(完整word版)毫米波雷達

1、1.毫米波雷達毫米波是指波長在1-10m m的電磁波。毫米波雷達的應(yīng)用主要限制在近程雷達上，其主要原因有兩個：一是難以獲得符合要求的高發(fā)射功率和相應(yīng)的低損耗傳輸饋線；二是毫米波在大氣中傳輸時損耗大。例如，在8mm和3mm窗口，單程傳播損耗分別為0.08dB/km和0.3dB/km左右。圖】毫米波雷毘簡團優(yōu)點:高分辨率，小尺寸；由于天線和其它的微波兀器件尺寸與頻率有關(guān)，因此毫米波雷達的天線和微波兀器件可以較小，小的天線尺寸可獲得窄波束；干擾，大氣衰減雖然限制了毫米波雷達的性能，但有助于減小許多雷達一起工作時的相互影響；與紅外系統(tǒng)相比，毫米波雷達的一個優(yōu)點是可以直接測量距離和速度信息。n與微波雷達

2、相比，毫米波雷達體積小、質(zhì)量輕，提咼了雷達的機動性與隱蔽性；波束窄、分辨力高，能進行目標(biāo)識別與成像，有利于低仰角跟蹤；頻帶寬，天線旁瓣低，有利于抗干擾。冋激光與紅外制導(dǎo)武器相比，毫米波制導(dǎo)武器在其傳輸窗口的大氣衰減和損耗低，穿透云層、 霧、塵埃和戰(zhàn)場煙霧能力強，能在惡劣的氣象和戰(zhàn)場環(huán)境中正常工作。缺點:毫米波雖然較紅外和可見光具有相對較好的穿透煙、塵埃的能力，但其傳輸距離受氣象條件的影響相當(dāng)大， 圖1是大氣和雨對電磁波的雙程衰減。在惡劣的天氣情況下， 毫米波的傳輸衰減相當(dāng)大。除了雨之外，雪、雹、霧、云等對毫米波傳輸也有相當(dāng)?shù)挠绊?，在防護時 首先應(yīng)盡可能利用天氣的自然防護作用。$2當(dāng)GHz雷岸雨

3、-50 mm/li大雨】6 mtn/h中雨4 mm/h小雨1 mni/h細雨0.2舌mm/h圖圖 1 大氣和雨對電磕潼的雙程傳播衰減大氣和雨對電磕潼的雙程傳播衰減Flgt1 BMistance aUenualion of electromagneticwave In the atmosphere and rain毫米波在穿越樹葉叢、 地面覆蓋物等時會受到很大的衰減， 圖2是毫米波雙程衰減與單 程葉叢深度的關(guān)系。由圖可以看出，衰減隨葉叢深度的增加而增加， 將目標(biāo)隱藏在樹林或其 他植被下是一種有效的對付毫米波制導(dǎo)武器的隱蔽手段。圖圖 2 毫米波在葉叢中的傳輸熹減毫米波在葉叢中的傳輸熹減Fig. 2

4、 Attenuation of millimeter wavetransmitted in the phyllome與微波雷達相比，毫米波雷達的性能有所下降，原因如下：1）發(fā)射機的功率低;2）波導(dǎo)器件中的損耗大；3）冋樣波束寬度而天線口徑較小。天氣影響和降雨時更為嚴重；在防空環(huán)境中，不可避免地會出現(xiàn)距離模糊和速度模糊；毫米波器件昂貴，不能大量生產(chǎn)。海平面標(biāo)準(zhǔn)大氣（1%水?dāng)z氣）n5101.52015 GH4平均）-25；缶（申均）60 CH JGHi1030100 300 1 000單程葉從深度/m2.單脈沖二次雷達“單脈沖”術(shù)語來源自于單脈沖雷達的測角方法，采用此種技術(shù)體制的雷達系統(tǒng)只需要接收

5、一個回波脈沖即可獲取目標(biāo)的全部角度信息。二次雷達體制中，雷達工作在詢問-應(yīng)答模式下，二次雷達系統(tǒng)組成中應(yīng)包括地面雷達與機載應(yīng)答機兩部分，工作原理如圖3-1信號識別圖 3-1 二次宙達工作原理單脈沖雷達功能可與二次雷達功能進行有機結(jié)合。在地面單脈沖雷達發(fā)射的載波中調(diào)制二次雷達詢問碼數(shù)字信號，此調(diào)制后的信號可由機載二次雷達應(yīng)答機接收、處理后進行應(yīng)答，地面雷達接收到應(yīng)答信號進行信號處理。系統(tǒng)中的單脈沖部分可對應(yīng)答信號進行測角解算，二次雷達部分可進行測距解算，從而獲取目標(biāo)的方位、俯仰、距離參數(shù)。當(dāng)單脈沖二次雷達完成目標(biāo)位置解算后，可通過多種方式將目標(biāo)位置數(shù)據(jù)反饋至目標(biāo) 機，機載飛控系統(tǒng)可使用該定位數(shù)據(jù)

