炮瞄雷達(dá)天線點頭搜索機構(gòu)的設(shè)計

購買設(shè)計請充值后下載，，資源目錄下的文件所見即所得，都可以點開預(yù)覽，，資料完整，充值下載可得到資源目錄里的所有文件。。。【注】：dwg后綴為CAD圖紙，doc,docx為WORD文檔，原稿無水印，可編輯。。。具體請見文件預(yù)覽，有不明白之處，可咨詢QQ:12401814

黃河科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 工 學(xué)院 機械 系 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 08 級 機電三 班 學(xué) 號 學(xué)生 指導(dǎo)教師 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 炮瞄雷達(dá)天線點頭搜索機構(gòu)的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作內(nèi)容與基本要求（目標(biāo)、任務(wù)、途徑、方法，應(yīng)掌握的原始資料（數(shù)據(jù)）、參考資料（文獻(xiàn)）以及設(shè)計技術(shù)要求、注意事項等）（紙張不夠可加頁） 一、目標(biāo)、任務(wù)及設(shè)計要求 某炮瞄雷達(dá)天線重0.5噸，為了提高發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率，需要雷達(dá)天線點頭搜索，請設(shè)計點頭搜索機構(gòu)，點頭頻率4赫茲，點頭范圍±30密位. 要求：應(yīng)用所學(xué)的機械知識，完成該裝置的設(shè)計，選型結(jié)合現(xiàn)行主流配置進(jìn)行整體設(shè)計；設(shè)計出主要零部件。 通過完成方案設(shè)計、參數(shù)計算、元器件的選擇、等環(huán)節(jié)，使學(xué)生綜合運用四年來所學(xué)到的知識提高解決實際問題的能力，學(xué)會科學(xué)研究的方法、程序，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，為其即將走向工作崗位奠定良好基礎(chǔ)。 二、主要設(shè)計內(nèi)容 1.查閱文獻(xiàn)資料12種以上，外文資料不少于兩種。寫出3000字以上文獻(xiàn)綜述，單獨裝訂成冊。 2.翻譯外文科技資料，不少于3000漢字，單獨裝訂成冊。 3.完成開題報告，填寫開題報告表。 4.完成設(shè)計方案選擇與論證，完成該產(chǎn)品的主要零件圖。 5.繪制裝配圖及主要零件圖（折合后不少于A1圖紙3張，可以用計算機繪圖） 6.編寫摘要，英中文完全對照，中文不少于300字。 7、包含本次設(shè)計的所有內(nèi)容的光盤一張。 8.編寫設(shè)計說明書，不少于8000字符。 三、主要參考資料 機械設(shè)計手冊，電子線路設(shè)計，機械原理，機械制圖，機械工程手冊，自動控制原理，CAD繪圖及相關(guān)資料等。 四、時間安排 1、第1-3周：對課題進(jìn)行調(diào)研，完成文獻(xiàn)綜述、開題報告及英文資料翻譯，掌握CAD軟件應(yīng)用功能。完成開題報告。 2、第4-5周：閱讀資料，搞清基本原理，畫出原理圖，完成該產(chǎn)品的主要零件圖。 3、第6-8周：通過各部件的選型設(shè)計畫出裝配圖。 4、第9-11周：完成文獻(xiàn)綜述、設(shè)計說明書。 5、第12-13周：修改論文與圖紙，準(zhǔn)備答辯。 畢業(yè)設(shè)計（論文）時間： 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日 計 劃 答 辯 時 間： 2012 年 05 月 19 日 專業(yè)（教研室）審批意見： 審批人簽名： 單位代碼 0 2 學(xué) 號 分 類 號 TH6 密 級 秘密 畢業(yè)設(shè)計說明書 炮瞄雷達(dá)天線點頭搜索設(shè)計 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2012年 5 月 15 日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（開題報告表） 課題名稱 炮瞄雷達(dá)天線點頭搜索機構(gòu)的設(shè)計 課題來源 教師擬訂 課題類型 AX 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號 一、調(diào)研資料的準(zhǔn)備 根據(jù)任務(wù)書的要求，在做本課題前，查閱了與課題相關(guān)的資料有：模擬電子線路，電子線路設(shè)計，脈沖電路，機械制圖，機械工程手冊，自動控制原理，CAD繪圖，畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)等以及與設(shè)計相關(guān)的手冊。 二、設(shè)計的目的與要求 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)教學(xué)中最后一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，通過該設(shè)計過程，可以檢驗學(xué)生所學(xué)的知識，同時培養(yǎng)學(xué)生處理工程中實際問題的能力，因此意義特別重大。 應(yīng)用所學(xué)的機械和電氣方面的知識，完成該裝置的設(shè)計，選型結(jié)合現(xiàn)行主流配置進(jìn)行整體設(shè)計；設(shè)計出主要零部件并完成裝配。 三、設(shè)計的思路與預(yù)期成果 1、設(shè)計思路 ①根據(jù)任務(wù)書要求制定合適的機械結(jié)構(gòu) ②通過計算選擇能夠完成要求動作的動力機構(gòu)、傳遞機構(gòu)和控制機構(gòu) ③校核機械強度 ④整理數(shù)據(jù)完成零件圖、裝配圖并編寫任務(wù)書 2、預(yù)期的成果 （1）完成文獻(xiàn)綜述一篇，不少與3000字，翻譯外文科技資料，不少于3000漢字 （2）編寫設(shè)計說明書，不少于8000字符。 （3）繪制裝配圖及主要零件圖（折合后不少于A1圖紙3張，可以用計算機繪圖） （4）編寫摘要，英中文完全對照，中文不少于300字 （5）刻錄包含本次設(shè)計的所有內(nèi)容的光盤一張 四、任務(wù)完成的階段內(nèi)容及時間安排 1周——2周 收集設(shè)計資料并完成開題報告 3周——4周 完成英文資料翻譯并寫出文獻(xiàn)綜述 5周——6周 進(jìn)行總體設(shè)計和部分零部件的選擇與設(shè)計 7周——10周 繪制裝配圖和部分零件圖、編寫畢業(yè)設(shè)計說明書 11周 修改整理，準(zhǔn)備答辯 五、完成設(shè)計（論文）所具備的條件因素 本人已修完機械設(shè)計、機械制圖、液壓與氣壓傳動、金屬工藝學(xué)、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、沖壓成型工藝與模具設(shè)計、冷沖模課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)等課程，借助圖書館的相關(guān)文獻(xiàn)資料，以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)等資源。 