1D2D4 A1A2A4 B1B2B4C1C2C4-D1恒為

11、0-DAB位構(gòu)成9位標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)碼，按500英尺遞增-C位構(gòu)成3位5周期循環(huán)碼，按100英尺遞增計(jì)算方式：1 .DAB循環(huán)媽->DAB二進(jìn)制碼dab=doDid2d3d4d5d6d7d8 D|+1=D©Dt1 ,ie1-7andD0=1 得出DAB'2. C位5周期循環(huán)碼查表得出C高度 Height = 500*DAB* + 100*C'- 1200 ,單位為英尺24ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)25ubuntuII.二次雷達(dá)工作原理丿應(yīng)答信號(hào)C模式應(yīng)答碼循環(huán)碼特性C1C2C4十進(jìn)制數(shù)偶數(shù)00100111010211031004奇數(shù)1000110101

12、0201130014C位5周期循環(huán)碼規(guī)則： 循環(huán)碼的B4若為1則使用奇 數(shù)特性，若為0則使用偶數(shù)特 性。C模式應(yīng)答碼舉例26ubuntu內(nèi)容I二次雷達(dá)簡(jiǎn)介II二次雷達(dá)工作原理廠III 系統(tǒng)組成IV 參考資料26ubuntuIII.系統(tǒng)組成L天線2 問詢機(jī)(1) 發(fā)射機(jī)接收機(jī) (引處理設(shè)備27ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線III.系統(tǒng)組成I 二次雷達(dá)的組成:#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線輕型飛機(jī)的應(yīng) 答機(jī)應(yīng)答機(jī) 天線 環(huán)形器 發(fā)射機(jī) 接收機(jī) 處理設(shè)備 顯示器天饋線：大垂直口徑(LVA)陣列天線正面列饋天線箱體內(nèi)包含功分網(wǎng)絡(luò)和電纜極化方式：垂直極化天線在空間輻射電磁場(chǎng)的能量形成一

13、個(gè)立體的輻 射圖。30ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線陣面和通道能量合成效果圖陣面控制通道能量效果圖#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線從立體輻射圖研究天線的性能十分麻煩。通常分析天 線的特性主要分析輻射圖 水平剖面的水平方向性圖（主要用于分析目標(biāo)的方位 角精度和不同方位角飛機(jī)的分辨能力）垂直剖面的垂直方向性圖（主要用于分析降低地面反 射造成的影響）水平方向性圖33ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線#ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線.I/.11.I >1.ILLi. LU4UJi: i IITij; LL.I |H|/Giij

14、! I IIJT；J 1L; I m mq.BH* . 1 :.'I hni I ininrrri.'LXMbH" IL i liNqi：；rr1ITT* Z! 11Ett-Vi- £iniijTiiiiTiTT；.I：訂 Z山:i I HI i：h.侏j ；i：i血萍 U川川|!出innr IMffl卅IBH冊(cè).7,. l.ii P! nrPTru nT|i!? as-inv i'- -Tnirniiin- niERnnrxj n 衛(wèi):nnmnw144* I!d； J；：；!UL；.：IIU I': iLir.*-；卜一：.in：.-.；.

15、?Ti/I !址百卜口 r w.Li -i .L7rr.： f亠' K_ j/' I 51!'J !-一 . jiuruja niHTrLi-4H-HFH 'IK-/j.：.r. . l iI . 二 ul i. . !%：|jilvTTT; luBIXlIiu.! ; Ilj； J I".HT. i . .'hl苴U j #Tnildiilu“ wrlUWiWJIii;,I .L口FiFATTtRK N*.:; DATErnojccT 4 |- *34ubuntuIll-系統(tǒng)組成-1 天線垂直方向性圖35ubuntuIII-系統(tǒng)組成-2.1發(fā)

16、射機(jī)發(fā)射機(jī)的幾個(gè)重要參數(shù):1）發(fā)射頻率：1030MHZ2）輸出功率：典型值0.5KW-2KW,影響雷達(dá)的最大作用距離，天線 增益，饋線損耗等引占空比：典型值0.1% ,較高的占空比意味著發(fā)射功率的提高，也意 味著可能出現(xiàn)的發(fā)射器材溫度過(guò)高的危險(xiǎn)*占空比為脈沖重復(fù)周期內(nèi)總的脈沖持續(xù)時(shí)間與脈沖重復(fù)周期的比值. 例如：脈沖寬度gs,信號(hào)周期4ps的脈沖序列占空比為0.2536ubuntuIII.系統(tǒng)組成-2.2接收機(jī)接收機(jī)的幾個(gè)重要參數(shù):1）靈敏度：指雷達(dá)設(shè)備能夠接收到的最小輸入信號(hào)功率。ICAO 建議切線靈敏度好于-85dBm2）帶寬3）動(dòng)態(tài)范圍：即接收機(jī)可以接收的信號(hào)強(qiáng)度范圍，要求大于60dB °可以采用靈敏度時(shí)間控制（STC,Sensitivity Time Control）技耒來(lái)增加接收0勺動(dòng)態(tài)范圍。JCAO , International Civil Aviation Organization*切線靈敏度,為噪聲上升到所觀察的噪聲電平本身高度時(shí)的信號(hào)功率。STC,對(duì)不同距離上不同強(qiáng)度的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)衰減或提高門限的方法來(lái)擴(kuò)大接收機(jī)的動(dòng)態(tài)范圍III.系統(tǒng)組成-2-3處理設(shè)備I 二次雷達(dá)處理設(shè)備的作用應(yīng)答機(jī)發(fā)射的一串編碼脈沖，經(jīng)過(guò)接收機(jī)的檢測(cè) 放大后，輸出原始視頻處理設(shè)備對(duì)該視頻進(jìn)行處理，對(duì)應(yīng)答信息進(jìn)行鯉 碼，判