6、進行著陸閉環(huán)控制。常見的數(shù)據(jù)傳輸手段是使用一臺數(shù)傳電臺配合單脈沖二次雷達系統(tǒng),按照一定的通訊格式與傳輸速率將數(shù)據(jù)上報至目標(biāo)機。為滿足自主著陸引導(dǎo)的需求，數(shù)傳電臺的作用范圍至少應(yīng)覆蓋單脈沖二次雷達的最大作用距離，定位數(shù)據(jù)的刷新率需要與機載定位設(shè)備的刷新率相匹配，避免出現(xiàn)位置延遲。3.毫米波單脈沖二次雷達引導(dǎo)系統(tǒng)（PLSPLS作為獨特體制的著陸引導(dǎo)系統(tǒng)，主要用于無人機的起降引導(dǎo)。該系統(tǒng)由機載設(shè)備和 地面設(shè)備兩部分組成。地面設(shè)備包括雷達天線、跟蹤處理模塊、綜合顯示控制終端、伺服控 制機構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備等；機載設(shè)備包括機載應(yīng)答處理機和收發(fā)天線。雷達采用二次毫米波單脈沖跟蹤體制，作用距離通常為15-25

7、km，主要有搜索和跟蹤兩種工作方式。當(dāng)處于搜索狀態(tài)時，地面雷達天線進行水平和俯仰掃描，并發(fā)射詢問信號，當(dāng)機載應(yīng)答機接收到雷達輻射的詢問信號后，經(jīng)過處理，產(chǎn)生應(yīng)答信號通過機載天線輻射出去，地面雷達天線接收到應(yīng)答信號，進入跟蹤方式，開始為該目標(biāo)提供服務(wù)。 地面雷達利用單脈沖測量技術(shù)對接收到的應(yīng)答信號進行高精度角度測量（振幅和差法單脈沖測角），利用相位編碼和高速采樣進行高精度距離測量，利用綜合顯控系統(tǒng)對測量的目標(biāo)參數(shù)進行濾波、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，輸出目標(biāo)相對于著陸點的仰角、方位角偏差，以及距離、速度等導(dǎo)航信息，通過地面 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和無線鏈路傳輸給空中目標(biāo)使用，當(dāng)前目標(biāo)引導(dǎo)結(jié)束后才可轉(zhuǎn)入下一個目標(biāo)搜索。地面系

8、統(tǒng)輸出的目標(biāo)位置信息也可用于地面監(jiān)視與控制。該系統(tǒng)有兩種工作模式。 一是自動著陸引導(dǎo)，即地面雷達計算出的目標(biāo)導(dǎo)航信息通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送給目標(biāo)控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)使用引導(dǎo)信息調(diào)整姿態(tài)、并按照引導(dǎo)信息控制目標(biāo)著陸；二是監(jiān)視著陸引導(dǎo)， 即通過監(jiān)視地面雷達輸出的目標(biāo)導(dǎo)航信息,判斷目標(biāo)的位置和姿態(tài)偏差，人工發(fā)出控制指令通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送給目標(biāo)進行修正，實現(xiàn)著陸引導(dǎo)。PLS優(yōu)點有：（1）PLS全程引導(dǎo)精度高，PLS的測角精度與距離無關(guān)。（2）PLS便于運輸，使用方便。工作于Ka頻段，頻率較高，PLS天線及設(shè)備尺寸相對較小， 安裝架設(shè)方便，適于機動和戰(zhàn)時使用。（3） 具備雙向保障能力。雷達安裝于跑道中段一側(cè)，方位作用范圍超過260度，當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化需要改變著陸方向時，PLS可直接旋轉(zhuǎn)180度對另一方向的飛機進行著陸引導(dǎo)。PLS缺點有：（1）PLS不能滿足全自動接地的要求。PLS在低仰角時多徑干擾嚴重，對俯仰引導(dǎo)精度影響較大。（2）PLS需要初始引導(dǎo)進入搜索區(qū)域。由于雷達波束較窄，天線采用機械掃描，因此須借助先驗信息或其他手段將目標(biāo)飛機捕捉到窗口內(nèi)，雷達才能截獲并跟蹤目標(biāo)