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 課題來源：（1）教師擬訂；（2）學(xué)生建議；（3）企業(yè)和社會征集；（4）科研單位提供 課題類型：（1）A—工程設(shè)計（藝術(shù)設(shè)計）；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究；E—調(diào)研報告 （2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題 要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)綜述） 第 6 頁 畢業(yè)設(shè)計 文獻(xiàn)綜述 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2012年 03 月 15 日 摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，雷達(dá)的應(yīng)用也愈加廣泛。如果說雷達(dá)是其他設(shè)備的眼睛，那么天線就是雷達(dá)的眼睛。本文通過介紹雷達(dá)的作用、工作原理、發(fā)展過程及發(fā)展現(xiàn)狀等凸顯雷達(dá)在現(xiàn)代技術(shù)行業(yè)的重要性以及雷達(dá)性能改進(jìn)的必要性，增強對雷達(dá)整體的了解，為后邊的設(shè)計做好鋪墊 關(guān)鍵詞：雷達(dá) 點頭搜索 俯仰角 前言：雷達(dá)所起的作用和眼睛相似，但它已經(jīng)不是大自然的杰作，同時，它的信息載體是無線電波。 事實上，不論是可見光或是無線電波，在本質(zhì)上是同一種東西，都是電磁波，傳播的速度都是光速C,差別在于它們各自占據(jù)的波段不同。其工作原理是雷達(dá)設(shè)備的發(fā)射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達(dá)天線接收此反射波，送至接收設(shè)備進(jìn)行處理，提取有關(guān)該物體的某些信息(目標(biāo)物體至雷達(dá)的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。 雷達(dá)的優(yōu)點是白天黑夜均能探測遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，且不受霧、云和雨的阻擋，具有全天候、全天時的特點，并有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛應(yīng)用于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展(如氣象預(yù)報、資源探測、環(huán)境監(jiān)測等)和科學(xué)研究(天體研究、大氣物理、電離層結(jié)構(gòu)研究等)。星載和機載合成孔徑雷達(dá)已經(jīng)成為當(dāng)今遙感中十分重要的傳感器。以地面為目標(biāo)的雷達(dá)可以探測地面的精確形狀。其空間分辨力可達(dá)幾十米到幾米，且與距離無關(guān)。雷達(dá)在洪水監(jiān)測、海冰監(jiān)測、土壤濕度調(diào)查、森林資源清查、地質(zhì)調(diào)查等方面顯示了很好的應(yīng)用潛力。 一、雷達(dá)的簡述 雷達(dá)是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備。英文radar原是“無線電探測與定位”的英文縮寫，其基本任務(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方位、速度等狀態(tài)參數(shù)。主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。 雷達(dá)工作是通過發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向，被雷達(dá)天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機，形成雷達(dá)的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達(dá)回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。 為了測定目標(biāo)的距離，雷達(dá)需要準(zhǔn)確測量從電磁波發(fā)射時刻到接收到回波時刻的延遲時間，這個延遲時間是電磁波從發(fā)射機到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達(dá)接收機的傳播時間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離為： S=CT/2 其中S：目標(biāo)距離 T：電磁波從雷達(dá)到目標(biāo)的往返傳播時間 C：光速 雷達(dá)測定目標(biāo)的方向是利用天線的方向性來實現(xiàn)的。通過機械和電氣上的組合作用，雷達(dá)把天線轉(zhuǎn)向要探測的方向，一旦發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，雷達(dá)讀出天線轉(zhuǎn)過的指向角，就是目標(biāo)的方向角。兩坐標(biāo)雷達(dá)只能測定目標(biāo)的方位角，三坐標(biāo)雷達(dá)可以測定方位角和俯仰角。 測定目標(biāo)的運動速度是雷達(dá)的一個重要功能，雷達(dá)測速利用了物理學(xué)中的多普勒原理。當(dāng)目標(biāo)和雷達(dá)之間存在著相對位置運動時，目標(biāo)回波的頻率就會發(fā)生改變，頻率的改變量稱為多普勒頻移，多用于確定目標(biāo)的相對徑向速度。具有測速能力的雷達(dá)，例如脈沖多普勒雷達(dá)，要比一般雷達(dá)復(fù)雜得多。 二、雷達(dá)的分類及應(yīng)用簡述 雷達(dá)的用途廣泛，種類繁多，分類的方法也非常復(fù)雜。通?？梢园凑绽走_(dá)的用途分類，如預(yù)警雷達(dá)、搜索警戒雷達(dá)、無線電測高雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航管雷達(dá)、引導(dǎo)雷達(dá)、炮瞄雷達(dá)、雷達(dá)引信、戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)、機載截?fù)衾走_(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)以及防撞和敵我識別雷達(dá)等。除了按用途分，還可以從工作體制對雷達(dá)進(jìn)行區(qū)分。這里就對一些新體制的雷達(dá)進(jìn)行簡單的介紹。 ⒈雙/多基地雷達(dá) 普通雷達(dá)的發(fā)射機和接收機安裝在同一地點，而雙/多基地雷達(dá)是將發(fā)射機和接收機分別安裝在相距很遠(yuǎn)的兩個或多個地點上，地點可以設(shè)在地面、空中平臺或空間平臺上。