二次监视雷达原理教育课件.ppt

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1、二次二次监视监视雷达原理雷达原理PPT讲讲座座民航内蒙古空中交通管理局 一一 概述概述1 1、电磁频谱资源、电磁频谱资源、电磁频谱资源、电磁频谱资源代号代号频率范围频率范围HFVHFUHFLSCX(I)KuKKaVWmm3-3030-300300-10001-22-44-88-1212-1818-2727-4040-7575-110110-300 10 1001 100.3 115 307.5 153.75 7.52.5-3.751.7-2.51.1-1.70.75-1.14-7.52.7-41-2.7MHzMHzMHzGHzGHzGHzGHzGHzGHzGHzGHzGHzGHzmmmcmcm

2、cmcmcmcmcmmmmmmm 波长波长29cm民航内蒙古空中交通管理局1 1、电磁频谱资源、电磁频谱资源、电磁频谱资源、电磁频谱资源n HF：带宽窄，波束宽，噪声大，电离层折射，设备简单，超视距。n VHF：带宽窄，波束宽，噪声大，设备简单，受气象影响小。n UHF 噪声低，带宽和波束都有改善，设备简单等，早期预警。n L：波束窄，噪声低，空中警戒及监视雷达的首选。n S：波束窄，受雨杂波的影响大，气象雷达和监视雷达。n C：S和X的折中，对空警戒和精密跟踪。n X：带宽宽，可产生窄脉冲，设备尺寸适中，高分辨雷达。n Ku、K、Ka：波束窄带宽大，雨杂波及大气衰减大，作用距离短的 场合，如

3、机场SMR。n 毫米波：波束窄带宽宽，大气衰减大，空间及作用距离不大的场合 如FOD、大气探测、太空探测。二次雷达工作在L波段电磁波特性电磁波特性 一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局一、设备视图一、设备视图一、设备视图一、设备视图图7-13 应答机天线SSR询问机及其天线系统询问机及其天线系统SSR应答机天线系统应答机天线系统 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局2 2、反射、反射、反射、反射常规雷达是通过接收目标的二次散射来发现目标的常规雷达是通过接收目标的二次散射来发现目标的 一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局2 2、反射、反射、反射、反射船舶反射船舶反射 一一 概述概述

4、民航内蒙古空中交通管理局2 2、反射、反射、反射、反射反射截面积反射截面积定义：在远场条件（平面波照射）下，目标处每单位入射功率密度在接收机处每单位立体角内产生的反射功率乘以4。雷达截面积：一个等效无耗的各向均匀反射体的截获面积。对于同一个物体，不同的照射方向具有不同的雷达截面积目标闪烁 一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局3 3、雷达视线、雷达视线、雷达视线、雷达视线水平视线水平视线杂波和遮蔽杂波和遮蔽雷达信号传播受影响雷达信号传播受影响常规使用的信号传播是直线的。雷达信号会受到阻挡和遮蔽。还会受到来自飞机和地面反射信号的干扰。一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局3 3、雷达视线、雷达视

5、线、雷达视线、雷达视线天线高度天线高度飞机高度飞机高度雷达水平最大视线距离雷达水平最大视线距离h、H为英尺，R为海里（1海里=1.852千米）。一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局4 4、雷达接收信号、雷达接收信号、雷达接收信号、雷达接收信号n 目标反射回波n 其它电子设备干扰信号n 气象、地物或海浪杂波信号外部外部内部内部n 噪声 一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局4 4、雷达接收信号、雷达接收信号、雷达接收信号、雷达接收信号接接收收到到的的回回波波功功率率目目 标标 回回 波波 信信 号号随随 机机 噪噪 声声检检 测测 门门 限限 时时 间间 n 接收机噪声通常是宽带的高斯噪声；接

6、收机噪声通常是宽带的高斯噪声；n 信号与噪声占据相同的频带宽度；信号与噪声占据相同的频带宽度；n 雷达接收到的信号是一个随机过程；雷达接收到的信号是一个随机过程；n 雷达的目标检测能力受到噪声的影响。雷达的目标检测能力受到噪声的影响。一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局5 5、雷达目标检测、雷达目标检测、雷达目标检测、雷达目标检测门限检测是一种随机检测，雷达接收机输出是一个随机过程，雷达根据接收输出端的门限检测是一种随机检测，雷达接收机输出是一个随机过程，雷达根据接收输出端的振幅是否超过门限来判断有无目标存在，可能出现以下振幅是否超过门限来判断有无目标存在，可能出现以下4种情况：种情况：n

