双基地雷达

《双基地雷达》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双基地雷达（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、茶话双基地雷达姓名：刘玉敬 学号：20090812211.双基地雷达定义双基地雷达采用两个相距颇远的基地，其中一个放置发射机，另一个放置相应的接 收机。其目标检测与单基地雷达类似，即发射机照射目标、接收机检测和处理目标回波。 目标定位也与单基地雷达类似，但更复杂：为求解发射机-目标-接收机三角形（双基地 三角形），需要信号传播总时间、接收机的正交角测量及对发射机位置的一些估计。由 于站址分开，因此可能再加上副瓣对消，对直达路径发射信号提供足够的空间隔离度。 双基地雷达常采用CW波形。在如图1所示的xy平面上给出了双基地雷达的坐标系和参数的定义。该平面有时 也称为双基地平面。双基地三角形处在双基

2、地平面内。发射机和接收机间的距离L称为 基线距离或简称基线。兔和r分别是发射机和接收机的视角，它们也被称做到达角 （AOA）或视线角（LOS）。双基地角卩=0T-0R，也称交角或散射角。用卩来计算与目标 相关的参数及用兔或r来计算与发射机或接收机相关的参数是很方便的。图1两维的双基地雷达正北坐标系若以发射基地和接收基地为焦点做椭圆，那么椭圆在目标处的切线和双基地角的平 分线垂直，这是一个很有用的关系。该椭圆就是距离等值线。在双基地“足迹”内，即在 发射波束和接收波束的交叠区内，该切线是距离等值线的一个好的近似。单基地雷达和双基地雷达可以从几何关系上加以区分。若设定L=0或Rt=Rr和卩=0，T

3、 R则可等效为单基地雷达。2.双基地雷达方程双基地雷达距离方程的推导和单基地雷达距离方程的推导完全类似。双基地雷达的 最大作用距离为(1)PG G 皿 F2F2、(R R )= (T TR珀予_R)1/2T R max (4兀)3KTB (S/N) L L式中，rt为发射机至目标的距离；rr为接收机至目标的距离；PT为发射功率；gt为发s nm i n T R射天线功率增益；Gr为接收天线功率增益；九为波长；为双基地雷达目标截面积；Ft 为发射机至目标路径的方向图传播因子；Fr为目标至接收机路径的方向图传播因子；K为玻耳兹曼常数;T为接收系统噪声温度;B为接收机检波前的滤波器噪声带宽;（S/N

4、）. snmin为检波所需的信噪功率比；lt为不含在其他参数在内的发射系统损耗（1）； lr为不含 在其他参数在内的接收系统损耗（1）。若Q =Q、L L = L和R 2 R 2 = R 4，则式（1）对应于单基地雷达距离方程。此处采 M BT R MT R M用式（1）是因为它更清晰地阐明了信噪比等值曲线（卡西尼卵形线）的通用性和其他 一些几何关系。式（1）的右边就是双基地最大作用距离常数K。取（RTRR）max=k，式（1）就是最大距离卡西尼卵形线。只需简单地去掉（rtrr）和（s/n） 的下标max 和min,就可估算在任意RT和Rr距离上的信噪功率比。由式（1）得到的（S/N） 为：S

5、/N =K/R?R 2（2）T R式中，S/N为距离Rt、Rr处的信噪功率比，且有7= P G G X2Q F2F2/3=-T_T R TR（ 3 ）（4兀）3 KT B L LS n T R式中，K为双基地雷达常数。K和k的关系是K = k2 （S/N） .（4）min式（2）表示一种卡西尼卵形线。若将rt和rr转化为极坐标（厂,。），则卡西尼卵形线就 可画在双基地平面上，如图1所示。R 2 R 2 =（R 2 + L2 /4）2 r 2 L2COS2 0（5）式中，L为基线长。当K=30L4时：任意K值的卡西尼卵形线如图2所示。图2中的卵形线是任意双基地平面上的信噪比等值线。这些曲线假定发

