雷达原理第7章角度测量ppt课件.ppt
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1、海纳百川,有容乃大以人为本,崇尚学术,追求卓越第 7 章 角度测量理解测角的基本原理;了解天线波束的扫描方法;主要内容及基本要求主要内容及基本要求以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目7.1测角概述确定目标的空间位置必须测距目标的方位角高低角(俯仰角)测角的物理基础(1)电波在均匀介质中传播的直线性(2)雷达天线的方向性直线性:理想情况 实际情况修正:近距离,远距离以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对
2、症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n方向性:半功率波束宽度(角度分辨率)副瓣电平(抗干扰性能)n雷达测角的性能评价n测角范围、测角速度、测角准确度或精度和角分辨力。n测量角坐标方法:振幅法,相位法n天线对准目标后才有明显的回波(天线扫描)以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重
3、视,已经展开了“精准扶贫”项目7.2 7.2 测角方法与比较测角方法与比较 7.2.1 7.2.1 相位法相位法测角测角1基本原理相位法测角方框图以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目设两高频信号为u1=U1cos(t-)u2=U2cos(t)本振信号为uL=ULcos(Lt+L)为两信号相位差;L为本振信号初相。uI1=UI1cos(-L)t-Lu2与uL差频得uI2=UI2cos(-L)t-Lu1和uL差频得 以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术
4、,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目相位法测角方框图以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目二极管相位检波器电路及矢量图(a)电路;(b)U2U1;(c)U2=1/2U1相位检波器两输入信号为u1=U1cos(t-)u2=U2cos(t-90)以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对
5、扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目当选取U2U1时,由矢量图(b)可知 故相位检波器输出电压为 当选取1/2U1=U2时以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目相位检波器输出特性(a)U2U1;(b)U2=1/2U1以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目2 测角测角误差与多值性误差与多值性采用读数精度高(d小)的相位计
6、。减小/d值(增大d/值)。当=0时测角误差d最小。的范围有一定的限制。减少误差的方法:以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目增大d/虽可提高测角精度,但会带来测角模糊三天线相位法测角原理示意图以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目7.2.2 振幅法测角1.最大信号法回波脉冲最大值,即为目标所在处特点:测量方法简单 信噪比高,
7、作用距离远 最强点不易判断,测量精度不高 (半功率角20),存在量化误差 不能用于自动测角 以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 2.2.等信号等信号法法等信号法测角(a)波束;(b)K型显式器画面以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目设天线电压方向性函数为F(),等信号轴OA的指向为0,则波束 1、2 的方向性函数可分别写
8、成:F1()=F(1)=F(+k-0)F2()=F(2)=F(-0-k)k为0与波束最大值方向的偏角。波束1接收到的回波信号u1=KF1()=KF(k-t),波束2收到的回波电压值u2=KF2()=KF(-k-t)=KF(k+t),t为目标方向偏离等信号轴0的角度。以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目处理方式 (1)比幅法根据比值的大小可以判断目标偏离0的方向,查找预先制定的表格就可估计出目标偏离0的数值。以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求
9、卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目(2)和差法:由u1及u2可求得其差值(t)及和值(t)()=u1()-u2()=KF(k-t)-F(k+t)在等信号轴=0附近,(t)=u1()+u2()=KF(k-t)+F(k+t)在0附近可近似表示为(t)2F(0)k归一化的和差值/正比于目标偏离0的角度t,故可用它来判读角度t以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目和差法测角以人为本
10、,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 等信号法的特点:(1)测角精度比最大信号法高(半功率角2)(2)可用于自动测角。(3)测试系统复杂(4)作用距离相对较小以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目7.3 天线波束的扫描方法7.3.1 波束形状和扫描方法1.扇形波束(a)地面雷达;(b)机载雷达余割平方形以人为本,崇尚学术,追求卓越以
11、人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 2.2.针状波束针状波束针状波束扫描方式(a)螺旋扫描;(b)分行扫描;(c)锯齿扫描以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目7.3.2 天线波束的扫描方法 1.机械性扫描机械性扫描移动反射体移动馈源整体移动以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到
12、病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目机械扫描特点:简单,机械惯性大,扫描速度慢以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目2.电扫描相位扫描法、频率扫描法、时间延迟法等。相位扫描法N元直线移相器天线以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目按等比级数求和并运用尤拉公式,容易看出,当=时,各分量同相相加,场强幅值
13、最大,显然以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目故归一化方向性函数为以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目图一维相扫天线简图以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 2.栅瓣问题栅瓣问题将与波束
14、指向0之间的关系式=(2/)d sin0代入式当(Nd/)(sin-sin0)=0,2,n(n为整数)时,分子为零,若分母不为零,则有F()=0。而当(d/)(sin-sin0)=0,2,n(n为整数)时,上式分子、分母同为零,由洛比达法则得F()=1,由此可知F()为多瓣状。以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目图7.15方向图出现栅瓣出现栅瓣将会产生测角多值性。以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对
15、症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目 3.3.波束宽度波束宽度(1)波束指向为天线阵面法线方向时通常波束很窄,较小,sind/)sin(d/)sin,上式变为 以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目2)波束扫描对波束宽度和天线增益的影响扫描时,波束偏离法线方向,00,因波束窄-0较小,sin-sin0=sin(-0)cos0-1-cos(-0)sin00越大,波束变得愈宽以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,
16、追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目移相器n(1)PIN二极管移相器n利用PIN二极管正反偏压下的阻抗变化配以一定电路可以实现不同的相移量。n特点:相移速度快,重量轻,体积小,设计灵活。n类型:模拟和数字。n(1)开关型(2)负载型(3)反射型以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n开关型原理:n利用PIN二极管的通断,改变微波信号的传输路径,取得不同的相位延时。以人为本
17、,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n3dB定向耦合器型n相移量很大,设计自由以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n负载型n利用PIN管正向反向偏置时不同的阻抗形成移相。n带宽比开关型要大,但是随着相移量的增加,其带宽会显著降低,不能用于大角度相移。PIN移相器的总体特点:频带较窄,插损大以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚
18、学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n(2)铁氧体移相器 其基本原理是利用外加直流磁场改变波导内铁氧体的导磁系数,因而改变电磁波的相速,得到不同的相移量。主要特点:承受功率高,插入损耗较小,带宽较宽,但是所需的激励功率较大,响应时间长,较为笨重。(3)数字移相器移相量不连续,便于控制。以人为本,崇尚学术,追求卓越以人为本,崇尚学术,追求卓越认识到了贫困户贫困的根本原因,才能开始对症下药,然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视,已经展开了“精准扶贫”项目n频率扫描频扫直线阵列改变输入信号频率f,则
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