二次雷达基本原理.

1、二次雷达基本原理于希涛2010年5月5日ubuntu内容I. 二次雷达简介II. 二次雷达工作原理III. 系统组成参考资料ubuntu内容丨二次雷达简介II二次雷达工作原理III. 系统组成参考资料3ubuntuI 二次雷达简介-雷达(RADAR，RAdio Detection And Ranging)分 为两类，一次雷达(PSR,Primary Surveillance Radar),利 用无线电反射回波信息来发现目标，例如气象雷 送、多普斬雷达、着陆雷达及监视雷达二次雷达(SSR,Secondary Surveillanee Radar), 通过地面询问机(interrogator)和接

2、收机载应答 机(transponder)反馈的律息乘发现和识别目标.I 二次雷达简介-I. PSR SSR区另ij:工作方式不同psr靠反射,ssr 问一 答.U SSR优点1机载应答机的回答频率不同于地面站询问机的询问频率，可避 免PSR常见的地物杂波、气象杂波等干扰2.不依靠电波反射，所以同样的探测距离发射功率比一次监视雷 达低的多.3利用编码信号进行信息交换，能获取更丰富的信息ubuntu内容l二次雷达简介II二次雷达工作原理III .系统组成IV.参考资料6ubuntuII.二次雷达工作原理-1工作频餐（、L工作频率2目标参数获取3. 询问信号4. 应答信号/工作频率:上行1030MH

3、乙下行1090MHz分为地面雷达设备和飞机应答机两部分一问一答方式获取信息ubuntuII.二次雷达工作原理-1工作频餐（、ubuntuII.二次雷达工作原理-1工作频餐（、8ubuntuII.二次雷达工作原理-2目标参数获取II.二次雷达工作原理-2目标参数获取SSR需要的目标参数有：距离R、方位a、高度HII.二次雷达工作原理-2目标参数获取 彳、a）距离R的获取：通过对发射和接收电磁波时间的计算可以得岀R=C*t/2C为光速，t为雷达从发射询问信号到接收到应答信号之间的时间11ubuntuII.二次雷达工作原理-2目标参数获取b）方位Q的获取:（1）滑窗测方位角法（2）单脉冲测方位角法（

4、相位型和振幅型）-种精确测试 信号方位角的技术，它的名字是由有一个（回答）脉冲就可以确定目标方位角而得来的。单脉冲雷达采用相位和，差的比较来得到角度的精确信息.11ubuntu：作原理单脉冲技术A瞄准轴E1和差电桥/目标方向/二次雷达使用的大垂直孔径(LVA丄age _Vertical Aperture )天线，可以等效成两个辐 6 /射源.J和差电桥处理后,产生和信号(Z)和差信号1 ()13ubuntuII.二次雷达工作原理-2目标参数获取单脉冲测角需要的三个参数：(1) 天线瞄准轴的方向.(方位编码器给出)(2) 目标偏离瞄准轴(OBA,Off Bore-sight Angle) 信息.

5、(归一化的差信号强度给出)目标偏离瞄准轴的符号信息.(和的相位差给 出)C）高度信息的获取由应答机上的C码获得目标高度15ubuntuII.二次雷达工作原理3询问信号16ubuntuII.二次雷达工作原理3询问信号I.由地面询问机发射的信号称为询问信号II根据实际需要，将询问信息分成多种模式目前ICAO规定了六 种询问模式:1,2,3/A,B,C册黑嬲軽总是在P1脉冲轲后发* P1、P3脉冲称为模式询问脉冲,两者之间的时间间隔决定了询 问的模式» P2 射，P1P3间隔PlP3询问波束P2控制波束询问信号脉冲参数定义:P1P2P3脉冲要求在上升沿力ffl卜降沿1/2脉冲幅度处的时间间

6、隔定义为脉冲时间间隔0. 8±0. Ips从1/10到9/10的脉冲幅度的时间称为上升时间>0. OSps . <0. Ips从9/10到1/10的脉冲幅度的时间称为下降时间>0. OSps . <0. Ips模式P1P2间隔P1P3间隔模式1军用识别码2±0. Ips340.01|is/-0.05ps模式2军用识别码2±0. Ips5±0. Ips模式3/A军民用识别码2±0. Ips8±0. Ips模式B军用识别码2±0. Ips17±0. Ips模式C高度码2±0. Ips2

7、1 ±0. Ips榛式D备用码2±0. Ips25±0. Ips询问旁瓣抑制(ISLS,Interrogation Path Side Lobe Suppression).19ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号I.机载应答机收到地面询问机发射的询问信号后(P3脉冲之后 3ps),根据询问的内容，自动回答一组编码脉冲，称为应 答码。II .应答码由16个脉冲组成 F1 ,F2 框架(Framing)脉冲,2 个-4组8进制编码的12位信息脉冲ABCD.12个x备用脉冲，目前恒为零个 SPI 脉冲(Special Purpose Identification

8、),!个III回答3/A和C模式的格式完全一样，只是编码顺序有所不同.3/A 顺序为ABCD,C模式为DABCFl Cl Al C2 A2 C4 A4Bl DI B2 D2 B4 D4 F2SP120.3 昨 SPI仅在管制员要求的情况下，飞行员开启该脉冲，20秒后应答机将自动停止 发射前我们使用的是3/A模式和C模式，通过使用两种模式的交替询问的方式获得 目标的二次代码和高度码。ubuntuII.二次雷达工作原理4应答信号（、20ubuntuII.二次雷达工作原理4应答信号（、MYZCLR3GHIFAILClearEnter Flight IDTransponder Failure Indi

