《雷達(dá)原理》課件-3.3.2 教學(xué)課件：天線波束

天線波束掃描方法《雷達(dá)原理》天線波束掃描方法雷達(dá)波束通常以一定的方式依次照射給定空域，以進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)和目標(biāo)坐標(biāo)測(cè)量，也就是說(shuō)天線波束需要掃描。雷達(dá)用途不同，所用天線波束形狀不同，掃描方式也不同。常用波束形狀為扇形波束和針狀波束，扇形波束的水平面和垂直面內(nèi)的波束寬度有較大差別，主要掃描方式是圓周掃描和扇掃。天線波束掃描方法以環(huán)視雷達(dá)為例天線波束掃描方法為了保證方位上的測(cè)角精度，雷達(dá)波束在水平面上的寬度就要比較窄，故方位角有較高的測(cè)角精度和分辨力。同時(shí)還要完成快速搜索整個(gè)空域的任務(wù)，所用波束通常在垂直面內(nèi)很寬，以保證同時(shí)監(jiān)視較大的仰角空域。環(huán)視雷達(dá)01.測(cè)角精度天線波束掃描方法通常有兩種掃描方式，一種是圓周掃描，圓周掃描時(shí)，波束在水平面內(nèi)做360°圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)整個(gè)空域進(jìn)行快速掃描。環(huán)視雷達(dá)02.圓周掃描天線波束掃描方法環(huán)視雷達(dá)03.扇形掃描當(dāng)需要對(duì)某一個(gè)特定區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)掃描時(shí)，波束可在所需方位角范圍內(nèi)往返運(yùn)動(dòng)，即做扇形掃描。這時(shí)，波束對(duì)這一片重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行反復(fù)的掃描，就像扇扇子一樣。天線波束掃描方法當(dāng)扇形波束水平放置時(shí)，這時(shí)波束在水平面上的波束寬度寬，垂直面上的波束寬度窄，這樣我們就可以保證垂直面上高低角的側(cè)角精度，可以精確測(cè)得目標(biāo)的飛行高度。完成這個(gè)任務(wù)的雷達(dá)，我們稱之為測(cè)高雷達(dá)。測(cè)高雷達(dá)天線波束掃描方法三坐標(biāo)雷達(dá)就是要同時(shí)準(zhǔn)確的測(cè)量出目標(biāo)的距離、方位角以及高低角。要同時(shí)保證目標(biāo)的方位角和高低角的測(cè)量精度，波束在水平面上和垂直面上的波束寬度都需要做的比較窄。這時(shí)波束就像一根針一樣，因此我們稱作針狀波束。三坐標(biāo)雷達(dá)天線波束掃描方法采用針狀波束對(duì)空域進(jìn)行搜索，主要有3種方式，螺旋掃描、分行掃描及鋸齒掃描。天線波束掃描方法螺旋掃描，在方位上做圓周快掃描，同時(shí)以螺旋線方式沿著仰角上緩慢上升，到頂點(diǎn)后迅速降到起點(diǎn)并重新開始掃描，它適合于對(duì)整個(gè)空域進(jìn)行快速的目標(biāo)搜索。（配動(dòng)畫）螺旋掃描天線波束掃描方法分行掃描時(shí)，波束在水平面快速來(lái)回掃描，而在垂直面緩慢下降，適合于對(duì)某一指定空域進(jìn)行重點(diǎn)掃描。分行掃描天線波束掃描方法鋸齒掃描鋸齒掃描，這種掃描過(guò)程多數(shù)可以在垂直面快速來(lái)回掃描，而在水平面緩慢旋轉(zhuǎn)。這種掃描方式在空中的掃描軌跡是鋸齒狀的，因此我們稱為鋸齒掃描。（配動(dòng)畫）雷達(dá)波束掃描包括兩種方式，一種是機(jī)械掃描，另一種是電掃描。機(jī)械掃描是通過(guò)伺服控制改變每一時(shí)刻雷達(dá)天線系統(tǒng)的位置，從而改變雷達(dá)的輻射特性，實(shí)現(xiàn)波束掃描。換言之，就是讓天線系統(tǒng)或者天線系統(tǒng)的一部分做機(jī)械運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)波束掃描。常見的方式是讓整個(gè)天線系統(tǒng)做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。天線波束掃描方法配天線運(yùn)動(dòng)視頻，可用截取網(wǎng)絡(luò)視頻，可復(fù)用天線概述此視頻。天線波束掃描方法如圖所示風(fēng)琴管式的掃描器（手勢(shì)指示），由一個(gè)輸入喇叭和兩排等長(zhǎng)波導(dǎo)組成，波導(dǎo)輸出口按直線排列，作為拋物面反射體的一排輻射源。當(dāng)輸入喇叭轉(zhuǎn)動(dòng)依次激勵(lì)各波導(dǎo)時(shí)，這排波導(dǎo)的輸出口也依次以不同的角度照射反射體，形成波束掃描。這等效于反射體不動(dòng)、饋源左右擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)波束扇掃。這樣也就相當(dāng)于從不同角度照射拋面反射器，從而使得反射波束大小不同的方位實(shí)現(xiàn)波束的掃描。天線波束掃描方法機(jī)械性掃描的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單。主要缺點(diǎn)：機(jī)械運(yùn)動(dòng)慣性大，掃描速度不高。現(xiàn)代雷達(dá)所面臨的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境往往是比較復(fù)雜的，雷達(dá)面對(duì)的目標(biāo)一般都具有高速、高機(jī)動(dòng)的特點(diǎn)，同時(shí)要求雷達(dá)采用高增益極窄波束，因此天線口徑面往往做得非常龐大，再加上常要求波束掃描的速度很高，用機(jī)械辦法實(shí)現(xiàn)波束掃描往往無(wú)法滿足要求，必須采用電掃描。天線波束掃描方法電掃描就是指通過(guò)電子技術(shù)來(lái)改變雷達(dá)天線在空間的輻射特性，從而實(shí)現(xiàn)波束掃描。電掃描時(shí)，天線反射體、饋源等不必做機(jī)械運(yùn)動(dòng)。由于沒有機(jī)械慣性限制，掃描速度可大大提高，波束控制迅速靈便，所以這種方法特別適用于要求波束快速掃描以及含有巨型天線的雷達(dá)中。電掃描的主要缺點(diǎn)是掃描過(guò)程中波束寬度將展寬，因而天線增益會(huì)減小，天線饋電系統(tǒng)一般比較復(fù)雜。根據(jù)實(shí)現(xiàn)時(shí)所用基本技術(shù)的差別，電掃描又可分為相位掃描法、頻率掃描法、時(shí)間延遲法等。本次課我們學(xué)習(xí)了雷達(dá)常用波束形狀為扇形波束和針狀波束，扇形波束的波束寬度水平面和垂直面