由于隱身飛行器外形的設(shè)計主要是不讓入射的雷達(dá)波直接反射回雷達(dá)，這對于單基地雷達(dá)很有效。但入射的雷達(dá)波會朝各個方向反射，總有部分反射波會被雙/多基地雷達(dá)中的一個接收機接收到。 ⒉相控陣?yán)走_(dá) 我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數(shù)目和雷達(dá)的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機控制反饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進(jìn)行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機，完成雷達(dá)對目標(biāo)的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被反饋入不同的相位電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數(shù)目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達(dá)的工作基礎(chǔ)是相位可控的陣列天線，“相控陣”由此得名。 相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點如下： （1）波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高； （2）一個雷達(dá)可同時形成多個獨立波束，分別實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能； （3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)； （4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強； （5）抗干擾性能好。 相控陣?yán)走_(dá)與機械掃描雷達(dá)相比，掃描更靈活、性能更可靠、抗干擾能力更強，能快速適應(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛用于地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)、機載和艦載防空系統(tǒng)、機載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，固體有源相控陣?yán)走_(dá)得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)視、火控雷達(dá)。 ⒊寬帶／超寬帶雷達(dá) 工作頻帶很寬的雷達(dá)稱為寬帶／超寬帶雷達(dá)。隱身兵器通常對付工作在某一波段的雷達(dá)是有效的，而面對覆蓋波段很寬的雷達(dá)就無能為力了，它很可能被超寬帶雷達(dá)波中的某一頻率的電磁波探測到。另一方面，超寬帶雷達(dá)發(fā)射的脈沖極窄，具有相當(dāng)高的距離分辨率，可探測到小目標(biāo)。目前美國正在研制、試驗超寬帶雷達(dá)，已完成動目標(biāo)顯示技術(shù)的研究，將要進(jìn)行雷達(dá)波形的試驗。 ⒋合成孔徑雷達(dá) 合成孔徑雷達(dá)通常安裝在移動的空中或空間平臺上，利用雷達(dá)與目標(biāo)間的相對運動，將雷達(dá)在每個不同位置上接收到的目標(biāo)回波信號進(jìn)行相干涉處理，就相當(dāng)于在空中安裝了一個“大個”的雷達(dá)，這樣小孔徑天線就能獲得大孔徑天線的探測效果，具有很高的目標(biāo)方位分辨率，再加上應(yīng)用脈沖壓縮技術(shù)又能獲得很高的距離分辨率，因而能探測到隱身目標(biāo)。合成孔徑雷達(dá)在軍事上和民用領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用，如戰(zhàn)場偵察、火控、制導(dǎo)、導(dǎo)航、資源勘測、地圖測繪、海洋監(jiān)視、環(huán)境遙感等。 ⒌毫米波雷達(dá) 工作在毫米波段的雷達(dá)稱為毫米波雷達(dá)。它具有天線波束窄、分辨率高、頻帶寬、抗干擾能力強等特點，同時它工作在目前隱身技術(shù)所能對抗的波段之外，因此它能探測隱身目標(biāo)。毫米波雷達(dá)還具有能力，特別適用于防空、地面作戰(zhàn)和靈巧武器，已獲得了各國的高度重視。 ⒍激光雷達(dá) 工作在紅外和可見光波段的雷達(dá)稱為激光雷達(dá)。它由激光發(fā)射機、光學(xué)接收機、轉(zhuǎn)臺和信息處理系統(tǒng)等組成，激光器將電脈沖變成光脈沖發(fā)射出去，光接收機再把從目標(biāo)反射回來的光脈沖還原成電脈沖，送到顯示器。隱身兵器通常是針對微波雷達(dá)的，因此激光雷達(dá)很容易“看穿”隱身目標(biāo)所玩的“把戲”；再加上激光雷達(dá)波束窄、定向性好、測量精度高、分辨率高，因而它能有效地探測隱身目標(biāo)。激光雷達(dá)在軍事上主要用于靶場測量、空間目標(biāo)交會測量、目標(biāo)精密跟蹤和瞄準(zhǔn)、目標(biāo)成像識別、導(dǎo)航、精確制導(dǎo)、綜合火控、直升機防撞、化學(xué)試劑監(jiān)測、局部風(fēng)場測量、水下目標(biāo)探測等。 三、雷達(dá)天線點頭技術(shù) 隨著雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用的越加廣泛，雷達(dá)系統(tǒng)的不足也越加凸顯。其中掃描范圍的不足就是雷達(dá)技術(shù)的一個嚴(yán)重缺陷。傳統(tǒng)的雷達(dá)已經(jīng)不能滿足日益增長的要求，如何解決這些問題已經(jīng)迫在眉睫。 雷達(dá)是通過天線輻射電磁波搜尋目標(biāo)的，天線的性能會直接影響雷達(dá)的工作性能。通過增大雷達(dá)天線的輻射面積是擴(kuò)大搜索范圍的一個途徑。但受到安裝空間及環(huán)境等因素的影響，雷達(dá)天線的面積不可能無限制的增大。因此要通過其他方法解決這一問題。 本次設(shè)計就是通過另一途徑改善雷達(dá)天線的工作模式，實現(xiàn)天線的點頭技術(shù)，擴(kuò)大電磁波的輻射范圍，增大雷達(dá)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的概率。所謂的天線點頭技術(shù)就是在雷達(dá)天線周向掃瞄的同時以一定的頻率作俯仰運動，將雷達(dá)波束以天線面為基礎(chǔ)整體以一定的頻率震動，從而增大天線在垂直方向上的掃描范圍。應(yīng)用雷達(dá)天線的點頭搜索機構(gòu)增大雷達(dá)的掃描面積不會受到空間等因素的限制，更加利于實現(xiàn)。 四、雷達(dá)點頭技術(shù)的發(fā)展動態(tài)及發(fā)展趨勢 早期廣泛運用的測量目標(biāo)高度的雷達(dá)是點頭式雷達(dá)。這種雷達(dá)通過整個天線結(jié)構(gòu)擺動或“點頭”，使具有窄垂直波束寬度的扇狀水平波束在仰角上實現(xiàn)機械掃描，如圖4.1所示。