《微波技术与天线（第四版）》（11章）第10章微波应用系统.pptxVIP

第 10 章 微波应用系统10. 1 基本概念和公式 10. 2 基本要求10.3 练 习 题10. 1 基本概念和公式10. 1. 1 雷达系统　1. 雷达系统的定义及构成　雷达( Radar )是英文无线电探测与测距(Radio　Detectionand　Ranging )的缩写。现代雷达系统一般由天馈子系统、射频收发子系统、信号处理子系统、控制子系统、显示子系统及中央处理子系统等组成,如图 10 1 所示。图 10 1 现代雷达系统的组成框图　　2. 雷达探测原理　电磁波具有幅度信息、相位信息、频率信息、时域信息及极化信息等多种信息。雷达利用从目标反射或散射回来的电磁波中提取相关信息,从而实现测距、测向、测速及目标识别与重建等目的。　1 )测距　设雷达与目标之间的距离为 s ,由发射机经天线发射的雷达脉冲,经目标反射后回到雷达,共走了 2 s 的距离,若能测得发射脉冲与回波脉冲之间时间间隔 Δ t ,则目标离雷达的距离为　2)测向 　天线波束按一定规律在要有哪些信誉好的足球投注网站的空间进行扫描以捕获目标,当发现目标时,停止扫描,微微转动天线,当接收信号最强时,天线所指的方向就是目标所在的方向。　3)测速 　当飞行目标向雷达靠近运动时,接收到的频率f 与雷达振荡源发出的频率f0 的频 差为式中,fd 称为多卜勒频移;vr 为飞行目标相对雷达的运动速度。　4)目标识别原理 　所谓的目标识别,就是利用雷达接收到的飞行目标的散射信号,从中提取特征信息并 进行分析处理,从而分辨出飞行目标的类别和姿态。目标识别的关键是目标特征信息的提 取,这涉及对目标的编码、特征选择与提取、自动匹配算法的研制等过程。　3.几种典型雷达系统 　1)单脉冲雷达 　单脉冲雷达采用的天线一般为卡塞格伦天线,其馈源为矩形多模喇叭。当天线完全对 准目标方向时,接收的电磁波在喇叭馈源中激发的电磁场只有主模 TE10模,当天线偏离目 标方向时,除主模外还会产生高次模,其中 TE20模会随着天线角度的变化而变化。对矩形 喇叭馈源,当目标在喇叭中心线右面时,喇叭右侧的能量等效为主模 TE10和高次模 TE20 两个模式分量的相加,而左侧是两个模式分量的相减,如图10 2所示,因此喇叭右侧的 能量较大而左侧较小;当目标在喇叭中心线左面时,激起的 TE20模极性与上述情形相反。 图 10 2 馈源口面不对称照射激起 TE10、TE20模　2)相控阵雷达 　相控阵雷达实际上是阵列天线的一种应用,它由为数众多的天线单元组成阵列,当馈 送给阵列天线单元的微波载波幅度与相位不同时,就得到不同的天线阵列辐射方向图。随 着时间的变化连续不停地改变单元之间的相位时,便能使形成的波束在一定的空间范围内 扫描。这就是称为“相控阵雷达”的原因　3)合成孔径雷达 　合成孔径雷达是一种相干多卜勒雷达,它分为不聚焦型和聚焦型合成孔径雷达。不聚 焦型合成孔径雷达的优点是利用雷达天线随运载工具的有规律运动而依次移动到若干位置 上,在每个位置上发射一个相干脉冲信号,并依次对一连串回波信号进行接收存储,存储 时保持接收信号的幅度和相位,当雷达天线移动一段相当长的距离L 后,合成接收信号就 相当于一个天线尺寸为L 的大天线收到的信号,从而提高了分辨率。　10.1.2 微波通信系统 　1.微波中继通信 　微波在空间是视距传播的。由于天线架设高度一般在100 m 以下,所以一般视距为 50km 左右。因此要利用微波进行远距离传输,必须在远距离的两个微波站之间设置许多 中间站(称为中继站),按接力的方式将信号一站一站传递下去,从而实现远距离通信,这 种通信方式就称为微波中继通信。　　2.微波中继转接方式 　1)三种常用的中继转接方式 　① 基带转接:在中继站首先将接收到载频为fI 的微波信号经混频变成中频信号,然 后经中放送到解调器,解调还原出基带信号,然后再对发射机的载波进行调制,并经微波 功率放大后,以载频fI 发射出去,如图10 3所示。图 10 3 基带转接的原理框图　② 中频转接:它是指在中继站将接收到载频为fI 的微波信号经混频变成中频信号, 然后经中放后直接上变频得到载频为fI 微波信号,最后经微波功率放大后发射出去。显 然它没有上下话路分离与信码再生的功能,只起到了增加通信距离的作用。　③ 微波转接:在中继站直接对接收到微波信号放大、变频后再经微波功率放大后直接 发射出去。　2)三种中继转接方式的特点及应用 　① 数字系统一般采用基带转接方式。它利用数字差错控制技术实现基带信号再生,从 而避免了噪声的沿站积累,将带再生技术的中继站称为再生中继站。设备较复杂。有时为 了简化设备、降低功耗,也可采用混合中继方式,即在两个再生中继站之间的一些中继站 采用中频转接或微波转接。 　② 对模拟系统由于基带电平变化积累,