同时波瓣法,单脉冲自动测角系统。即多个波瓣同时存在,理论上可以通过发射一个脉冲测得目标角度信息。
单脉冲自动测角系统,主要包括两种方法:
1.振幅和差式单脉冲
2.相位和差式单脉冲
以下介绍振幅和差式单脉冲相关内容
振幅和差式单脉冲,即通过对回波信号做和做差后获取一定信息,得到相关角度信息。其中信号的做和和做差的主要器件,如上图和差比较器简图。分为四个端口,1端,2端,端和
端,其中1和2端各接天线。
雷达发射过程
当雷达发射信号时,四端口情况为。发射信号送给,
无信号输出,1和2端输出等幅同向信号。
记1和2端输出信号的强度为 A ,1端天线方向图函数为,那么在1端天线方向图的作用下,输出信号则为
。记2端天线方向图函数为
,那么在2端天线方向图的作用下,输出信号则为
。
两天线分别输出的信号,在空间中叠加,可视为一个大的合成信号。可近似为,记
,则可进一步写为
。
雷达接收过程
当雷达接收信号时,四端口情况为。1端和2端接收输入信号,输出和信号,
输出差信号。由雷达发射过程论述有发射信号为
,则接收信号即为在发射信号上经过了传播过程的幅值衰减,记为
。再分别经过1端和2端的天线,根据相关方向图函数则分别为
和
。
端输出为1端和2端输入信号的差,在此处以2端信号减1端信号为例。则为
。记
,则可进一步写为
。
端为1端和2端输入信号的和,
。
理论分析
记以竖轴为中心的函数为,即图中虚线。记左边实线为1端天线的天线方向图函数,则可视为中间虚线向左时移了
,可写为
。同理2端天线方向图函数可写为
。
则有,
。
将在
处展开泰勒展开,并取近似保留前两项,可得
,同理
。
则进一步,
。
则有
,简记为
。
端有
,简记为
。
差端与和端相比有。其中等式左边比值可由雷达相关元件测得。右边中的方向图函数已知,
为天线波束中心与等信号轴的差角也是已知的。
则可求得目标角度方位。
系统组成
上图中的和
端,分别为理论分析中的相关信号。中放G的作用是中频信号增益。AGC为自动增益控制,控制中放输出为某一固定阈值附近,当输出大于阈值的时候,AGC控制中放增益减小,使得输出减小,向固定阈值靠近,反之同理。
如果AGC控制经中放的输出在阈值1附近的话,则中放增益可设为
,此时
线路的中放输出则为
乘
,即
。这里便得出了理论分析最后求
等式的左边。
同时路的中放输出信号带有2端和1端差信号的相位信息的信号和
路的中放输出带有2端和1端和信号的相位信息的信号,都进入相位检波器,如果两相位信息同相,则
为正,反之为负,
的正负表征了目标方位是在等信号轴的左边还是右边。
给雷达提供目标方位的角度数值,
提供目标方位的角度方向,这样就可以在二维平面上进行方位追踪,进一步使用四天线,分别部署在两个平面上,则可以对目标进行方位角和俯仰角的三维追踪。