loadingCHAPTER 1、空管监视技术
一、监视的概念
监视：为空中交通管理系统提供航空器和机场场面车辆的活动信息，是进行空中交通管理的基础。空中交通管制等运行单位利用监视信息判断、跟踪航空器和机场场面车辆位置，获取航空器和机场场面车辆识别信息,掌握航空器飞行轨迹和意图，调整航空器间隔及监视机场场面运行态势，提高空中交通安全的保障能力。
二、监视技术分类
1、独立非协作式监视
? 无需依靠机载电子系统，计算飞机二维位置 ? 监视者：独立，被监视者（目标）：被动 ? e.g.PSR 2、 独立协作式监视
? 提供计算的飞机三维位置和识别、机载参数等其他信息 ? 监视者：独立，被监视者（目标）：被动 ? e.g.SSR（A/C、S），MLAT 3、 非独立协作式监视
? 提供机载设备（GPS/INS）获得的位置信息和识别、机载参数等其他信息 ? 监视者：非独立，被监视者（目标）：主动（自动） ? e.g.ADS（A/C、B）
CHAPTER 2一次雷达（PSR）
一、工作原理及基本组成 1、工作原理
由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线, 再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光速(约3×10m/s)传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端
天线8
显示。
收发转换开关发射机发射的电磁波目标接收的电磁波R2、基本组成
噪声接收机信号处理机显示器二、优缺点 1、一次雷达优点：
? 非协作式：所有可以反射电磁波的物体都有可能被探测到 ? 独立：一次雷达不依赖于任何机载设备
2、 一次雷达缺点：
? 所有可以反射电磁波的物体都有可能被探测到，因此，不感兴趣的物体也可能被探
测到，如地面反射电磁波所形成的回波 ? 不能获取高度信息
三、任务（R、θ、v）
当雷达探测到目标后, 就要从目标回波中提取有关信息: 可对目标的距离和空间角度定位, 目标位置的变化率可由其距离和角度随时间变化的规律中得到，并由此建立对目标跟踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化，可测量目标形状的对称性。原理上，雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。
1、 目标斜距的测量（R）
雷达工作时, 发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲。如果在电磁波传播的途径上有目标存在, 那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达与目标之间, 它将滞后于发射脉冲一个时间tr。 我们知道电磁波的能量是以光速传
ctrR?播的, 设目标的距离为R, 则传播的距离等于光速乘上时间间隔, 即 2时间间隔, 单位为s; c为光速，c=3×10m/s
8
式中, R为目标到雷达站的单程距离, 单位为m; tr为电磁波往返于目标与雷达之间的
能测量目标距离是雷达的一个突出优点, 测距的精度和分辨力与发射信号带宽(或处理后的脉冲宽度)有关。脉冲越窄, 性能越好。
2、 目标角位置的测量(θ)
目标角位置指方位角或仰角, 在雷达技术中测量这两个角位置基本上都是利用天线的方向性来实现的。雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内, 当天线波束轴对准目标时, 回波信号最强, 如图实线所示。当目标偏离天线波束轴时回波信号减弱, 如图虚线所示。根据接收回波最强时的天线波束指向, 就可确定目标的方向, 这就是角坐标测量的基本原理。天线波束指向实际上也是辐射波前的方向。
目标图：角坐标测量
O3、 相对速度的测量（v）
有些雷达除确定目标的位置外, 还需测定运动目标的相对速度, 例如测量飞机或导弹飞行时的速度。当目标与雷达站之间存在相对速度时, 接收到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一个频移, 这个频移在物理学上称为多卜勒频移, 它的数值为 f?2vrd式中, fd为多卜勒频移，单位为Hz; vr为雷达与目标之间的径向速度，单位为m/s; λ为载波波长，单位为m。
当目标向着雷达站运动时, vr＞0, 回波载频提高; 反之vr ＜0, 回波载频降低。雷达只要能够测量出回波信号的多卜勒频移fd, 就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。
径向速度也可以用距离的变化率来求得, 此时精度不高但不会产生模糊。无论是用距离变化率或用多卜勒频移来测量速度, 都需要时间。观测时间愈长，则速度测量精度愈高。
多卜勒频移除用作测速外, 更广泛的是应用于动目标显示(MTI)、脉冲多卜勒(PD)等雷达中，以区分运动目标回波和杂波。
?4、 目标尺寸和形状
如果雷达测量具有足够高的分辨力, 就可以提供目标尺寸的测量。高分辨力雷达可以获得目标在距离和切向距离方向的轮廓(雷达成像)。
此外, 比较目标对不同极化波的散射场, 就可以提供目标形状不对称性的量度。复杂目标的回波振幅随着时间会变化。
四、一次雷达组成 1、雷达发射机
1） 作用：发射机为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号, 经馈线和收发开关由天
线辐射出去。 2） 组成结构（2种） （1） 单级振荡式发射机
? 简化版：
??Tr大功率射频振荡器至天线Tr定时信号脉冲调制器Tr电 源? 复杂版：
电源、控制、保护电路(d)预调器(a)定时器(b)发射机调制器(c)振荡器天线天线开关触发脉冲0预调脉冲Tr(a)t?(b)tt显示器接收机0调制脉冲0天线控制系统? 特点
? 简单、经济 ? 比较轻便
? 无法满足整机对发射机的较高要求
（2）主振放大式发射机
? 简化版：
主控振荡器固 体微波源射频放大链中间射频功率放大器输出射频功率放大器(c)射频脉冲0(d)t
? 特点
? ? ? ?
至天线脉冲调制器脉冲调制器脉冲调制器定时器电 源触发脉冲具有很高的频率稳定度 发射相位相参信号 采用频率合成技术 能产生复杂波形
? 两种发射机比较：
单级振荡式发射机与主振放大式发射机相比，最大的优点是简单、经济, 也比较轻便。实践表明, 同样的功率电平, 单级振荡式发射机大约只有主振放大式重量的1/3。因此, 只要有可能, 还是尽量优先采用单级振荡式方案。
但是, 当整机对发射机有较高要求时, 单级振荡式发射机往往无法满足而必须采用主振放大式发射机。
3） 信号指标 （1） 输出功率
? 峰值功率Pt
? Pt是指脉冲期间射频振荡的平均功率
? 注意：不要与射频正弦振荡的最大瞬功率相混淆
?
平均功率Pav
? Pav是指脉冲重复周期内输出功率的平均值
? 如果发射波形是简单的矩形脉冲列, 脉冲宽度为τ, 脉冲重复周期为Tr, 则有
Pav?Pt?Tr?Pt?fr式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。
（2） 雷达的工作比D
? D=τ/Tr=τfr
? 常规的脉冲雷达工作比的典型值为D=0.001, 但脉冲多卜勒雷达的工作比可达10
数量级, 甚至达10数量级。显然, 连续波雷达的D=1。
-1
-2
2、雷达接收机
1） 超外差式雷达接收机的组成
? 简化方框图
高频输入接收机保护器低噪声高频放大器混频器中频放大器(匹配滤波器)检波器视 频放大器至终端设备高 频 部 分本振? 主要组成部分
? 高频部分, 又称为接收机“前端”, 包括接收机保护器、低噪声高频放大器、
混频器和本机振荡器; ? 中频放大器, 包括匹配滤波器; ? 检波器和视频放大器。
2） 质量指标 （1）灵敏度
灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能接收的信号越微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。