雷达对抗原理第三章优秀PPT.ppt

《雷达对抗原理第三章优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《雷达对抗原理第三章优秀PPT.ppt（37页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、测测 向向 技技 术术频域取样频域取样频域变换频域变换频域依次取样频域依次取样频域同时取样频域同时取样测频方法测频方法搜寻式超外差接收机搜寻式超外差接收机射频调谐晶体视放接收机射频调谐晶体视放接收机多波道晶体视放接收机多波道晶体视放接收机信道化接收机信道化接收机频率频率相位变更相位变更频率频率时间变更时间变更频率频率空间变更空间变更频率频率幅度变更幅度变更比相法瞬时接收机（瞬时测频接收机）比相法瞬时接收机（瞬时测频接收机）压缩接收机压缩接收机声光接收机声光接收机多波段比幅接收机多波段比幅接收机空域取样空域取样空域变换空域变换空域依次取样空域依次取样空域同时取样空域同时取样测向方法测向方法最大振

2、幅法测向最大振幅法测向等信号法测向等信号法测向透镜馈电的多波束线阵测向透镜馈电的多波束线阵测向透镜馈电的多波束圆阵测向透镜馈电的多波束圆阵测向方位方位相位变更相位变更方位方位幅度变更幅度变更相位干涉仪测向相位干涉仪测向线性相位多模圆阵测向线性相位多模圆阵测向全向振幅比较法测向全向振幅比较法测向测向的主要技术指标测向的主要技术指标测角精度和角度辨别率测角精度和角度辨别率测角范围、瞬时视野测角范围、瞬时视野角度搜寻概率和搜寻时间角度搜寻概率和搜寻时间测向系统灵敏度测向系统灵敏度 测向系统灵敏度是指测向系统天线口面上能够正常测向的最小输入信号功率密度测向系统灵敏度是指测向系统天线口面上能够正常测向的

3、最小输入信号功率密度D(D(单位为单位为dBm/m2)dBm/m2)测向的基本方法测向的基本方法n n测向原理分类测向原理分类n n 振幅法测向、相位法测向振幅法测向、相位法测向n n波束扫描分类波束扫描分类n n 依次波束、同时波束依次波束、同时波束测向的基本方法测向的基本方法n n振幅法测向振幅法测向n n 依据测向天线系统侦收信号的相对幅度大依据测向天线系统侦收信号的相对幅度大小确定信号的到达角（小确定信号的到达角（DOA）。）。n n相位法测向相位法测向n n 依据测向天线系统侦收同一信号的相对相依据测向天线系统侦收同一信号的相对相位差确定信号到达角。位差确定信号到达角。振幅法测向振幅

4、法测向n n最大信号法最大信号法n n 接受波束扫描体制或多波束体制，以侦收接受波束扫描体制或多波束体制，以侦收到信号最强方向作为信号所在方向。到信号最强方向作为信号所在方向。n n等信号法等信号法n n 主要用于对辐射源的跟踪，测向精度高，主要用于对辐射源的跟踪，测向精度高，但测向范围小。但测向范围小。n n比较信号法比较信号法n n 接受多个不同波束指向的天线，覆盖确定接受多个不同波束指向的天线，覆盖确定空域，依据各天线侦收同一信号的相对幅度大空域，依据各天线侦收同一信号的相对幅度大小确定信号所在方向。小确定信号所在方向。振幅法测向振幅法测向 图图31 波束搜寻法测向的原理波束搜寻法测向的

5、原理搜寻速度搜寻速度n n慢速牢靠搜寻慢速牢靠搜寻n n 1、在雷达天线扫描一周的时间内，侦察、在雷达天线扫描一周的时间内，侦察天线只扫描一个波束宽度。天线只扫描一个波束宽度。n n 2、在雷达天线指向侦察天线的时间内，、在雷达天线指向侦察天线的时间内，至少接收到至少接收到Z个连续的雷达放射脉冲。个连续的雷达放射脉冲。n n快速牢靠搜寻快速牢靠搜寻n n 1、在雷达天线扫描一个波束宽度时间、在雷达天线扫描一个波束宽度时间内，侦察天线至少扫描一周。内，侦察天线至少扫描一周。n n 2、在侦察天线指向雷达的时间内，至少、在侦察天线指向雷达的时间内，至少接收到接收到Z个连续的雷达放射脉冲。个连续的雷

6、达放射脉冲。消退雷达天线扫描影响的消退雷达天线扫描影响的搜寻法测向系统搜寻法测向系统 具有协助天线对消的搜寻法测向系统具有协助天线对消的搜寻法测向系统具有协助天线对消的搜寻法测向系统具有协助天线对消的搜寻法测向系统（a)a)系统组成；系统组成；系统组成；系统组成；（b b）A A、B B天线方向图天线方向图天线方向图天线方向图n nA A、B B两支路收到的信号两支路收到的信号两支路收到的信号两支路收到的信号n经混频、对数中放输出的电压经混频、对数中放输出的电压n经减法器对消输出的电压经减法器对消输出的电压FR(t)、FA(t)分别为侦察天线和雷达天线的扫描函数，分别为侦察天线和雷达天线的扫描

