相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)

目 錄

第1章 概論 001
1.1 對(duì)雷達(dá)的新需求與相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展 002
1.1.1 對(duì)雷達(dá)觀測(cè)任務(wù)的新需求 002
1.1.2 對(duì)雷達(dá)性能的一些新要求 007
1.2 相控陣天線原理 010
1.2.1 相控陣線形陣列天線 011
1.2.2 平面相控陣天線 018
1.3 相控陣?yán)走_(dá)的特點(diǎn)與應(yīng)用 023
1.3.1 相控陣天線的主要技術(shù)特點(diǎn) 023
1.3.2 相控陣?yán)走_(dá)的主要工作特點(diǎn) 026
1.4 相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展 029
1.4.1 相控陣?yán)走_(dá)的初期發(fā)展 029
1.4.2 戰(zhàn)術(shù)相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展 031
1.4.3 主要相控陣?yán)走_(dá)類型及其特點(diǎn) 032
參考文獻(xiàn) 034
第2章 相控陣?yán)走_(dá)主要戰(zhàn)術(shù)與技術(shù)指標(biāo)分析 035
2.1 相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的主要戰(zhàn)術(shù)指標(biāo) 036
2.1.1 雷達(dá)觀察空域 036
2.1.2 雷達(dá)測(cè)量參數(shù) 039
2.1.3 測(cè)量精度 041
2.1.4 雷達(dá)的分辨率 042
2.1.5 處理多批目標(biāo)的能力 044
2.1.6 數(shù)據(jù)率 045
2.1.7 抗干擾能力和生存能力 046
2.1.8 使用性能與使用環(huán)境 046
2.2 相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo) 047
2.2.1 工作波段選擇 047
2.2.2 相控陣天線方案 051
2.2.3 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的形式 053
2.2.4 信號(hào)波形 053
2.2.5 測(cè)角方式 055
2.3 相控陣?yán)走_(dá)作用距離 055
2.3.1 脈沖雷達(dá)作用距離的幾種形式 056
2.3.2 相控陣?yán)走_(dá)的搜索作用距離 057
2.3.3 相控陣?yán)走_(dá)的跟蹤作用距離 060
參考文獻(xiàn) 062
第3章 相控陣?yán)走_(dá)工作方式 063
3.1 相控陣?yán)走_(dá)數(shù)據(jù)率概念 064
3.2 相控陣?yán)走_(dá)搜索方式設(shè)計(jì) 065
3.2.1 搜索數(shù)據(jù)率 065
3.2.2 搜索方式 067
3.3 相控陣?yán)走_(dá)的跟蹤工作方式 070
3.3.1 從搜索到跟蹤的過渡過程 071
3.3.2 跟蹤數(shù)據(jù)率與目標(biāo)跟蹤狀態(tài)的劃分 072
3.3.3 跟蹤加搜索與邊掃描邊跟蹤工作方式 074
3.3.4 跟蹤時(shí)間的計(jì)算 076
3.3.5 跟蹤目標(biāo)數(shù)目的計(jì)算 077
3.4 相控陣?yán)走_(dá)的信號(hào)能量管理 079
3.4.1 信號(hào)能量管理的調(diào)節(jié)項(xiàng)目與調(diào)節(jié)措施 079
3.4.2 按目標(biāo)遠(yuǎn)近及其RCS的大小進(jìn)行信號(hào)能量管理 081
3.4.3 搜索和跟蹤狀態(tài)之間的信號(hào)能量分配 081
3.4.4 波束駐留數(shù)目n的選擇與信號(hào)能量管理 082
參考文獻(xiàn) 085
第4章 相控陣?yán)走_(dá)天線波束控制 086
4.1 平面相控陣天線波束控制器的基本功能與波束控制數(shù)碼計(jì)算 087
4.1.1 相控陣?yán)走_(dá)波束控制系統(tǒng)的基本功能 087
4.1.2 相控陣天線波束指向與波束控制數(shù)碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系 088
4.1.3 跟蹤狀態(tài)時(shí)波束控制數(shù)碼的計(jì)算 091
4.2 一維相控陣天線的波束控制數(shù)碼計(jì)算 094
4.2.1 一維相掃三坐標(biāo)（3D）雷達(dá)的波束控制數(shù)碼計(jì)算 094
4.2.2 一維相掃兩坐標(biāo)（2D）雷達(dá)的波束控制數(shù)碼計(jì)算 095
4.2.3 一維相掃兩坐標(biāo)雷達(dá)天線波束的傾斜現(xiàn)象 096
4.3 波束控制系統(tǒng)的其他功能 098
4.3.1 天饋線相位誤差的補(bǔ)償 098
4.3.2 頻率捷變后進(jìn)行天線波束指向修正時(shí)波束控制修正碼的計(jì)算 099
4.3.3 隨機(jī)饋相的實(shí)現(xiàn) 100
4.3.4 天線近場(chǎng)測(cè)試時(shí)球面波的補(bǔ)償 101