7、存在目标时判为有目标，称为发现，它的概率称为存在目标时判为有目标，称为发现，它的概率称为发现概率发现概率Pd；n 存在目标时判为无目标，称为漏报，它的概率称为存在目标时判为无目标，称为漏报，它的概率称为漏报概率漏报概率Pla；n 不存在目标时判为无目标，称为正确不发现，它的概率称为正不存在目标时判为无目标，称为正确不发现，它的概率称为正 确不发现概率确不发现概率Pan；n 不存在目标时判有目标，称为虚警，它的概率称为不存在目标时判有目标，称为虚警，它的概率称为虚警概率虚警概率Pfa。通常大家比较关注的是发现概率通常大家比较关注的是发现概率Pd和虚警概率和虚警概率Pfa 一一 概述概述民航内蒙古

8、空中交通管理局6 6、雷达信号传播、雷达信号传播、雷达信号传播、雷达信号传播大气波导效应大气波导效应 地面地面大气波导效应导致传播路径弯曲，雷达有可能看到视线外的目标。大气波导效应导致传播路径弯曲，雷达有可能看到视线外的目标。大气大气 一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局6 6、雷达信号传播、雷达信号传播、雷达信号传播、雷达信号传播雷达信号损失雷达信号损失雷达系统存在的各种损耗雷达系统存在的各种损耗n 空间传播损耗空间传播损耗 大气传播衰减大气传播衰减n 射频传输损耗射频传输损耗 旋转关节、转换开关、电缆或波导、滤波器损耗旋转关节、转换开关、电缆或波导、滤波器损耗n 天线波束形状损失天线波束

9、形状损失 n 叠加损失叠加损失 信号积累时存在噪声信号积累时存在噪声n 系统不完善损失系统不完善损失 发射频带内不均匀，接收通道与信号不匹配（幅度和相位特性）发射频带内不均匀，接收通道与信号不匹配（幅度和相位特性）一一 概述概述民航内蒙古空中交通管理局6 6、雷达信号传播、雷达信号传播、雷达信号传播、雷达信号传播大气衰减大气衰减 一一 概述概述频率频率 （GHz）降水率降水率（mn/h）倾盆大雨倾盆大雨大雨大雨中雨中雨小雨小雨毛毛雨毛毛雨衰减衰减 （dB/km）民航内蒙古空中交通管理局1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达 二二 雷达原理雷达原理定义定义定义定义 Radar Radar

10、：Radio Detecting and RangingRadio Detecting and Ranging 无线电探测和测距。无线电探测和测距。民航内蒙古空中交通管理局1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达 二二 雷达原理雷达原理n 雷达的任务雷达的任务n 探测目标探测目标n 测量目标参数测量目标参数n斜距测量斜距测量n目标角位置测量目标角位置测量民航内蒙古空中交通管理局1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达目标斜距测量目标斜距测量 n 雷达发射脉冲电磁波；n 电磁波在空间传播，遇物体产生后向散射，形成回波；n 雷达接收回波并测量回波脉冲滞后于发射脉冲的时间tr。二二 雷达

11、原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局 R目标到雷达站的单程距离,单位为m；tr电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，单位为s；c电磁波的传播速度，c=3108m/s。回波脉冲滞后于发射脉冲为一个微秒时,所对应的目标斜距离R为 二二 雷达原理雷达原理1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达目标斜距测量目标斜距测量 民航内蒙古空中交通管理局1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达雷达测距 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 目标角位置的测量目标角位置的测量 目标角位置指方位角,在雷达技术中测量这个角位置基本上都是利用天线的方向性来实现的。雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内,

12、当天线波束轴对准目标时,回波信号最强。当目标偏离天线波束轴时回波信号减弱。根据接收回波最强时的天线波束指向,就可确定目标的方向。1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局 角坐标测量 根据接收回波最强时的天线波束指向,就可确定目标的方向,这就是角坐标测量的基本原理。天线波束窄精度高回波最强1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局 考虑接收天线增益 ，在离发射机R处的接收机输入端的功率：n雷达波的双程传播 为离雷达R处的接收天线增益。考虑目标二次反射，即双程的情况，雷达接收机收到的功率信号为