當(dāng)雷達(dá)天線連續(xù)不斷地向目標(biāo)發(fā)射脈沖時，主瓣返回的目標(biāo)回波通過距離——高度顯示器（RHI）顯示給操縱員，并通過被稱為“波束分層”的處理，即通過測量顯示的目標(biāo)視頻信號的中心，操縱員可精確地直接測量目標(biāo)的高度。盡管一些點頭式天線測高雷達(dá)有一種慢方位旋轉(zhuǎn)搜索模式，但大多數(shù)仍依靠操縱員的方位指示。操縱員通過兩坐標(biāo)監(jiān)視雷達(dá)觀察探測對象，同時由測高雷達(dá)測量高度。測高雷達(dá)旋轉(zhuǎn)到所需的方位從而得到高度和距離的測量值。和3D雷達(dá)相比，這種操作方法速度較慢且在多方位目標(biāo)跟蹤能力上受到限制，從而嚴(yán)重限制了人工點頭式天線的測高雷達(dá)在軍事上的使用。 4.1點頭天線示意圖 有幾種采用點頭式天線的測高雷達(dá)，如著名的英國13型雷達(dá)（AMES 13型雷達(dá)）和得到廣泛應(yīng)用的美國AN/TPS—10雷達(dá)出現(xiàn)在20世紀(jì)40年代的中后期，且高頻技術(shù)也開始出現(xiàn)[6]。AN/TPS—10 X波段點頭式天線測高雷達(dá)系列被AN/FPS—6，即一種專為美軍設(shè)計的S波段點頭式天線雷達(dá)所取代。AN/MPS—14雷達(dá)是這種雷達(dá)的移動型，AN/FPS—89是其改進(jìn)的固定型。AN/FPS—6雷達(dá)的仰角波束寬度是0.9°，方位波束寬度是3.2°，整個天線以每分鐘20～30次的速率點頭。這種雷達(dá)能以每秒45°的速率進(jìn)行方位掃描，以300～400Hz的重復(fù)頻率發(fā)射2ms的脈沖，其峰值功率為4.5MW。 后繼型號的點頭式雷達(dá)數(shù)據(jù)率比它的先輩有了明顯的提高。例如，S600系列C波段點頭式天線測高雷達(dá)由計算機控制和管理，以便最大限度地提高數(shù)據(jù)率，每分鐘能夠獲得22個高度測量值。 當(dāng)然，利用機電手段代替通過機械擺動的整個天線結(jié)構(gòu)，也可使得在仰角上快速掃描水平扇狀波束成為可能。許多使用巧妙的波束掃描方法的點頭波束測高雷達(dá)已經(jīng)成功地應(yīng)用了許多年。兩個著名的例子是二戰(zhàn)中使用的SCI雷達(dá)和AN/SPS—8艦載雷達(dá)，它們都運用Robinson型的機電方式來實現(xiàn)仰角上波束的快速掃描。 五、參考文獻(xiàn) [1] 丁鷺飛, 張平編. 雷達(dá)系統(tǒng)[M]. 西安：西北電訊工程學(xué)院出版社, 1984 [2] 劉永坦. 雷達(dá)成像技術(shù)[M]. 哈爾濱: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, 1999. [3] 張直中, 合成孔徑、逆合成孔徑和成像雷達(dá). 現(xiàn)代雷達(dá)編輯部, 1986 [4] http://wenku.baidu.com/view/32f10d7202768e9951e738f8.html [5] 林瑞平，火控雷達(dá)搜捕目標(biāo)的方式. 桂林空軍學(xué)院，2003 [6] S.A. 霍凡尼斯恩, 合成陣與成象雷達(dá)導(dǎo)論[M]. 北京: 宇航出版社, 1986 [7] 保錚, 邢孟道, 王彤. 雷達(dá)成像技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2005 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(文獻(xiàn)翻譯) 第 3 頁 畢業(yè)設(shè)計 文獻(xiàn)翻譯 院（系）名稱 工學(xué)院機械系 專業(yè)名稱 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2012年 03 月 10 日 雷達(dá)概述 雷達(dá)是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備。英文radar原是“無線電探測與定位”的英文縮寫，其基本任務(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。那么，雷達(dá)具體是怎么工作的呢，下面來做簡單地介紹。 雷達(dá)是通過比較發(fā)射信號和目標(biāo)產(chǎn)生的反射信號來獲取信息的。反射信號只能說明目標(biāo)的存在，但僅僅知道這些是不夠的，有時候還必須了解更多關(guān)于目標(biāo)的信息。所以就要求雷達(dá)不僅能夠提供目標(biāo)的位置，還應(yīng)該反映出更對的關(guān)于目標(biāo)的信息。如目標(biāo)物體的樣式、方向、速度等。 測量距離或范圍也是雷達(dá)的一個重要功能。雷達(dá)主要是通過測定發(fā)射的信號和接收到的反射波的時間延遲來進(jìn)行距離或是范圍的測量。到目前為止，還沒有其它的任何一種傳感器能夠像雷達(dá)一樣測定到遠(yuǎn)距離目標(biāo)的動態(tài)范圍。一些專用的特殊雷達(dá)能夠精確的測定千米以外的目標(biāo)范圍，其精確度可達(dá)厘米。小到交通測速大到測量臨近星球的距離都可以用雷達(dá)來實現(xiàn)，雷達(dá)的應(yīng)用廣泛由此可見一斑。 幾乎所有雷達(dá)都帶有定向天線。定向天線不僅為微弱信號提供傳遞增益和必要的接收孔徑，而且它的窄波束寬度能夠確定目標(biāo)的方位。一個典型的雷達(dá)波束寬度一般為1~2度。波束寬度還決定了角坐標(biāo)分辨率，但后者具有更高的準(zhǔn)確度。對一個典型的雷達(dá)來說，出現(xiàn)波束分裂是很正常的。一些雷達(dá)還能更精準(zhǔn)的檢測角坐標(biāo)的準(zhǔn)確度，最好的追蹤雷達(dá)甚至可能達(dá)到0.1毫拉德的均平方根誤差。 由于多普勒效應(yīng)，雷達(dá)所發(fā)射的波束從一個移動的目標(biāo)反射所產(chǎn)生的回波會產(chǎn)生電子頻移——多普勒效應(yīng)用于測定相對速度。相對速度還可以通過變動率的范圍來確定。追蹤雷達(dá)通常就是用這種方法來確定目標(biāo)的相對速度，而不是多普勒頻移。但是，用來監(jiān)測和追蹤地球以外的目標(biāo)，例如衛(wèi)星和飛船的雷達(dá)通常直接利用多普勒頻移來測量目標(biāo)的相對速度，但是這一方法很少被用于飛行器的監(jiān)視雷達(dá)。在飛行器監(jiān)視雷達(dá)中，多普勒頻移被用于區(qū)分所需的運動目標(biāo)和不需要的固定雜波回波，如活動目標(biāo)指示雷達(dá)。 如果雷達(dá)可以從多個方位對目標(biāo)進(jìn)行觀測，就可以確定它的形狀?？臻g物體識別雷達(dá)就是能夠提取目標(biāo)形狀信息的例子。另外一個例子就是能夠描繪地形的合成孔徑雷達(dá)。能夠確定目標(biāo)形狀的雷達(dá)有時也稱成像雷達(dá)。 通過確定距離分辨力和角分辨力可以得到目標(biāo)大小和形狀。好的距離分辨率通常比同等的角分辨率更容易獲得。在一些雷達(dá)應(yīng)用中，如果監(jiān)測分散式或是與雷達(dá)之間有相對運動的物體時，可以用多普勒頻率分辨率代替角分辨率。