电子对抗原理雷达系统结构和工作原理.pptx
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1、雷达波段习惯称法P波段: 1GHz,HF、VHF、UHF 现 A/B 波段L波段: 1GHz 2GHz 现 C/D 波段S波段: 2GHz 4GHz 现 E/F 波段C波段: 4GHz 8GHz 现 G/H 波段X波段: 8GHz 12GHz 现 I/J 波段Ku波段: 12GHz 18GHzK波段: 18GHz 27GHzKa波段: 27GHz 40GHz,8mmV波段: 40GHz 75GHzW波段: 75GHz 110GHz,3mm毫米波: 110GHz 300GHzTHz : 300GHz 1THz第1页/共64页第2页/共64页第3页/共64页大气吸收与频率的关系第4页/共64页大气
2、天顶衰减与地面水汽密度的关系第5页/共64页斜路径大气衰减f23.75GHz第6页/共64页目标反射电磁波脉冲发射电磁波第7页/共64页雷达系统结构与工作原理 雷达系统结构和基本工作原理 频率综合器 发射机 天线 接收机 信号处理机 雷达终端 监控设备第8页/共64页1 雷达系统结构和基本工作原理 发射天线、接收天线分置结构图 采用T/R开关雷达(磁控管发射机)结构图 采用环行器雷达(主振放大式发射机)结构图第9页/共64页Daventry试验示意图波束方位30,俯仰10,波长49m第10页/共64页采用T/R开关雷达第11页/共64页T/R开关 快速转换开关,保护接收机免受发射机泄漏能量的损
3、坏 发射时,大部分能量传输到天线,通过TR1和TR2的小部分泄漏能量被假负载吸收 接收时,微弱信号通过TR1和TR2传输到接收机TR为宽带接收机保护放电管第12页/共64页雷达显示器A型和A/R型 PPI型 第13页/共64页一种典型的雷达系统原理框图第14页/共64页2 频率综合器 为雷达系统提供各种定时信号和相参频率信号 为发射机提供具有一定载频和波形的射频激励信号,为接收机提供本振和正交相位检波信号 是雷达系统实现接收与发射相参的关键第15页/共64页频率源分类 自激振荡源 晶体振荡器、腔体振荡器 介质振荡器、压控振荡器等 合成频率源直接模拟式:对基准频率进行各种各样的加减乘除间接模拟式
4、:利用模拟锁相环锁定VCO 来实现频率合成直接数字式:使用数字技术完成频率和波形的合成间接数字式:由数字锁相环构成,包含数字分频器和数字鉴相器第16页/共64页 模拟合成法:用振荡器(如VCO)和锁相环(PLL)等器件实现。生成信号的杂波成分多,频谱纯度低,频率分辨率与频率转换时间的矛盾始终难以解决; 数字合成法:具有频率转换时间短、频率分辨率和相位分辨率高、体积小等优点。第17页/共64页间接模拟合成法用振荡器(如VCO)和锁相环(PLL)等器件实现第18页/共64页数字合成法 存储器D/A产生一定波形信号 DDS产生一定波形信号DDS结构第19页/共64页DDS加锁相环 DDSfMf0第2
5、0页/共64页DDS加锁相环和倍频器 DDSfMfMfe02第21页/共64页频综主要指标频综主要指标有: 标称频率、频率精度、频率范围、输出信号带宽、频率间隔、频率捷变时间、频率稳定度、相位噪声、杂散、输出功率和波形种类等标称频率:频综输出信号的中心频率的标称值频率精度:频综输出频率在室温(25C )下相对于标称频率的偏差频率范围:频综输出信号频率的范围频率分辨率频率捷变时间:频综从一个频率跳变到另一个频率所需要的时间,该时间越短,频综的跳频速度越快第22页/共64页频率稳定度:在指定温度范围内频综输出频率相对于25C测量值的最大允许频率偏差,一般表示成相对值,频率稳定度分长期稳定度和短期稳
6、定度输出信号带宽指频综输出信号的3dB频域宽度相位噪声:表示振荡器频谱纯度的性能参数,通常定义为载波发生某一频率偏移时在1Hz带宽内的相对于载波的单边带功率密度,单位为dBc/Hz杂散:频综输出信号中包含不需要的非规则的随机的频率分量,单位为dBc谐波:单位为dBc第23页/共64页振荡器的输出频谱第24页/共64页第25页/共64页相位噪声和杂散频域测试结果 第26页/共64页相位噪声影响示意第27页/共64页锁相环相位噪声的计算 N为倍频系数, 为基准信号的相位噪声, 为锁相环路对输出信号的附加噪声 ()20 log()()rfNf ()rf 第28页/共64页3 天线 天线是一个导波和辐
7、射波的换能器。 在发射时,天线把发射机送来的高频电流变换成辐射波并将辐射能量集中到所要求方向的赋形波束内。 在接收时,天线接收回波信号中所含能量,把它转变为高频电流输送给接收机。 第29页/共64页圆抛物面天线三维立体方向图第30页/共64页切面方向图 第31页/共64页天线参数 方向图、主瓣宽度与副瓣电平 方向性系数 功率增益 有效口径与口径效率 极化 : 水平、垂直、(右、左)圆极化、椭圆极化 输入阻抗;一般雷达、通信设备所用天线的输入阻抗为 50DG0maxPPD AAea/50第32页/共64页n 驻波比(SWR)R为反射系数n 天线带宽:天线增益比在中心频率时的天线增益下降3分贝范围
8、内的频率范围 ,也有定义天线的驻波比不超过1.5的频率范围为天线的带宽 功率容量n 互调是由天线本身的非线性造成的,互调可分为二阶、三阶和三阶以上互调,三阶互调影响最大RRVSWR11天线参数(续)第33页/共64页半波振子天线及其方向图 第34页/共64页垂直八元阵方向图 第35页/共64页八木天线 图2-11 八木天线示意图具有结构轻巧、制作架设简单、经济适用等优点 第36页/共64页喇叭天线 喇叭天线结构简单,调整使用方便,可以作为独立的天线,更多作为其它天线的馈源第37页/共64页平板型天线 基站天线应用最为普遍的是平板型天线第38页/共64页抛物面反射器天线 反射面天线由馈源与反射构
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