7、函数，A(t)为脉冲包络函数为脉冲包络函数全向振幅单脉冲测向技术全向振幅单脉冲测向技术n n全全全全向向向向振振振振幅幅幅幅单单单单脉脉脉脉冲冲冲冲测测测测向向向向技技技技术术术术接接接接受受受受NN个个个个相相相相同同同同方方方方向向向向图图图图函函函函数数数数的的的的F()F()天天天天 线线线线，匀匀匀匀 整整整整 布布布布 设设设设 在在在在 360360方方方方 位位位位 内内内内。相相相相 邻邻邻邻 天天天天 线线线线 的的的的 张张张张 角角角角S=360/NS=360/N，各天线的方位指向分别为，各天线的方位指向分别为，各天线的方位指向分别为，各天线的方位指向分别为 n n F

8、i()=F(-iS)i=0,N-1 (315)Fi()=F(-iS)i=0,N-1 (315)n n 每每每每个个个个天天天天线线线线接接接接收收收收的的的的信信信信号号号号经经经经过过过过各各各各自自自自振振振振幅幅幅幅响响响响应应应应为为为为KiKi的的的的接接接接收收收收通通通通道道道道,输出脉冲的对数包络信号输出脉冲的对数包络信号输出脉冲的对数包络信号输出脉冲的对数包络信号n n si(t)=lg si(t)=lgKiF(-iS)A(t)KiF(-iS)A(t)i=0,N-1 (316)i=0,N-1 (316)四天线全向振幅单脉冲测向原理图四天线全向振幅单脉冲测向原理图四天线全向振幅

9、单脉冲测向原理图四天线全向振幅单脉冲测向原理图（a)a)系统组成（系统组成（系统组成（系统组成（b b）四天线方向图）四天线方向图）四天线方向图）四天线方向图相邻比幅法n n假设天线方向图对称，假设天线方向图对称，假设天线方向图对称，假设天线方向图对称，F()=F(-)F()=F(-)，当雷达方向位于随意，当雷达方向位于随意，当雷达方向位于随意，当雷达方向位于随意两天线之间，且偏离两天线等信号方向的夹角两天线之间，且偏离两天线等信号方向的夹角两天线之间，且偏离两天线等信号方向的夹角两天线之间，且偏离两天线等信号方向的夹角 时，对应时，对应时，对应时，对应通道输出信号通道输出信号通道输出信号通道

10、输出信号S1(t),S2(t)S1(t),S2(t)分别为分别为分别为分别为n n S1(t)=lg S1(t)=lgK1F(S/2-)A(t)K1F(S/2-)A(t)n n S2(t)=lg S2(t)=lgK2F(S/2+)A(t)K2F(S/2+)A(t)n n 相减后以分贝相减后以分贝相减后以分贝相减后以分贝(dB)(dB)为单位的对数电压比为单位的对数电压比为单位的对数电压比为单位的对数电压比R R为为为为n n 假如假如假如假如F()F()函数在区间函数在区间函数在区间函数在区间-S-S，SS内具有单调性，就可内具有单调性，就可内具有单调性，就可内具有单调性，就可确定目标方向。确

11、定目标方向。确定目标方向。确定目标方向。n n例如：例如：例如：例如：n n r r为为为为F()F()的半功率波束宽度的半功率波束宽度的半功率波束宽度的半功率波束宽度n n 当当当当K1=K2K1=K2时时时时,可得可得可得可得n n对对对对rr、SS和和和和R R求全微分求全微分求全微分求全微分,可以得到角度测量时的系统误差可以得到角度测量时的系统误差可以得到角度测量时的系统误差可以得到角度测量时的系统误差ddn n r r越小则各项误差的影响也越小，这是由于波束越窄测越小则各项误差的影响也越小，这是由于波束越窄测越小则各项误差的影响也越小，这是由于波束越窄测越小则各项误差的影响也越小，这

12、是由于波束越窄测向的斜率越高的原因。向的斜率越高的原因。向的斜率越高的原因。向的斜率越高的原因。全方向比幅法（NABD）n n对称天线函数对称天线函数对称天线函数对称天线函数F()F()可绽开傅氏级数可绽开傅氏级数可绽开傅氏级数可绽开傅氏级数:用用用用权权权权值值值值cos(cos(i iS S)，s si in(n(i iS S)，i i=0,=0,NN-1-1，对对对对各各各各天天天天线线线线输出信号取加权和：输出信号取加权和：输出信号取加权和：输出信号取加权和：简化后得：简化后得：简化后得：简化后得：n n当天线数量较大时当天线数量较大时当天线数量较大时当天线数量较大时,天线函数的高次绽