這是因為一小部分的分散目標(biāo)有不同的相對速度，所以測得的分辨率是不可用的。這一原理被用于合成孔徑雷達(dá)地面測繪，逆SAR地面成像，空間物體識別，星體成像和根據(jù)入射角測量地表和海洋回波散射。 目標(biāo)探測雷達(dá)是一種專用監(jiān)視雷達(dá)，通常與控射雷達(dá)緊密相連。這種雷達(dá)主要用于監(jiān)控一個相當(dāng)有限的掃描區(qū)域并且為射控雷達(dá)或者武器本身提供打擊目標(biāo)的指定數(shù)據(jù)。 目標(biāo)探測雷達(dá)既可以單獨使用，又可以多功能雷達(dá)的模式使用。這兩種方法都有人使用，就目前來說更趨向于多功能雷達(dá)，即雷達(dá)同時執(zhí)行目標(biāo)探測，武器引導(dǎo)和控制的功能（如愛國者相控陣?yán)走_(dá)）。 測高雷達(dá)具是一種經(jīng)典的多功能雷達(dá)，目前仍被應(yīng)用于許多空中防御系統(tǒng)。這種雷達(dá)的功能是通過二維監(jiān)視雷達(dá)提供選中目標(biāo)的高度基準(zhǔn)。測高雷達(dá)一般工作在C頻和D頻波段，并且提供一定程度的與二維監(jiān)視雷達(dá)相一致的ECCM頻率分隔，通常工作在L波段和較低頻率。 典型的測高雷達(dá)(FPS-6) CAN可在四秒內(nèi)旋轉(zhuǎn)至方位角內(nèi)的任一位置。然后雷達(dá)在高程點以每分鐘二十到三十赫茲的頻率擺動。方位波束寬度近似于三度，從而確立了二維監(jiān)控雷達(dá)的越區(qū)轉(zhuǎn)接精確度。使用兩個測高雷達(dá)的空中防御系統(tǒng)以平均每分鐘四十的頻率擺動。峰點是通過測量目標(biāo)仰角和范圍，再根據(jù)三角形關(guān)系確定的。高度精確度是范圍的函數(shù)，并且是以目標(biāo)區(qū)間范圍內(nèi)每公里一到兩米為標(biāo)準(zhǔn)的。 在當(dāng)今的空中防御系統(tǒng)中，由于目標(biāo)密度過于密集因此需使用三維監(jiān)視雷達(dá)?，F(xiàn)代的三維監(jiān)視雷達(dá)可在五到十秒內(nèi)提供在它監(jiān)視范圍內(nèi)的每一個目標(biāo)的高度信息。三D雷達(dá)的使用同時也推動了平衡雷達(dá)頻率（通常在S波段）的使用。 應(yīng)用于Hawk地空導(dǎo)彈系統(tǒng)的連續(xù)波搜索雷達(dá)也是目標(biāo)探測雷達(dá)的一種。這種雷達(dá)用于搜索探測視野（零到四度高程范圍）內(nèi)的低空飛行器和導(dǎo)彈，但是在帶有活動目標(biāo)指示器的傳統(tǒng)脈沖雷達(dá)中通常被地面雜波屏蔽。 高效率發(fā)射機（X波段）用于使雷達(dá)多路徑的影響最小，這種多路徑會在低高度（）產(chǎn)生破壞性干擾。窄頻帶多普勒濾波器儲庫從雜波中提取目標(biāo)信息并且允許檢測射線的速率。頻率調(diào)制對具有足夠準(zhǔn)確度的測量目標(biāo)范圍的傳送波形有影響以便選擇指定的目標(biāo)跟蹤雷達(dá)。 順時針方向行波的射頻應(yīng)用使得探測深嵌在地面雜亂回波中的目標(biāo)成為可能。此外，這套系統(tǒng)也使得子過程雜波在100~200dB的范圍內(nèi)是可見的。發(fā)射器滲漏是可能引起雷達(dá)性能降低，可以使用獨立的接收和發(fā)射天線來減少滲漏。除此以外，空間碰撞技術(shù)，即把發(fā)射器載體的一個異相樣品增添至接收器也可用來消除輻射滲漏。 雷達(dá)是利用無線電波來測定物體位置的無線電設(shè)備。是“無線電探測與定位”的英文縮寫，其基本任務(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。主要由天線、發(fā)射機、接收機（包括信號處理機）和顯示器等部分組成。 雷達(dá)工作時是通過發(fā)射機產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向，被雷達(dá)天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機，形成雷達(dá)的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會隨著傳播距離而衰減，雷達(dá)回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。 目前這種雷達(dá)所面臨的挑戰(zhàn)主要是具有敏銳洞察力的高速低空飛行的飛行器以及大量的低空飛行巡航導(dǎo)彈，運用彈出式和超低空飛行策略的直升機，在雷達(dá)視野內(nèi)出現(xiàn)時間極短?？s短了雷達(dá)執(zhí)行功能的可用時間尺度，哪怕幾分之一秒都是重要的?？紤]到它不僅能夠探測目標(biāo)，并且能在重電場和多目標(biāo)環(huán)境中識別目標(biāo)并產(chǎn)生一個軌道矢量，Hawk CWAR 面對這種威脅時掃描整個檢測范圍至少需要三秒的時間。 雷達(dá)天線是自由空間傳播和導(dǎo)行波（傳輸線）傳播之間的換能器。其功能是在雷達(dá)發(fā)射過程中將輻射的能量集中成一字形能量束照亮目標(biāo)所在的方向，從而可以發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。接收回波時天線收集目標(biāo)所反射的波束中所含的能量，并傳送到接收器。因此，雷達(dá)天線在雷達(dá)工作過程中擔(dān)任著發(fā)射和接收波束的任務(wù)。在這種工作模式下，其主要目的是精確地確定目標(biāo)的角方向。因此，高度精確的指令（窄）波束寬度是非常有必要的，它能夠獲得精準(zhǔn)的測角精度。雷達(dá)天線的性能指標(biāo)不僅僅是表現(xiàn)在波束的寬度，也和發(fā)射增益和有效接收孔徑有關(guān)聯(lián)，后兩個參數(shù)彼此之間成正比關(guān)系，檢測范圍和測角精度也存在直接的關(guān)系。 上述雷達(dá)天線的是集發(fā)射和接收功能于一體的，這種天線廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)。但也一些非民用的雷達(dá)使用的是兩個功能獨立的天線，也就是所謂的收發(fā)分屬的雷達(dá)，這種雷達(dá)擁有兩個相互獨立的發(fā)射和接收的天線。 雷達(dá)天線按照作用原理不同可分為兩大類，光學(xué)天線和相控陣天線。光學(xué)天線即是基于光學(xué)原理的天線，包括兩個分組：反射面天線和透鏡天線。