9、catorEnter Mode ACodeEnables TCAS (when selected, TAs and RAs are providedAftrtude Reporting (basically enabling Mode CALT RPTCXPDRFLT ID -Select spi (Enter)TCAS 心二 zALT SEL评FCSelf Test Traffic 代朋 SOURCE of (press) (Aurto orAttitude (HotManual)Selected Alt)机载应答机21ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号3/A模式应答码12个信息脉

10、冲解码顺序（注意不同于发射脉冲顺 序）：A4A2A1 B4B2B1 C4C2C1 D4D2D1ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号3/A模式应答码ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号 7777的代码不用三组危急码也不用7700飞机故障危急7600飞机通讯系统故障7500飞机被劫持ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号C模式应答码-12个信息脉冲解码顺序（注意不同于发射脉冲顺 序）：D1D2D4 A1A2A4 B1B2B4C1C2C4-D1恒为

11、0-DAB位构成9位标准循环码，按500英尺递增-C位构成3位5周期循环码，按100英尺递增计算方式：1 .DAB循环妈->DAB二进制码dab=doDid2d3d4d5d6d7d8 D|+1=D©Dt1 ,ie1-7andD0=1 得出DAB'2. C位5周期循环码查表得出C高度 Height = 500*DAB* + 100*C'- 1200 ,单位为英尺24ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号25ubuntuII.二次雷达工作原理丿应答信号C模式应答码循环码特性C1C2C4十进制数偶数00100111010211031004奇数1000110101

12、0201130014C位5周期循环码规则： 循环码的B4若为1则使用奇 数特性，若为0则使用偶数特 性。C模式应答码举例26ubuntu内容I二次雷达简介II二次雷达工作原理厂III 系统组成IV 参考资料26ubuntuIII.系统组成L天线2 问询机(1) 发射机接收机 (引处理设备27ubuntuIll-系统组成-1 天线III.系统组成I 二次雷达的组成:#ubuntuIll-系统组成-1 天线轻型飞机的应 答机应答机 天线 环形器 发射机 接收机 处理设备 显示器天馈线：大垂直口径(LVA)阵列天线正面列馈天线箱体内包含功分网络和电缆极化方式：垂直极化天线在空间辐射电磁场的能量形成一

13、个立体的辐 射图。30ubuntuIll-系统组成-1 天线#ubuntuIll-系统组成-1 天线阵面和通道能量合成效果图阵面控制通道能量效果图#ubuntuIll-系统组成-1 天线从立体辐射图研究天线的性能十分麻烦。通常分析天 线的特性主要分析辐射图 水平剖面的水平方向性图（主要用于分析目标的方位 角精度和不同方位角飞机的分辨能力）垂直剖面的垂直方向性图（主要用于分析降低地面反 射造成的影响）水平方向性图33ubuntuIll-系统组成-1 天线#ubuntuIll-系统组成-1 天线.I/.11.I >1.ILLi. LU4UJi: i IITij; LL.I |H|/Giij

14、! I IIJT；J 1L; I m mq.BH* . 1 :.'I hni I ininrrri.'LXMbH" IL i liNqi：；rr1ITT* Z! 11Ett-Vi- £iniijTiiiiTiTT；.I：订 Z山:i I HI i：h.侏j ；i：i血萍 U川川|!出innr IMffl卅IBH冊.7,. l.ii P! nrPTru nT|i!? as-inv i'- -Tnirniiin- niERnnrxj n 卫:nnmnw144* I!d； J；：；!UL；.：IIU I': iLir.*-；卜一：.in：.-.；.

15、?Ti/I !址百卜口 r w.Li -i .L7rr.： f亠' K_ j/' I 51!'J !-一 . jiuruja niHTrLi-4H-HFH 'IK-/j.：.r. . l iI . 二 ul i. . !%：|jilvTTT; luBIXlIiu.! ; Ilj； J I".HT. i . .'hl苴U j #Tnildiilu“ wrlUWiWJIii;,I .L口FiFATTtRK N*.:; DATErnojccT 4 |- *34ubuntuIll-系统组成-1 天线垂直方向性图35ubuntuIII-系统组成-2.1发

16、射机发射机的几个重要参数:1）发射频率：1030MHZ2）输出功率：典型值0.5KW-2KW,影响雷达的最大作用距离，天线 增益，馈线损耗等引占空比：典型值0.1% ,较高的占空比意味着发射功率的提高，也意 味着可能出现的发射器材温度过高的危险*占空比为脉冲重复周期内总的脉冲持续时间与脉冲重复周期的比值. 例如：脉冲宽度gs,信号周期4ps的脉冲序列占空比为0.2536ubuntuIII.系统组成-2.2接收机接收机的几个重要参数:1）灵敏度：指雷达设备能够接收到的最小输入信号功率。ICAO 建议切线灵敏度好于-85dBm2）带宽3）动态范围：即接收机可以接收的信号强度范围，要求大于60dB °可以采用灵敏度时间控制（STC,Sensitivity Time Control）技耒来增加接收0勺动态范围。JCAO , International Civil Aviation Organization*切线灵敏度,为噪声上升到所观察的噪声电平本身高度时的信号功率。STC,对不同距离上不同强度的信号进行信号衰减或提高门限的方法来扩大接收机的动态范围III.系统组成-2-3处理设备I 二次雷达处理设备的作用应答机发射的一串编码脉冲，经过接收机的检测 放大后，输出原始视频处理设备对该视频进行处理，对应答信息进行鯉 码，判