第6讲 雷达天线、雷达显示器

指挥控制显示：在综合显示的基础上显示我方的 指挥命令。

2.4 雷达显示器
雷达终端显示器主要包括：

距离显示器 B型显示器（平面显示器） E型显示器（高度显示器） 平面位置显示器 情况显示器和综合显示器




2.4.1 距离显示器
距离显示器主要显示目标距离，它可以绘出接收机输
出幅度和距离的曲线关系。
Ae a A
显然，波长一定时，天线增益与Ae和A都成正比。天线有效孔径体现为面积 的量纲，它与入射电磁波功率密度Pi相乘后即可得到天线的接收功率Pr， 即 Pr= Pi·Ae
2.3.1 天线的方向性和增益 3.天线辐射方向图 天线辐射的电磁能量在三维空间中的分布变时成相对（归一化）基础上 的曲线（曲面）时，称为天线辐射方向图，通常称为天线方向图。 天线方向图通常用 F ， 表示，θ和φ表示方位角和俯仰角，电场强 度记为E（ θ ， φ ），Emax为最大辐射方向上的电场强度，则有
E ex Ex ey E y
其中 Ex Exm cos t kz x
E y E ym cos t kz y
极化是指电场强度E的矢量端在空间固定点上随时间的变化所描绘的轨迹。 1.若矢量端轨迹是一条直线，称该波为线极化波。 2.若矢量端轨迹是圆，称该波为圆极化波。 3. 若矢量端轨迹为椭圆，称该波为椭圆极化波。
2.3 雷达天线 雷达天线的参数：
（1）增益：天线将辐射能量集中照射在某个方向的能力。增益与天线的孔
径面积成正比，与工作波长的平方成正比。 （2）天线的有效孔径面积：雷达天线接收时，其收集目标回波的能力用天 线的有效孔径面积表示。大的有效孔径面积等效于高的天线增益。 （3）方向性：天线都具有方向性，即天线向不同方向辐射的功率密度不同，
2.4.1 距离显示器
A型 （显示全量程） 发射 脉冲 近区地 物回波 目标回波 1 2 R型 （显示一小段） 2 目标回波 移动距标
A/R型显示器画面如图所示, 画面上 方是A扫掠线, 下方是R扫掠线。在图中A 扫掠线显示出发射脉冲、近区地物回波以 及目标回波1和2。R扫掠线显示出目标2
及其附近一段距离的情况, 还显示出精移
常用的距离显示器有A型显示器、A/R型显示器。 距离显示器显示目标的斜距坐标 , 它是一度空间显示 器, 用光点在荧光屏上偏转的振幅来表示目标回波的大小, 所以又称为偏转调制显示器。
2.4.1 距离显示器
1、A型显示器
距离显示器中常见的为 A型显示器，其为直线扫描,
扫描线起点与发射脉冲同步, 扫描线长度与雷达距离量
办法实现波速扫描无法满足要求，必须采用电扫描。
2.3.2 波束形状和扫描方式
2.3.3 典型的雷达天线
1.反射面天线
（1）抛物柱面天线 （2）圆孔径抛物面天线 （3）卡塞格伦反射器天线 （4）双弯曲反射面天线
（5）堆积多波束抛物面天线
2.3.3 典型的雷达天线 2.阵列天线 阵列天线由数目相当多的辐射单元组成，单元按照一定的方式排列 （线阵或面阵）。
或接收时对不同方向入射电磁波的响应不同。
2.3.1 天线的方向性和增益
主瓣
旁瓣
2.3.1 天线的方向性和增益 1.天线增益 天线增益：一个称为方向性增益或方向性，它把天线看作一个无耗的 换能器；另一个称为功率增益，简称增益，包含与天线有关的损耗。
天线的方向性系数GD（方向性增益）定义为最大辐射强度与平均辐射
程相对应, 主波与回波之间的扫描线长代表目标的斜距。
A型显示器的画面包括发射脉冲（主波）、近区地物回
波和目标回波，距离刻度可以是电子式的，也可以是
机械式的。A显示器类似于常见的示波器。
2.4.1 距离显示器
画面上有固定的距离刻度, 有时
发射脉 冲 近区地 物回波 目标回 波
还有移动距标, 它迟后于主波的

