机载相控阵火控雷达的技术特征及干扰研究分析论文.docx

机载相控阵火控雷达的技术特征及干扰研究分析论文机载相控阵火控雷达的技术特征及干扰研究分析全文如下：机载火控雷达的主要作用是测定目标的空间位置，提供给火控系统，通过制导武器对目标实施攻击。相控阵机载火控雷达是采用相控阵天线的机载火控雷达。它是一种电子扫描雷达，由计算机控制，用电子的方法实现天线波束指向在空间的转动或扫描的电扫雷达系统，克服了机械扫描雷达惯性延迟的不足，波束灵活，能迅速而精确地控制和变换波束形状、数目和扫描图形，使得机载相控阵火控雷达实现了同时多目标跟踪和攻击、同时多功能和低截获概率能力，并降低了的自身的雷达截面积，可提高飞机的作战能力和战场生存能力。1相控阵天线原理相控阵天线有多种形式，如线阵、平面阵、圆阵、圆柱形阵列、球形阵和共形阵等，但都是从阵列天线发展起来的。阵列天线通常由多个偶极子天线单元组成，偶极子天线具有近似的无方向性天线方向图，天线增益很低，在自由空间内增益只有6dB左右，为了获得较高的增益，将多个偶极子天线单元按一定的规则排列在一起，形成一个大的阵列天线。N个带有移相器的相同单元的线性阵列天线，相邻单元间隔为d。与直线阵相垂直的方向为天线阵的法线方向，称为“基本轴”。设各单元移相器输入端均为等幅同相馈电，且馈电相位为零。各个移相器能够对馈入信号产生0～2π的相移量，按单元序号的增加其相移量依次为Ф1、Ф2、Ф3、…、ФN-1、ФN。(1)当目标处于天线阵法线方向时，要求天线波束指向目标，即波束峰值对准目标。由阵列天线的原理可知，只要各单元辐射同相位的电磁波，则波束指向天线阵的法线方向。根据阵列天线这一结论，若对相控阵天线中各个移相器输人端同相馈电，那么，各个移相器必须对馈人射频信号相移相同数值(或均不移相)，才能保证各单元同相辐射电磁波，从而使天线波束指向天线阵的法线方向。换句话说，各个移相器的相移量，应当使相邻单元间的相位差均为零，天线波束峰值才能对准天线阵的法线方向。(2)在目标位于偏离法线方向一个角度θ0时，若仍要求天线波束指向目标，则波束扫描角(波束指向与法线方向间的夹角)也应为θ0。倘若波束指向与电磁波等相位面垂直，即波束扫描一个θ0角度，则电磁波等相位面也将随之倾斜、见图中M′M方向，它与线阵的夹角也为θ0。这时，各单元就不应该是同相辐射电磁波，而需要通过各自的移相器，对馈入射频信号的相位进行必要调整。首先讨论单元1与单元2的移相器对馈入射频信号的相移情况。假设单元1与单元2的移相器分别对馈入的射频信号相移了Ф1和Ф2，那么单元1辐射的电磁波到达等相位M′点的相位为Ф1，而单元2辐射的电磁波由于在空间多行程一段距离AB，故到达等相位面时的相位为：φ2=2π/λ·d·sinθ0根据等相位条件，在等相位面上则有：φ1=φ2=2π/λ·d·sinθ0设两单元的相位差为Ф，上式可写成：φ=φ2-φ1=2πλ·d·sinθ0即两单元的相位差Ф，补偿了两单元波程差引起的相位差，使得两单元辐射的电磁波在θ0方向能够同相相加，得到最大值，即波束指向了θ0方向。同样的分析可以得出单元2与单元3之间的相位差也为Ф：φ1=φ3=2π/λ·d·sinθ0依此类推，任意两单元的相位差都相同。这就是说，通过移相器的调整，使得各单元辐射电磁波的相位按其序号依次导前一个Ф，分别为Фb、Ф2=Ф1+Ф、Ф3=Ф1+2Ф、…、ФN=Ф1+﹙N-1﹚Ф，使电磁波的等相位面向左倾斜，波束方向偏离天线阵法线方向向左一个θ0角度。同理，通过移相器的调整，若各单元辐射电磁波的相位按其序号的增加依次滞后一个Ф，分别为Ф1、Ф2=Ф1-Ф、Ф3=Ф1-2Ф、…、ФN=Ф1-﹙N-1﹚Ф，则电磁波的等相位面向右倾斜，波束指向偏离天线阵的法线方向向右一个θ0角。由前面的公式可得出θ0与Ф的定量关系为：θ0=arcsin(λφ/2πd)此式表明，在雷达工作波长与单元之间的间距d一定的情况下，波束指向角θ0随Ф而变化。只要控制移相器使各单元间产生相同的相移增量，并且其大小和正负又是可变的，则波束就可以在范围内扫描。简单来说，控制移相器对馈入射频信号产生的相移，即可改变电磁波等相位面的位置，从而改变天线波束的指向，达到扫描的目的。这就是相控阵天线实现电扫描的基本原理。2相控阵雷达技术特征2.1天线波束快速扫描能力天线波束快速扫描能力是相控阵雷达主要技术特点。这一特点来自于阵列天线中各天线单元通道内信号传输相位的快速变化能力。正是由于相控阵天线的波束快速扫描的技术特点使得相控阵火控雷达具有高搜索数据率、高跟踪数据率、多目标搜索与跟踪、实现多种雷达的功能。2.2天线波束形状捷变能力天线波束形状捷变能力是指相控阵天线波束形状的快速变化能力。天线波束形状捷变能力使相控阵天线可快速实现波束赋形和实现空时二维自适应处理(STAP)。空时二维自适应处理(ST