4.3.5 天線陣面的相位監(jiān)測(cè) 102
4.3.6 相控陣天線波束形狀變化的控制 103
4.4 波束控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一些技術(shù)問題 103
4.4.1 波束控制系統(tǒng)的組成 103
4.4.2 減少波束控制系統(tǒng)設(shè)備量的一些技術(shù)措施 104
4.5 波束控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間與天線波束的轉(zhuǎn)換時(shí)間 107
4.5.1 搜索狀態(tài)時(shí)的波束控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間與天線波束轉(zhuǎn)換時(shí)間 107
4.5.2 跟蹤狀態(tài)時(shí)的波束控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間與波束轉(zhuǎn)換時(shí)間 108
4.5.3 降低波束系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的措施 109
4.6 波束控制電流的計(jì)算 110
4.6.1 計(jì)算波束控制電流的意義 110
4.6.2 相位參考點(diǎn)的選擇對(duì)波束控制電流起伏的影響 111
4.7 天線單元不規(guī)則排列的相控陣天線的波束控制數(shù)碼計(jì)算 112
4.7.1 天線單元隨意排列的平面相控陣天線的波束控制數(shù)碼計(jì)算 113
4.7.2 環(huán)形陣天線的波束控制數(shù)碼計(jì)算 114
4.8 最小波束躍度 115
4.8.1 天線波束躍度與波束控制數(shù)碼的計(jì)算位數(shù) 115
4.8.2 波束控制數(shù)碼的最大計(jì)算位數(shù)的上限 116
4.8.3 最小波束躍度的計(jì)算 117
參考文獻(xiàn) 118
第5章 相控陣?yán)走_(dá)天線與饋線系統(tǒng) 120
5.1 相控陣天線方案的選擇 121
5.1.1 天線方案選擇的主要依據(jù) 121
5.1.2 實(shí)現(xiàn)低副瓣相控陣?yán)走_(dá)天線的方法 123
5.1.3 有源相控陣天線或無源相控陣天線的選擇 127
5.1.4 多波束數(shù)目與波束形成方式 128
5.1.5 多極化發(fā)射與接收的實(shí)現(xiàn) 129
5.1.6 大瞬時(shí)信號(hào)帶寬對(duì)相控陣天線的影響 130
5.2 共形相控陣天線的選擇 130
5.2.1 采用共形相控陣天線的主要原因及其作用 131
5.2.2 共形相控陣天線 132
5.2.3 共形相控陣天線的波束控制 134
5.2.4 實(shí)現(xiàn)共形相控陣天線的條件 135
5.3 相控陣天線的饋電方式 136
5.3.1 強(qiáng)制饋電方式 136
5.3.2 空間饋電方式 138
5.3.3 視頻饋電方式 143
5.3.4 光纖饋電方式 144
5.4 并聯(lián)饋電與串聯(lián)饋電 144
5.4.1 串聯(lián)饋電方式 145
5.4.2 頻率掃描天線 148
5.5 平面相控陣天線饋電網(wǎng)絡(luò)的劃分及其作用 151
5.5.1 平面相控陣天線按行、列方式實(shí)現(xiàn)的饋電網(wǎng)絡(luò) 151
5.5.2 平面相控陣天線按小面陣方式實(shí)現(xiàn)的饋電網(wǎng)絡(luò) 153
5.5.3 密度加權(quán)平面相控陣天線饋電網(wǎng)絡(luò)的劃分方法 155
5.6 移相器的選擇 156
5.6.1 實(shí)現(xiàn)移相器的基本原理與對(duì)移相器的主要要求 157
5.6.2 用矢量調(diào)制器方法實(shí)現(xiàn)的移相器 157
5.6.3 “塊移相器”的原理與應(yīng)用前景 159
5.6.4 串聯(lián)移相器 162
參考文獻(xiàn) 164
第6章 相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射機(jī)系統(tǒng) 166
6.1 對(duì)高功率發(fā)射信號(hào)的需求 167
6.2 高功率發(fā)射信號(hào)的實(shí)現(xiàn)方法 169
6.2.1 集中式大功率發(fā)射機(jī) 169
6.2.2 集中式大功率發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的效率計(jì)算 171
6.2.3 發(fā)射機(jī)輸出端駐波系數(shù)計(jì)算 172
6.3 分布式子天線陣發(fā)射機(jī)的應(yīng)用 173
6.3.1 分布式子天線陣發(fā)射機(jī) 173
6.3.2 分布式子天線陣發(fā)射機(jī)幅相一致性要求與監(jiān)測(cè) 175
6.3.3 分布式子天線陣發(fā)射機(jī)系統(tǒng)對(duì)相控陣發(fā)射天線副瓣電平的影響 178
6.3.4 對(duì)子天線陣發(fā)射機(jī)功率分配網(wǎng)絡(luò)的要求 180
6.3.5 子天線陣發(fā)射機(jī)幅相一致性的監(jiān)測(cè) 183
6.3.6 子天線陣發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的波束控制方式 186