到目前為止反射面天線仍然被廣泛用于雷達(dá)系統(tǒng)，而透鏡天線，雖然仍在一些通信和電子戰(zhàn)（EW）中使用，但已經(jīng)不再用于現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)； Information Available from Radar A radar obtains information about a target by comparing the received echo signal with the transmitted signal .The availability of an echo signal indicates the presence of a reflecting target ;but knowing a target is present is of litter use by itself. Something more must be known. Therefore, radar provides the location of the target as well as its presents. It can also provide information about the type of target. This is known as target classification. The time delay between the transmission of the radar signal and the radar signal and the receipt of an echo is a measure of the distance, or range, to the target. The range measurement is usually the most significant a radar makes. No other sensor has been able to compete with radar for determining the range to a distant target. Typical radar might be able to measure range to an accuracy of several hundred meters, but accuracies better than a fraction of a meter are practical. Radar ranges might be as short as that of the police traffic-speed- meter, or as long as the distances to the nearby planets. Almost all radars utilize directive antennas. A directive antenna not only provides the transmitting gain and receiving aperture needed for detecting weak signals, but its narrow beam width allows the target’s direction to be determined. Typical radar might have a beam width of perhaps one or two degrees. The angular resolution is determined by the beam width, but the angular accuracy can be considerably better than the beam width. A ten to one beam splitting would not be unusual for typical radar. Some radar can measure angular accuracy considerable better than this. An rms error of 0.1 mrad is possible with the best tracking radars. The echo from a moving target produces a frequency shift due to the Doppler Effect, which is a measure of the relative velocity. Relative velocity also can be determined from the rate of change to range. Tracking radars often measure relative velocity in this manner rather than use the Doppler shift. However, radars for the surveillance and tracking of extraterrestrial targets, such as satellites and spacecraft, might employ the Doppler shift to measure directly the relative velocity, but it is seldom used for this purpose in aircraft-surveillance radars. Instead, aircraft-surveillance radars use the Doppler frequency shift to separate the desired moving targets from the undesired fixed clutter echoes, as in MTI radars. If the target can be viewed from many directions, its shape can be determined. Space object identification (SOI) radars are an example of those that extract target shape information. The synthetic aperture radar (SAR) which maps the terrain is another example .Radars that determines the shape of a target is sometimes called imaging radars. To obtain the target size or shape requires resolution in range and in angle. Good range resolution is generally easier to achieve than comparable resolution in angle. In some radar applications it is possible to utilize resolution in the Doppler frequency shift as a substitute for resolution in angle, if there is relative motion between the distributed target and the radar. Resolution is possible since element of the distributed target has a different relative velocity. This principle has been used in synthetic aperture radars for ground mapping, inverse SAR for SOI and the imaging of planets, and in the scatterometter for measuring the