根据目标回波的特点和变化规律来判别目标的性质 （机型、架数等）。 预警雷达和精密跟踪雷达

在搜索状态截获目标，在跟踪状态监视目标运动规律 和监视雷达系统的工作状态。
2.4 雷达显示器

指挥控制系统

显示情报。

综合显示：把多部雷达站的情报综合在一起，经 过坐标系的变换和归一，目标数据的融合等加工 过程，在指挥员面前形成一幅敌我动态形势图像 和数据。
第7讲
雷达天线、雷达显示器
2.3 雷达天线
天线的作用：将发射机产生的导波场转换为空间辐射场，
在电波传输过程中，完成从“波导”或“传输线”到“空间”
的转换；然后接受目标反射的空间回波，将回波能量转换成 导波场，完成电磁波从“空间”到“导波”或“传输线”的 环节，并馈送给雷达接收机。天线的前一个作用称为发射， 后一个作用称为接受。
器, 它以横坐标表示方位, 纵坐标表示距离。
通常方位角不是取整个 360°, 而是取其中的 某一段, 即雷达所监视的一个较小的范围。如
果距离也不取全程, 而是某一段, 这时的B式就
方位
叫做微B显示器。在观察某一波门范围以内的 情况时可以用微B显。
B式显示器的图像
2.4.3 E型显示器 高度显示器用在测高雷达和地形跟随雷达系统中, 统称为E式显示器, 如 图所示, 横坐标表示距离, 纵坐标表示仰角或高度, 表示高度者又称为RHI显 示器。在测高雷达中主要用RHI显示器。 但在精密跟踪雷达中常采用E式, 并
2.3.2 波束形状和扫描方式
1.波束形状和扫描方式
不同用途的雷达所用的天线波束形状不同，扫描方式也不同。最常用 的两种基本波束形状是扇形波束和针状波束（笔形波束）。 （1）扇形波束 扇形波束在水平面内的波束宽度和垂直面内的波束宽度有较大的差别，
主要扫描方式是圆周扫描和扇形扫描。
2.3.2 波束形状和扫描方式
2.4 雷达显示器 雷达显示器任务：
以光学图形、图像的表现形式，将雷达探测到的目标信息通过视
觉传递给雷达操作者。 显示内容： 包括目标的位置及其运动情况，目标的各种特征参数等。如目标高 度、航向、速度、轨迹、架数、机型、敌我属性
2.4 雷达显示器

警戒雷达和引导雷达

发现目标和测定目标的坐标。
F ，
E ， Emax
2.3.1 天线的方向性和增益 天线方向图描述了辐射（接收）能量集中的程度或辐射能量在角度上的分布。
主瓣
旁瓣或 副瓣
2.3.1 天线的方向性和增益
若已知天线增益G（最大增益）和天线方向图F（ θ ， φ ），
则可获得天线在某方向（ θ ， φ ）上的增益G（ θ ， φ ），且
为了使波束宽度具有明确的意义，必须规定什么是波束的边缘。
2.3.1 天线的方向性和增益 最容易的定义波束边缘是主瓣两边的零点，按照主瓣两侧第一个零点夹角
定义的波束宽度称为第一零点波束宽度。但是，从雷达工作的立场上看，更现
实的定义是把波束边缘定义为功率降到波束中心功率某个选定分数值的点，最 常用的分数是1/2，即-3dB，因此，在这些点之间测出的波束宽度称为3dB波 束宽度或半功率波束宽度，记为θ0.5。通常，无特殊说明，雷达 系统中所指的 波束宽度就是3dB波束宽度。
2.3 雷达天线
雷达天线一般要求实现的功能： （1）发射时，像探照灯一样，将辐射能量集中照射目标方向； （2）接收时，收集指定方向返回的目标微弱回波，在天线接收端
产生可检测的电压信号，同时抑制其他方向来的杂波或干扰；
（3）分辨不同目标并测量目标的距离和方向。雷达天线一般要满
足高功率和高分辨力两个要求。
强度之比，即
最大辐射强度 GD 平均辐射强度
辐射强度以单位立体角内的功率来表示，记为P（θ，φ），其中θ为方 位角， φ为俯仰角。
2.3.1 天线的方向性和增益 增益：天线所指方向上能量集中程度的度量
天线增益等于在某一特定方向上单位立体角内所辐射的功率与同样功率 所在方向上（即等方向均匀辐射时）单位立体角内所辐射的功率比。
G（ θ ， φ ）= G·F2（ θ ， φ ）
2.3.1 天线的方向性和增益
4.天线的主瓣和旁瓣
雷达辐射的大部分能量集中在主瓣中，余下的能力集中在旁瓣里。旁瓣 的增益越低越好。 （1）波束宽度 雷达天线方向图主瓣的宽度称为波束宽度。它是波束相对的边缘之间的
角度。波束通常是不对称的，因此通常要区分水平波束宽度和垂直波束宽度。
பைடு நூலகம்
2.3.1 天线的方向性和增益 2.天线有效孔径 与天线增益对应，天线的有效孔径Ae也表示天线将能量放大的程度。
G2 Ae 4
式中，λ为电磁波波长。天线有效孔径Ae与天线增益G成正比，天线
有效孔径越大，天线增益越大。
2.3.1 天线的方向性和增益 2.天线有效孔径 天线的有效孔径Ae表示“天线在接收电磁波时呈现的有效面积”，与天线实 际面积A有关，但不相同。天线的有效孔径Ae等于天线实际孔径面积A与一个 小于1的因子ρa（孔径效率）的乘积，即：
（4）角分辨力
分辨力不单取决于波束宽度，还取决于波束内的能力分布。通
常，3dB波束宽度被用作雷达分辨力的度量。
2.3.1 天线的方向性和增益
（5）雷达天线的极化
雷达天线的极化方向规定为所辐射和接收电场矢量的方向。波的极化描述在
电磁波传播过程中E/H方向的变化。一般情况下，E、H在等相位面上有两个
分量，下面以E为例讨论。设电磁波沿+z方向传播。
2.3.1 天线的方向性和增益
2.3.1 天线的方向性和增益 （3）天线增益与波束宽度的近似关系 天线增益与波束宽度之间存在着以下近似关系：
G
40000
az el
式中，θaz和θel分别为主平面内的方位和俯仰3dB波束宽度（单位为度）。
2.3.1 天线的方向性和增益