6.4 子天線陣發(fā)射機(jī)的選擇 187
6.4.1 電真空子天線陣發(fā)射機(jī) 187
6.4.2 固態(tài)子天線陣發(fā)射機(jī) 189
6.4.3 微波功率組件子天線陣發(fā)射機(jī) 191
6.5 完全分布式發(fā)射功率放大系統(tǒng) 193
6.5.1 完全分布式發(fā)射機(jī)分系統(tǒng)的組成 194
6.5.2 有源相控陣發(fā)射系統(tǒng)的能量指標(biāo) 196
參考文獻(xiàn) 199
第7章 相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng) 200
7.1 相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng)的組成與特點(diǎn) 201
7.1.1 組合饋電接收系統(tǒng) 202
7.1.2 空間饋電接收系統(tǒng) 204
7.2 單脈沖測(cè)角接收機(jī) 206
7.2.1 幅度比較單脈沖測(cè)角 207
7.2.2 相位比較單脈沖測(cè)角 210
7.2.3 相位和差單脈沖測(cè)角 212
7.3 單脈沖測(cè)角接收波束的形成方法 214
7.3.1 和差接收波束的獨(dú)立形成 215
7.3.2 在子天線陣級(jí)別上實(shí)現(xiàn)和差波束的獨(dú)立形成 216
7.4 相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng)噪聲系數(shù)計(jì)算 218
7.4.1 無源相控陣接收通道噪聲系數(shù)的計(jì)算 218
7.4.2 有源相控陣接收天線噪聲系數(shù)的計(jì)算 224
7.5 相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍計(jì)算 225
7.5.1 相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍 226
7.5.2 相控陣?yán)走_(dá)接收系統(tǒng)中各級(jí)放大器的動(dòng)態(tài)范圍 230
7.5.3 壓縮動(dòng)態(tài)范圍措施 232
參考文獻(xiàn) 234
第8章 多波束形成技術(shù) 236
8.1 多波束形成在相控陣?yán)走_(dá)中的重要作用 237
8.1.1 提高數(shù)據(jù)率對(duì)形成多波束的需求 238
8.1.2 接收多波束對(duì)提高雷達(dá)抗干擾能力和生存能力的作用 239
8.2 相控陣發(fā)射天線多波束形成方法與應(yīng)用 247
8.2.1 形成發(fā)射多波束的方法 248
8.2.2 按時(shí)間先后順序生成多個(gè)發(fā)射波束 248
8.2.3 并行發(fā)射多波束的形成 250
8.2.4 部分孔徑發(fā)射多波束 253
8.3 Blass多波束形成及其應(yīng)用 254
8.3.1 Blass多波束形成原理 254
8.3.2 在中頻實(shí)現(xiàn)的Blass多波束 255
8.4 Butler矩陣多波束及其應(yīng)用 257
8.4.1 Butler矩陣多波束原理 257
8.4.2 Butler矩陣多波束方向圖的計(jì)算與特性 260
8.4.3 Butler矩陣多波束的應(yīng)用 263
8.5 相控陣接收天線的多波束形成方法 267
8.5.1 在高頻低噪聲放大器后形成多個(gè)接收波束的方法 268
8.5.2 在中頻形成多個(gè)接收波束的方法 271
8.5.3 在視頻與光頻形成多個(gè)接收波束 273
8.6 數(shù)字多波束形成方法 275
8.6.1 數(shù)字接收多波束形成的原理 276
8.6.2 用接收多波束形成的數(shù)字配相方法 278
8.6.3 用FFT實(shí)現(xiàn)接收多波束的形成 279
8.6.4 采用數(shù)字波束形成時(shí)幅相誤差的補(bǔ)償 281
8.6.5 數(shù)字接收多波束形成技術(shù)的應(yīng)用 282
8.6.6 發(fā)射天線多波束的數(shù)字形成方法 286
參考文獻(xiàn) 294
第9章 有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù) 296
9.1 有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)展簡(jiǎn)況與特點(diǎn) 297
9.1.1 發(fā)展簡(jiǎn)況 297
9.1.2 有源相控陣?yán)走_(dá)天線的特點(diǎn) 299
9.2 T/R組件的功能與要求 302
9.2.1 T/R組件的構(gòu)成與主要功能 302
9.2.2 對(duì)T/R組件的主要要求 306
9.3 T/R組件的類型與應(yīng)用 310
9.3.1 中頻T/R組件及其應(yīng)用 311
9.3.2 數(shù)字式T/R組件 314
9.3.3 數(shù)字式T/R組件的工作特點(diǎn) 316
9.3.4 數(shù)字式T/R組件的應(yīng)用 320
9.4 有源相控陣?yán)走_(dá)低副瓣發(fā)射天線的實(shí)現(xiàn) 323
9.4.1 有源相控陣?yán)走_(dá)發(fā)射天線低副瓣性能的實(shí)現(xiàn) 323
9.4.2 采用混合饋電結(jié)構(gòu)對(duì)降低天線副瓣電平和研制成本的意義 32