6、射机-目标路 径和接收机-目标路径存在合适的视线，以及Qb、Ft和Fr不随r和0变化。虽然事实上 并非如此，但这种简化假设对于理解双基地的基本关系和限制是很有用的。随着S/N或 L的增大，卵形线逐渐收缩，最终断裂为围绕发射站和接收站的两个部分。卵形线断裂 在基线上的点称为尖点。信噪比等于尖点信噪比的卵形线称为双纽线（两部分），当L=0， RtRr=r2时，即为单基地情况，卵形线变成圆。图2信噪比等值线或卡西尼卵形线（基线=L, K=30L4）3.双基地雷达的应用卡西尼卵形线族确定了双基地雷达的3个不同工作区，即以接收机为中心的区域、 以发射机为中心的区域及以发射机和接收机为中心的区域（简称共基

7、地区）。选择这 些工作区域的准则是双基地雷达常数K。式（3）中的许多项都是由发射机控制的，因 此用控制K值来定义三种发射机配置是很便利的，即专用的、合作的和非合作的发射 机配置。专用发射机是指发射机的设计和操作均从属于双基地雷达系统。合作式发射 机是指为其他功能服务而设计的，但又可适当地支持双基地工作并受其控制。非合作 式发射机尽管适宜双基地工作，但不受控。表1以工作区和发射机的配置分类综述了 双基地雷达的一些用途。表1双基地雷达的应用双基地雷达 工作区以接收机为 中心的区域距离关系R RTRk小发射机配置专用1. 空对地袭击（静默渗透）2. 半主动寻的导弹（发射后锁定）合作式1. 近程防空2

8、. 地面监视3. 无源位置识别非合作式1.无源位置识以发射机为R RTR2智能数据米集中心的区域k小1. 中程防空2. 卫星跟踪3导弹发射告警共基地区R R k1较大3. 距离测量4. 半主动寻的导弹（发射前锁定）5. 入侵检测4. 双基地雷达的时间同步为了测距，发射机和接收机之间应保持时间同步。在一次操作期间，通常要求的定 时精度为发射机（压缩后）脉冲宽度的几分之一量级。时间同步可通过直接接收发射机 发来的信号来完成，需要的话要进行信号解调，然后用这个解调后的信号同步接收机的 时钟。如果发射机和接收机间存在满足要求的视线的话，则发射信号可通过陆地通信线 路传输，或通过通信链路传输，或直接以发

9、射机RF信号输出。若没有这样的视线，则 同步信号也可经散射路径传输，因为散射体可满足收发视线的要求。对固定的PRI,时间同步可通过在发射基地和接收基地使用相同的稳定时钟来直接 完成，时钟周期性地进行同步。采用直接时间同步时，校正期间所需的时钟稳定度是At/T （一阶）。式中，At为所 要求的定时精度；T为时钟校正间隔。校正间隔的典型范围从发射机脉间期间的最小值 到发射天线扫描周期的最大值。前者通常需要发射机和接收机间有专用的链路；后者在 有满足要求视线的条件下，只要发射波束扫过接收基地就能实现同步，这种方法有时被 称做“直接穿透”。温控晶体振荡器通常就可以满足这些要求。5. 双基地雷达与单基地

10、雷达在使用时的性能比较5.1抗反辐射导弹的生存能力反辐射导弹攻击的目标为辐射源，由于双基地雷达只有发射站辐射能量，因此反辐 射导弹只攻击其发射站天线。不论单基地雷达或双基地雷达，在其天线被摧毁的情形下， 雷达均不能正常工作。由于双基地雷达的收发异地放置，因此生存能力可等同为发射站抗反辐射导弹 （ARM）的生存能力;单基地雷达收、发共处一地，反辐射导弹在偏离天线情形下，可能会 毁伤其它部位，其生存能力为整个雷达的抗ARM的生存能力。在此用概率论的观点讨 论双基地雷达发射站后置、接收站前置的部站方式。反辐射导弹对单、双基地雷达攻击成功的概率分别为0.55和0.26,单、双基地雷达 的生存概率分别为

