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第六讲 数字中频系统应用实例 电子科技大学：王洪 二次雷达原理介绍 二次雷达天线原理介绍 二次雷达雷达方程式介绍 二次雷达位置测量原理介绍 二次雷达收发射机基本结构介绍 二次雷达数据录取和目标显示原理介绍 单脉冲二次雷达 二次雷达存在的一些问题和相应解决方法 典型二次雷达系统设备组成 二次雷达简介 二次雷达最初的设计目的是用于战时的敌我识别。 60年代初ICAO制定了二次雷达系统的国际标准。1969年提出了单脉冲技术，但直到1983年整套系统才真正投入实际应用。80年代中，国际民航组织给出了S模式的技术标准。 二次雷达的一次目标定位通过两次有源辐射来完成。它能提供目标识别码，高度，方位，距离等重要参数。 二次雷达天线原理介绍 二次雷达天线原理介绍 天线的功能是通过建立一个把能电信号转变成电磁波的结构来实现的，天线通过时变电流在其周围产生一个电磁场来实现电信号传输，接收天线的工作过程正好相反。在许多场合需要使用方向性图较尖锐和增益较高的天线，如点对点通信和雷达，解决的方法是用某种弱方向性的天线按一定的方式排列起来组成天线阵。 天线阵又称为阵列天线或离散天线，用以组成天线阵的天线叫做天线元。由于离散阵列天线各单元的间距、激励幅度和相位可以进行控制以满足不同的方向性需求，如形成所需的方向图、实现扫描或其他的特殊功能，因此得到广泛应用，航管二次雷达就是采用阵列天线 二次雷达天线原理介绍 现代二次雷达天线多采用大口径垂直天线LVA（Large Vertical Aperture Antenna），属开放式阵列天线结构，阵面的孔径为8米×1.8米。主要由35个架构于铝质脊梁上的辐射振子组成，射频馈线和功率分配网络密封于脊梁中，垂直辐射振子之间的寄生辐射柱起机械支撑和聚焦前向辐射的作用。每一根辐射振子包含了一个印刷电路板，该印刷电路板上刻了12个偶极子以及用于控制发射和接收信号的幅度和相位的分配网络。这些振子通过汇电环组件，以中心振子（第18根）为对称，两两连接。背面辐射柱由4个偶极子组成，它与中心振子一起，共同形成控制波束。汇电环采用微带线技术制作的，用于以1060MHz波长的1/4为步进进行延迟，选择1060MHz是因为它是1030MHz和1090MHz的中间值。 二次雷达天线原理介绍 二次雷达天线原理介绍 振子分为两组，外围部分和中置部分。在中置部分，从第10个振子到第26个振子，以第18个振子（中心振子）为对称，两两使用一个汇电环，比如17和19使用一个汇电环，16和20使用一个汇电环，一共有8个这样的汇电环，它们包含于中心分路器中（Centre Splitter）。中置部分的振子分配了更大部分的功率，主要负责和询问波束的形成。 外围部分的振子包括左右两处，分别是1到9和27到35，它们分别接到两个外分路器中（Outer Splitter），最后通过同一个汇电环连接。外围部分的振子分配的功率比中置部分的振子要小，作用是使得主波束的旁瓣尽可能小，另外还有一个相对小点的作用是改善控制波束的形状。询问/和波瓣用于发射P1、P3脉冲，在半功率水平波束宽度为2.45°，峰值增益至少27dB，旁瓣低于峰值功率26dB以上。 二次雷达天线原理介绍 处于中心位置的第18个振子用于形成控制波束，它有自己的连接网络。控制波束是由装于天线背面的屏蔽器里的4个偶极子和中心垂直辐射振子来产生的。除主瓣方向有一个迅速的凹陷外，基本成一圆形波束形状。还有一小部分控制波束能量通过外分路器送到外围垂直振子，它的相位与主波束的信号相位相反，作用是使控制波束在主波束方向的凹陷更迅速 。 二次雷达天线原理介绍 二次雷达雷达方程式介绍 雷达的最基本任务是探测目标并测量其坐标，作用距离是雷达的重要性能指标，作用距离取决于雷达本身的性能，其中有发射机、接收机、天线等分机的参数，同时又和目标的性质及环境因素有关，雷达方程集中反映了与雷达探测距离有关的因素或环境特性变化时相对距离变化的规律。和一次雷达不同，二次雷达是靠两次有源辐射（询问机和应答机）完成目标定位，所以每个辐射源属于单程传输，同样的辐射功率，它比一次雷达作用距离远，二次雷达方程分成上行（询问）方程和下行（应答）方程。 二次雷达雷达方程式介绍 上行方程 设地面询问机的发射功率为PI，二次雷达天线的询问波瓣的增益为GI，则距离地面询问机天线斜距R处的功率密度为： 上述方程应考虑到如下的损耗： 询问机的发射功率向天线传输过程的损耗L，它主要包括传输电缆和旋转铰链的损耗。 天线波束在-3dB点之间假设为高斯型波束，由于天线增益不同引起的天线调制损耗La。 大气吸收衰减Lp，大气的吸收衰减和大气的密度以及传播的距离有关。 二次雷达雷达方程式介绍 应答机天线截获功率的有效面积为At，则应答机