ground or sea echo as a function of incidence angle. Target Acquisition Radars Target acquisition radars are a special form of surveillance radar, generally associated with weapon control radar. The function of this type of radar is to search a relatively limited surveillance volume and obtain target designation data for the weapon control radar, or in some cases for the weapon itself. The target acquisition radar can either be independent radar or a mode of multifunction radar. There are proponents of either type, but the current trend is towards multifunction where the radar performs both target acquisition and w weapon guidance and control functions (e.g. the patriot phased array radar) A classic form of this type of radar is the height-finding radars still in use in many currently operational air-defense systems. The function of these radars is to provide altitude data on selected targets by way of associate 2-D surveillance radars. Height-finding radars typically work at radar C-band or S-band frequencies and provide a degree of ECCM frequency diversity in conjunction with their associated 2-D surveillance radars, which typically work at L band and lower frequencies. Typical height-finding radar (FPS-6) CAN slew in azimuth to any target within four seconds. It then nods in elevation at a rate of 20 to 30 nods per minute. The azimuth beam width is on the order of three degrees, which establishes the hand-off accuracy of the 2-D surveillance radar. An average of 40 heights per minute is typical for an air defense system employing two height-finding radars. The height is estimated by measuring the target’s elevation angle and range, and then solving the triangular relationship to determine height. The height accuracy is a function of range and is the order of 1 to 2m per km of target range. In modern air defense system, the expected target density is such that 3-D surveillance radars are employed. Modern 3-D surveillance radar can supply target height information for every target within its surveillance volume within a typical five to ten second frame time. The use of a 3-D radar forces a compromise radar frequency (usually in S band) to be employed. The height-finding accuracy improves with increasing frequency, which dictates a minimum S-band frequency for a reasonable vertical aperture, while the 2-D surveillance requirement generally favors L-band frequency, which is compatible with solid-state transmitter operation, by using an extended vertical aperture. Another example of a target acquisition radar is the continuous-wave acquisition radar (CWAR) used in the Hawk missile system. The function of this radar is to search the horizon (zero to four degree elevation coverage) to detect low-flying aircraft or missiles, which would normally be screened by ground clutter in a conventional pulse-type radar with MTI. A high transmitter frequency (X band) is used to minimize the effect of radar multipath, which can cause a destructive interference at low altitudes (ht<λR4ifa ). A bank of narrowband Doppler filters extracts the target from the clutter and allows a determination of its radial velocity. A frequency modulation (FM) is imposed on the transmitted waveform to measure range to the target