13、开系数很小天线函数的高次绽开系数很小天线函数的高次绽开系数很小天线函数的高次绽开系数很小再次简化后：再次简化后：再次简化后：再次简化后：n n利用利用利用利用C(),S()C(),S()可无模糊地进行全方位测向可无模糊地进行全方位测向可无模糊地进行全方位测向可无模糊地进行全方位测向n n由于高斯函数的周期绽开式收敛较快由于高斯函数的周期绽开式收敛较快由于高斯函数的周期绽开式收敛较快由于高斯函数的周期绽开式收敛较快,在同样波束宽度下在同样波束宽度下在同样波束宽度下在同样波束宽度下,高斯函数的测向误差小于半余弦函数高斯函数的测向误差小于半余弦函数高斯函数的测向误差小于半余弦函数高斯函数的测向误差小

14、于半余弦函数;n n由于宽波束的绽开式收敛较快由于宽波束的绽开式收敛较快由于宽波束的绽开式收敛较快由于宽波束的绽开式收敛较快,所以宽波束时的测向误差所以宽波束时的测向误差所以宽波束时的测向误差所以宽波束时的测向误差小于窄波束时的测向误差。小于窄波束时的测向误差。小于窄波束时的测向误差。小于窄波束时的测向误差。n nNABDNABD测向时也应适当地选择天线方向图函数和波束宽度。测向时也应适当地选择天线方向图函数和波束宽度。测向时也应适当地选择天线方向图函数和波束宽度。测向时也应适当地选择天线方向图函数和波束宽度。(a)高斯、半余弦两高斯、半余弦两种天线方向图函数种天线方向图函数(b)6元高斯天线

15、比元高斯天线比幅测向的误差曲线幅测向的误差曲线(c)6元半余弦天线元半余弦天线比幅测向误差曲线比幅测向误差曲线多波束测向多波束测向多波束测向的原理示意图多波束测向的原理示意图罗特曼透镜馈电多波束原理图罗特曼透镜馈电多波束原理图罗特曼透镜馈电多波束原理图罗特曼透镜馈电多波束原理图罗特曼透镜馈电多波束原理图n 当当平平面面电电磁磁波波由由方方向向到到达达天天线线阵阵时时,各各天天线线阵阵元的输出信号为元的输出信号为 d为相邻天线的间距。为相邻天线的间距。连连接接各各天天线线阵阵元元到到聚聚焦焦区区的的可可变变长长度度馈馈线线等等效效电电长长度度为为Li,对应的相移量为对应的相移量为(334)由聚焦

16、区口由聚焦区口i到输出口到输出口j的等效路径长度为的等效路径长度为di,j,相移量为相移量为n n 罗特曼透镜通过对测向系统参数罗特曼透镜通过对测向系统参数 的设计和调整，使的设计和调整，使j输出口的天线振幅方向图函数输出口的天线振幅方向图函数Fj()近似为近似为 从而使从而使N个输出口具有个输出口具有N个不同的波束指向个不同的波束指向 。相位法测向相位法测向n n测角范围测角范围测角范围测角范围短基线短基线短基线短基线n n测角精度测角精度测角精度测角精度长基线长基线长基线长基线n n解决的方法：多基线相位干涉仪解决的方法：多基线相位干涉仪解决的方法：多基线相位干涉仪解决的方法：多基线相位干

17、涉仪图图311 一维三基线相位干涉仪测向的原理一维三基线相位干涉仪测向的原理n n四四四四天天天天线线线线接接接接收收收收的的的的信信信信号号号号经经经经过过过过各各各各信信信信道道道道接接接接收收收收机机机机(混混混混频频频频、中中中中放放放放、限限限限幅幅幅幅器器器器),),送送送送给给给给三三三三路路路路鉴鉴鉴鉴相相相相器器器器。其其其其中中中中“0”“0”信信信信道道道道为为为为鉴鉴鉴鉴相相相相基基基基准准准准。三三三三路路路路鉴鉴鉴鉴相相相相器器器器的的的的6 6路路路路输输输输出出出出信信信信号号号号分别为分别为分别为分别为n n sin1,cos1,sin 2,cos2,sin

18、3,cos3,sin1,cos1,sin 2,cos2,sin 3,cos3,n n n n在忽视三信道相位不平衡误差的条件下在忽视三信道相位不平衡误差的条件下在忽视三信道相位不平衡误差的条件下在忽视三信道相位不平衡误差的条件下,(344)n n比幅法测向主要问题：比幅法测向主要问题：各信道幅度各信道幅度各信道幅度各信道幅度匹配匹配匹配匹配问题问题问题问题 各信道放大器、检波器之间的幅度平衡问题。各信道放大器、检波器之间的幅度平衡问题。各信道放大器、检波器之间的幅度平衡问题。各信道放大器、检波器之间的幅度平衡问题。n n相位干涉仪测向主要问题：相位干涉仪测向主要问题：不不不不能能能能同时对多信

