地基相控阵雷达的天线扫描空间分析

地基相控阵雷达的天线扫描空间分析

王月文

（92313部队河南济源459010）

摘要：对波束扫描、波束空间分布的特点的研究，能够有效的对相控阵雷达资源的调度、能量的管理带来一定的积极意义。本文主要从地基相控阵雷达系统的天线特性、波位划分、波束增益空域变化、天线扫描空间等多个方面对于地基相控阵雷达的天线扫描空间站卡了分析，最终结合仿真实验展开了研究。本文所研究的内容可供相控阵雷达资源合理调度和能量的科学管理提供有效的参考依据。以下为详细内容。

关键词：相控阵；雷达；天线；扫描空间；波束

一、引言

由于相控阵雷达具有极其优秀的性能，因此被广泛的应用于近程达到防空系统以及远程预警系统当中，作为相控阵雷达的主要部件——相控阵天线是直接使相控阵雷达区别于普通雷达的关键部件。波束捷变能力作为相控阵雷达的主要能力，能够实现一个波位在没有惯性的条件之下直接跳跃到另外一个波位当中，并且其扫描的速度和范围都可以采取电控的方式使其得以实现。相控阵雷达由于其独特的特点和优越的性能，使其能够为复杂的工作环境处理密集的多目标工作。

天线扫描空间安排、扫描波位设计以及资源的调度，对于相控阵雷达系统的设计有着直接的影响，直接影响到相控阵雷达系统是否能够发挥出最大的潜能。基于不同的工作方式，相控阵雷达的波位安排和信号形式也各有差异。相控阵雷达的波位安排和信号形式主要是由以下三点决定的：雷达工作模式、雷达战术要求以及相控阵雷达的波位扫描和空间的分布特点，最终实现雷达能量资源发挥到最大状态的同时也能够满足对数据率的搜索和波束覆盖范围这两个要求。本文主要对于地基相控阵雷达的波束空域分析与仿真展开了分析，以下为详细内容。

二、地基相控阵雷达的波束空域分析与仿真

以下主要以某种相控阵雷达为例子，对地基相控阵雷达的空域扫描特点展开详细的分析。该相控阵雷达主要采用的是双面阵天线实现的对空间目标的探测，不仅可以用于对洲际弹道导弹和潜射弹道导弹的预警，更是可以对卫星展开监视跟踪。此种相控阵雷达天线阵，主要采用的是双阵圆口径密度加权，每一个针面都具有五十六个子阵，阵面的倾斜角度为20度，直径为22米，天线波束的宽度为22度，为左/右旋圆极化。

主要是通过正弦坐标系安排相控阵雷达的空域扫描波束，在该坐标系内，有助于波束编排的实现。以下主要从监视、跟踪、扫描空域波束展宽和增益变化三个方面分别对于地基相控阵雷达的波束空域分析与仿真展开详细研究，以下为主要内容。

1、监视

一般来说，远程预警雷达通常在雷达站坐标下的仰角为3度，近程预警雷达一般是3度或者是10度。正弦坐标系做采用的波速均匀，可以得到60个监视波束的安排示意图。根据相关数据可以得出以下结论：一旦扫描角增加，那么波束相应展宽也会适当的增加，在这一定程度上就减少了波束覆盖所需要的波束位置数量，此外也会造成波束增益降低的情况出现，此时就需要采取增加脉冲数或者是增大信号波形的能量的方式避免这种情况的出现。

就当前的技术而言，该种相控阵雷达的搜索波束主要指向的是控制码系，这种方式的波束安排方法的结果就是两边波束相交较多，但是趋向于中间的波束相交会逐渐降低。由于波束的展宽使波束的重叠越来越多，那么也将会直接导致重复探测的目标概率也会一定程度的增加，因而也就弥补了由于波束展宽导致了波束能量降低所造成的目标检测概率下降的问题的出现。

2、跟踪

相控阵雷达主要采用的是一边搜索一边跟踪的方式，对于跟踪脉冲编排，主要是按照导弹和卫星轨迹进行计算和预测，也会对目标跟踪波束的指向进行确定，最终根据目标位置决定跟踪信号的形式。

雷达站坐标系的波束仰角范围大概在3-85度之间，因而要想对波束扫描空间的变化以及仰角的变化而引起的波束形状的变化，本实验当中主要是通过相切波束安排法的方式对于扫描空域内来安排波束的方式实现的。

在实际的应用过程当中，会根据目标预测位置来最终确定跟踪波束的指向，与此同时也会根据波束跃度的限制，对于波束指向展开微调，最终得到更加精确的波位。整个过程当中，必须要注意的就是既要在扫描的空域内对波束安排波位，有需要考虑到对波束跃度的影响，因此整个过程当中就存在较大的运算量，实际应用当中主要使用的是查询法来实现对波束转换的控制。

3、扫描空域波束展宽与增益变化

最后就是对于扫描空域波束展宽与增益变化展开分析。首先假设雷达阵面法线防线的天线增益为38dB，波束宽度与主波束增益都与偏主轴角相关，此时通过对相关公式的应用能够实现相控阵雷达仰角和方位角。与此同时，也能够在得到远程预警雷达监视的情况之下，得到波束增益和波束宽度的变化情况。通过以上的分析可以得出，在波束扫描空域内，不同的波束仰俯角时，雷达的波束宽度和增益都有所不同，这两者都会直接影响到相控阵雷达的探测性能。那么此时就需要根据波束宽度和增益的变化情况，来对波形样式和扫描空间中的泊位照射次数来合理设置，最终弥补增益变化。

小结：本文主要对于地基相控阵雷达的天线扫描空间展开了分析，相比较于普通雷达而言，相控阵天线系统是导致两者之间有着根本区别的主要原因。本文主要从监视、跟踪、扫描空域波束展宽和增益变化三个方面分别对于地基相控阵雷达的波束空域分析与仿真展开详细研究，可供相关人士参考。

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