雷达天线基础知识

2020-12-31 13:12:52      点击:

1、雷达天线的简介
  
雷达是用以辐射和接收电磁波、并决定其勘探方向的设备。雷达天线具有将电磁波聚成波束的功能,定向地发射和接收电磁波。雷达的重要战术性能,如勘探间隔、勘探范围、测角(方位、仰角)精度、视点分辨力和反干扰才能均与天线性能有关。

  雷达天线在空间聚成的立体电磁波束,一般用波束的水平截面图(即水平方向图)和笔直截面图(即笔直方向图)来描述。方向图呈花瓣状,又称为波瓣图。常规的天线方向图有一个主瓣和多个副瓣。主瓣用于勘探目标。副瓣又称旁瓣,是无用的,愈小愈好。雷达的战术用处不同,所要求的天线波束形状也不相同。常规雷达的发射波束和接收波束是相同的,一些特别体系的雷达,发射波束和接收波束不同。脉冲雷达多数是发射和接收共用一个天线,靠天线收发开关进行发射和接收作业状态的转换。有些雷达(如多基地雷达和连续波雷达),其发射天线和接收天线是分开的。

2、雷达天线的品种

  雷达天线类型有许多,按其结构形式,首要有反射面天线和阵列天线两大类。按天线波束的扫描方法,雷达天线可分为机械扫描天线、电扫描天线和机电扫描结合的天线。

  反射面天线由反射面和辐射器组成。辐射器又称馈源、辐射元、照射器,它向反射面辐射电磁波,经反射形成波束。典型的反射面天线是旋转抛物面天线,切开抛物面天线、抛物柱面天线、卡塞格伦天线、单脉冲天线、叠层波束天线、赋形波束天线和偏馈天线等多种形式。机械扫描天线经过机械的方法驱动天线转动,实现天线波束在方位和仰角二维的扫描,扫描的速度较慢。电扫描天线,天线固定不动,波束在方位和仰角二维的扫描,都是用电子技术操控阵列天线上各辐射单元的馈电相位或作业频率来实现,波束扫描的速度很快。机电扫描结合的天线一般是方位扫描由机械驱动天线旋转进行,仰角扫描由电子技术操控各辐射单元的馈电相位或作业频率来实现,因此其方位扫描较慢,仰角扫描很快。有时也把机电扫描结合的天线叫一维电扫描天线。

3、雷达天线的首要性能指标

  雷达天线首要意图是更好地接受和发送数据,采用不同品种的天线拥有不同的指标,但雷达天线首要的性能指标有波瓣宽度、有用面积、增益、副瓣电平、极化方法、频带宽度、天线转速和抗风力等。

3.1 波瓣宽度

  波瓣宽度是天线方向图中主波瓣电磁场半功率点 (0.707场强点)间的宽度,有水平波瓣宽度和笔直波瓣宽度。在雷达作业波长固定的条件下,天线口径尺寸越大,波瓣宽度越窄。在天线口径尺寸固定的条件下,作业波长越短,波瓣宽度越窄。天线波瓣宽度与雷达的测角精度和角分辨力直接有关,波瓣窄,测角精度高,角分辨力强。

3.2 有用面积

  有用面积表明雷达天线接纳空中信号功率的才能,即雷达天线接纳到的信号功率与来自最大辐射方向的信号的功率密度之比。一般雷达天线的有用面积为天线实际几许面积的50%~90%。

3.3 增益表明

  增益表明雷达天线集合波束的才能,其大小为雷达天线在最大辐射方向所辐射的功率与一各个方向都均匀辐射的天线在同一方向上辐射的功率之比(在两天线输入功率相同的条件下)。在雷达作业波长固定时,天线口径面积越大,天线增益越高;如果天线口径面积固定,则作业波长越短,增益越高。

3.4 副瓣电平

  副瓣电平是指副瓣的最大电磁场强度与主瓣的最大电磁场强度之比,用分贝表明。雷达天线有许多副瓣,因此有最大副瓣电平和平均副瓣电平两项性能指标。根据雷达反干扰性能的要求,天线副瓣电平越低越好。

3.5 极化方法、频带宽度、天线转速与抗风力

  雷达天线一般置于露天作业,直接承受自然界中的风、雨、冰雪、沙尘以及太阳辐射、盐雾等的影响、使天线的性能下降,寿命缩短。为此,许多地面和舰载雷达的天线配有天线罩。机载雷达由于在高速平台上作业,则有必要配有天线罩,以改进气动性能。天线罩是用对电磁波透过率很高的资料制成,可保护天线免受恶劣自然环境的影响,减轻天线磨损、腐蚀和老化,使天线性能稳定可靠,延伸使用寿命。天线罩可使天线削减对风的防护措施,因此可减轻天线机械结构重量,降低天线驱动功率。

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