19、号测向同时对多信号测向同时对多信号测向同时对多信号测向阵列测向技术阵列测向技术n n阵列信号处理最主要的两个探讨方向：阵列信号处理最主要的两个探讨方向：n n n n 自适应空域滤波（自适应阵列处理）自适应空域滤波（自适应阵列处理）n n 数字波束形成（数字波束形成（DBF)n n 空间谱估计空间谱估计n n 利用阵列对信号空域参数估计，重点到达角利用阵列对信号空域参数估计，重点到达角（DOA）估计）估计空间谱估计空间谱估计n n子空间分解类算法（子空间分解类算法（20世纪世纪70年头末）年头末）n n 通过对阵列接收数据的数学分解（特征分通过对阵列接收数据的数学分解（特征分解等），将接收数据

20、分为两个相互正交的子空解等），将接收数据分为两个相互正交的子空间（信号子空间和噪声子空间）。利用子空间间（信号子空间和噪声子空间）。利用子空间的正交特性构造出的正交特性构造出“针状针状”空间谱，提高算法空间谱，提高算法的辨别率。的辨别率。n n 多重信号分类（多重信号分类（MUSIC）算法（噪声子空间）算法（噪声子空间类算法）类算法）n n 旋转不变子空间（旋转不变子空间（ESPRIT)算法（信号子空间算法（信号子空间类算法）类算法）n n子空间拟合类（子空间拟合类（20世纪世纪80年头后期）年头后期）n n 子空间拟合类算法可归结为多维参数的优子空间拟合类算法可归结为多维参数的优化问题。化问

21、题。n n 最大似然（最大似然（ML）n n 方向估计的似然函数式非线性的，求解其方向估计的似然函数式非线性的，求解其最优解须要实行多维搜寻，运算量巨大。最优解须要实行多维搜寻，运算量巨大。n n 加权空间拟合（加权空间拟合（WSF）n n 多维多维MUSIC（MD-MUSIC)n n 虽然子空间拟合算法有计算量大的缺点，虽然子空间拟合算法有计算量大的缺点，但与子空间分解类算法相比，估计性能优良，但与子空间分解类算法相比，估计性能优良，尤其在低信噪比、小快拍数据状况下，比子尤其在低信噪比、小快拍数据状况下，比子空间分解类算法估计性能好很多。另外空间分解类算法估计性能好很多。另外ML、WSF在相

22、干源状况下仍能有效估计。在相干源状况下仍能有效估计。n n测向须要在几个因素之间折中：精度、灵敏度和测向须要在几个因素之间折中：精度、灵敏度和测向须要在几个因素之间折中：精度、灵敏度和测向须要在几个因素之间折中：精度、灵敏度和速度。速度。速度。速度。n n接受相位干涉仪的方法，既可以是单脉冲的，也接受相位干涉仪的方法，既可以是单脉冲的，也接受相位干涉仪的方法，既可以是单脉冲的，也接受相位干涉仪的方法，既可以是单脉冲的，也可以实现确定程度的积累。测向要确保全方位，可以实现确定程度的积累。测向要确保全方位，可以实现确定程度的积累。测向要确保全方位，可以实现确定程度的积累。测向要确保全方位，天线很可

23、能是全向的，于是灵敏度不是很高，可天线很可能是全向的，于是灵敏度不是很高，可天线很可能是全向的，于是灵敏度不是很高，可天线很可能是全向的，于是灵敏度不是很高，可以用高灵敏度的监视接收机引导。以用高灵敏度的监视接收机引导。以用高灵敏度的监视接收机引导。以用高灵敏度的监视接收机引导。n n须要记住的一个原则是，测向精度往往是须要用须要记住的一个原则是，测向精度往往是须要用须要记住的一个原则是，测向精度往往是须要用须要记住的一个原则是，测向精度往往是须要用速度或时间来速度或时间来速度或时间来速度或时间来 换取换取换取换取 的。的。的。的。一个测向设备的界面一个测向设备的界面 n n测向设备可以是很小的，下图是测向设备可以是很小的，下图是11300兆兆的整个设备的一个照片，该设备的天线阵的整个设备的一个照片，该设备的天线阵直径为直径为1.2米，所运用的接收机为米，所运用的接收机为EB200，图，图形终端是一个商用的笔记本计算机。把设形终端是一个商用的笔记本计算机。把设备移到另一辆车上去，大约须要备移到另一辆车上去，大约须要15分钟。分钟。测向设备一例测向设备一例测向的一种界面测向的一种界面