《雷达原理》课件-3.3.2 教学课件：天线波束

天线波束扫描方法《雷达原理》天线波束扫描方法雷达波束通常以一定的方式依次照射给定空域，以进行目标探测和目标坐标测量，也就是说天线波束需要扫描。雷达用途不同，所用天线波束形状不同，扫描方式也不同。常用波束形状为扇形波束和针状波束，扇形波束的水平面和垂直面内的波束宽度有较大差别，主要扫描方式是圆周扫描和扇扫。天线波束扫描方法以环视雷达为例天线波束扫描方法为了保证方位上的测角精度，雷达波束在水平面上的宽度就要比较窄，故方位角有较高的测角精度和分辨力。同时还要完成快速搜索整个空域的任务，所用波束通常在垂直面内很宽，以保证同时监视较大的仰角空域。环视雷达01.测角精度天线波束扫描方法通常有两种扫描方式，一种是圆周扫描，圆周扫描时，波束在水平面内做360°圆周运动，对整个空域进行快速扫描。环视雷达02.圆周扫描天线波束扫描方法环视雷达03.扇形扫描当需要对某一个特定区域进行重点扫描时，波束可在所需方位角范围内往返运动，即做扇形扫描。这时，波束对这一片重点区域进行反复的扫描，就像扇扇子一样。天线波束扫描方法当扇形波束水平放置时，这时波束在水平面上的波束宽度宽，垂直面上的波束宽度窄，这样我们就可以保证垂直面上高低角的侧角精度，可以精确测得目标的飞行高度。完成这个任务的雷达，我们称之为测高雷达。测高雷达天线波束扫描方法三坐标雷达就是要同时准确的测量出目标的距离、方位角以及高低角。要同时保证目标的方位角和高低角的测量精度，波束在水平面上和垂直面上的波束宽度都需要做的比较窄。这时波束就像一根针一样，因此我们称作针状波束。三坐标雷达天线波束扫描方法采用针状波束对空域进行搜索，主要有3种方式，螺旋扫描、分行扫描及锯齿扫描。天线波束扫描方法螺旋扫描，在方位上做圆周快扫描，同时以螺旋线方式沿着仰角上缓慢上升，到顶点后迅速降到起点并重新开始扫描，它适合于对整个空域进行快速的目标搜索。（配动画）螺旋扫描天线波束扫描方法分行扫描时，波束在水平面快速来回扫描，而在垂直面缓慢下降，适合于对某一指定空域进行重点扫描。分行扫描天线波束扫描方法锯齿扫描锯齿扫描，这种扫描过程多数可以在垂直面快速来回扫描，而在水平面缓慢旋转。这种扫描方式在空中的扫描轨迹是锯齿状的，因此我们称为锯齿扫描。（配动画）雷达波束扫描包括两种方式，一种是机械扫描，另一种是电扫描。机械扫描是通过伺服控制改变每一时刻雷达天线系统的位置，从而改变雷达的辐射特性，实现波束扫描。换言之，就是让天线系统或者天线系统的一部分做机械运动，从而实现波束扫描。常见的方式是让整个天线系统做机械运动。天线波束扫描方法配天线运动视频，可用截取网络视频，可复用天线概述此视频。天线波束扫描方法如图所示风琴管式的扫描器（手势指示），由一个输入喇叭和两排等长波导组成，波导输出口按直线排列，作为抛物面反射体的一排辐射源。当输入喇叭转动依次激励各波导时，这排波导的输出口也依次以不同的角度照射反射体，形成波束扫描。这等效于反射体不动、馈源左右摆动实现波束扇扫。这样也就相当于从不同角度照射抛面反射器，从而使得反射波束大小不同的方位实现波束的扫描。天线波束扫描方法机械性扫描的优点：简单。主要缺点：机械运动惯性大，扫描速度不高。现代雷达所面临的战场环境往往是比较复杂的，雷达面对的目标一般都具有高速、高机动的特点，同时要求雷达采用高增益极窄波束，因此天线口径面往往做得非常庞大，再加上常要求波束扫描的速度很高，用机械办法实现波束扫描往往无法满足要求，必须采用电扫描。天线波束扫描方法电扫描就是指通过电子技术来改变雷达天线在空间的辐射特性，从而实现波束扫描。电扫描时，天线反射体、馈源等不必做机械运动。由于没有机械惯性限制，扫描速度可大大提高，波束控制迅速灵便，所以这种方法特别适用于要求波束快速扫描以及含有巨型天线的雷达中。电扫描的主要缺点是扫描过程中波束宽度将展宽，因而天线增益会减小，天线馈电系统一般比较复杂。根据实现时所用基本技术的差别，电扫描又可分为相位扫描法、频率扫描法、时间延迟法等。本次课我们学习了雷达常用波束形状为扇形波束和针状波束，扇形波束的波束宽度水平面和垂直面