11、0.45和0.74,双基地雷达抗ARM攻击时的能力比单基地雷达高得多。 5.2低空探测能力雷达探测低空目标时，应考虑两个因素：一是目标必须在雷达的无线电视距内；二 是地杂波的影响。假定目标在单、双基地雷达的无线电视距内，讨论后一个因素对单、 双基地雷达低空探测能力的影响。双基地雷达的分辨单元而积一般小于单基地雷达分辨单元而积。因此，双基地雷达 的地杂波截而积小于单基地雷达的地杂波截而积，双基地雷达对低空目标探测时反射回 来的杂波干扰比单基地雷达小，改善了低空探测性能。况目双基地雷达无需收发开关， 降低了雷达的系统损耗，更加有利于双基地雷达对低空目标的探测。5.3抗干扰能力根据干扰机和雷达相对位

12、置，单基地雷达主要有两种干扰形式：主瓣干扰（干扰机 天线主瓣对准雷达天线主瓣实施干扰；副瓣干扰（干扰机天线主瓣对准雷达天线副瓣实施干扰）。对双基地雷达来说，由于接收机站不辐射电磁波，敌方无法侦知其位置，干扰只能 瞄准发射机站实施，其干扰同样分成两种情形：主瓣干扰，干扰机天线主瓣对准双基地 发射机天线主瓣，干扰机天线副瓣对准双基地接收机天线主瓣实施干扰；副瓣干扰，干扰机天线副瓣对准双基地发射机天线副瓣，干扰机天线副瓣对 准双基地接收机天线副瓣实施干扰。干扰效果为：雷达接收机的输入噪声功率增高。在主瓣干扰下，单、双基地雷达威力覆盖而积下降很大；在副瓣干扰下，双基地雷达作用而积下降不大，说明双基地雷

13、达较单基地有强的抗副瓣干扰能力。5.4反隐身能力隐身目标指通过采用特殊的外型设计和涂敷电磁波吸收材料等措施，使某些方向具 有极小的雷达截而积，达到不被雷达发现或降低其发现距离的目的。雷达截面积（RCS） 是雷达的一个重要参数，单基地雷达截而积主要反映目标后向散射功率的大小；根据双 基地雷达双基地角的大小，双基地雷达截而积可以分成3个区域：准单基地区（p W 30 ）、侧向散射区（30Wp 135 ），前向散射增强区（p W135 ）。若单基地雷达 RCS下降20 dB,则其作用距离只有原来的1/ 3。准单基地区：隐身目标的散射特性与单基地雷达利用的后向散射特性基本相同，此 时隐身飞机的RCS很

14、小，很难观测。侧向散射区：隐身日标的侧向 RCS较之后向RCS有28 dB的起伏。有： a = x 10（x/10）（b为侧向RCS； b为后向RCS； x为RCS起伏的分贝数），表明利用 s MsM侧向RCS好于利用后向RCS。特别在隐身飞机的侧向RCS中，还有一些方向性很强的 强散射方向，F-117有12 个, B- 2有4个，这些侧向散射单基地雷达接收不到，却可能 被双基地雷达所接收利用。前向散射增强区:无论是金属目标还是涂有雷达吸波材料的隐身目标，其前向散射 RCS 为：b 二 4兀A2/九2（6）F式中：A为在入射方向的投影而积；九为波长。直径为2 m的球体，在九为0.1m时的前向散射面积b为13410 m2，后向散射而积 仅为b =nr 2二3.14 m 2，相差极大。由于目标前向散射主瓣比较窄，一般利用范围较宽 m的目标前向散射副瓣，即135迄归175。这一前向增强区域。（在阡180附近5。内存在距 离、角度和多普勒盲区）。可见在双基地区和前向散射区，双基地雷达对隐形目标仍有 较好的探测能力。