with sufficient accuracy to select targets for designation to the tracking radar. The CW frequency operation provides the ability to detect targets that are heavily imbedded in ground clutter. Sub clutter visibilities in the 100-200 dB regions are feasible with this type of system. Transmitter leakage is a problem which may reduce performance. Separate receive and transmit antennas are used to reduce leakage, in addition to a nulling technique whereby an out-of-phase sample of the transmitter carrier is injected into the receiver to cancel the radiated leakage. The current threat facing this type of radar consists of high-speed/low-level penetrating aircraft, large numbers of low-flying cruise missiles, and helicopters using pop-up and nap-of-earth tactics causing them to be in view for only a short time. This compresses the time scale available for the acquisition radar to perform its function to the point where even fractions of a second are important. The minimum three-second time period it takes the Hawk CWAR to search the surveillance volume is marginal for this kind of threat, considering that it must not only detect the target, but also identify it and generate a track vector possibly in the presence of a heavy ECM and multi-target environment. Radar Subsystems The basic role of the radar antenna is to provide a transducer between the free-space propagation and the guided-wave propagation of electromagnetic waves. The specific function of the antenna during transmission is to concentrate the radiated energy into a shaped directive beam which illuminates the targets in a desired direction. During reception the antenna collects the energy contained in the reflected target echo signals and delivers it to the receiver. Thus the radar antenna is used to fulfill reciprocal but related roles during its transmit and receive modes. In both of these modes or roles, its primary purpose is to accurately determine the angular direction of the target. For this purpose, a highly directive (narrow) beam width is needed, not only to achieve angular accuracy but also to resolve targets close to one another. This important feature of a radar antenna is expressed quantitatively in terms not only of the beam width but also of transmit gain and effective receiving aperture. These latter two parameters are proportional to one another and are directly related to the detection range and angular accuracy. The above functional description of radar antennas implies that a signal antenna is used for both transmitting and receiving. Although this holds true for most radar systems, there are exceptions: some monocratic radars use separate antennas for the two functions; and, of course, biostatic radars must, by definition, have separate transmit and receive antennas. Radar antennas can be classified into two broad categories, optical antennas and array antennas. The optical category, as the name implies, comprises antennas based on optical principles and includes two subgroups, namely, reflector antennas and lens antennas. Reflector antennas are still widely used for radar, whereas lens antennas, although still used in some communication and electronic warfare (EW) application, are no longer used in modern radar systems.