13、：为目标的雷达截面积。经过双程传输后，目标信号是很小的(反比于R4)。1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局 当接收到的回波功率Sr等于最小可检测信号Smin时,雷达达到其最大作用距离Rmax,超过这个距离后,就不能有效地检测到目标。雷达探测性能与下列因素有关：发射功率、天线增益、接收灵敏度1 1、常规雷达、常规雷达、常规雷达、常规雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 SSRSSR（Secondary Surveillance RadarSecondary Surveillan

14、ce Radar）上世纪六十年代中期出现上世纪六十年代中期出现SSR，当时叫，当时叫“敌我识别器（敌我识别器（IFF）”；SSR是是ICAO（国际民航组织）的标准监视系统；（国际民航组织）的标准监视系统；SSR的装备量在世界范围内呈上升趋势。的装备量在世界范围内呈上升趋势。SSR是高精度的脉冲（时间）测距是高精度的脉冲（时间）测距/测向系统，它是构成现代空中交测向系统，它是构成现代空中交通管制的重要监视系统。通管制的重要监视系统。二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局SSRSSR的发展历史的发展历史的发展历史的发展历史n50年代后期，英国COSSOR公司研制成专供ATC系统用的二次监视

15、雷达（SSR）n60年代初国际民航组织（ICAO）确认了SSR为ATC系统的基本组成设备n60年代中期实现了用雷达管制飞机的飞行间隔n80年代初COSSOR公司率先推出了单脉冲二次监视雷达（MSSR）n机电部783厂首先研制开始，并于1979年研制出常规SSR样机n1987年该厂研制出681A型常规SSRn14研究所从1988年开始研制全固态MSSR，型号为DLD-100，于1991年完成和通过部级鉴定n2000年底十四所推出其第二代全固态MSSR，型号DLD-100An2008研制成功新一代具有基本S模式全固态MSSR，型号DLD-100C 二二 雷达原理雷达原理2 2、二次雷达、二次雷达、

16、二次雷达、二次雷达民航内蒙古空中交通管理局 二二 雷达原理雷达原理2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达n 按测角方法分 n 常规二次雷达（SSR）：常规SSR实现对一个目标定位需要利 用雷达定向主波瓣中这个目标的所有应答；n 单脉冲二次雷达(MSSR)：只需要利用一次询问的应答即能准 确定位。n 按询问和识别处理方法分 空中交通管制雷达信标系统（ATCRBS）和Mode S系统：n ATCRBS是不加选择地广播式询问目标并识别目标，而且只能 识别目标的代号和高度，有时还会发生混淆。n Mode S则可点名询问某代号或地址的目标和传递管制或飞行管 理信息。二次雷达是雷达技术和通信技术结

17、合的产物。分类民航内蒙古空中交通管理局SSRSSR可以获得的主要信息可以获得的主要信息可以获得的主要信息可以获得的主要信息 飞机的距离和方位；飞机的距离和方位；飞机的识别代码；飞机的识别代码；飞机的气压高度；飞机的气压高度；飞机紧急告警信息，如飞机发生紧急故障（飞机紧急告警信息，如飞机发生紧急故障（7700）、无线电通信失效（）、无线电通信失效（7600）、）、飞机被劫持（飞机被劫持（7500）。）。二二 雷达原理雷达原理2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达民航内蒙古空中交通管理局工作框图工作框图工作框图工作框图f问问=1030MHz，f答答=1090MHz。采用视距传播方式。采用视

18、距传播方式。P问问=2000W，P答答=700W，作用距离，作用距离R=200nm询问机天线的旋转周期询问机天线的旋转周期T=415s（MHS 6s,SNT 6s,XSL 4s）二二 雷达原理雷达原理2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达民航内蒙古空中交通管理局Rmax 雷达最大作用距离，m；波长，m；Pt 雷达发射功率（应答机发射功率），W；Gt 雷达发射天线增益，dB；Gr 应答机接收天线增益，dB；L 大气损耗，方向图因子损耗，dB；Pr 应答机接收灵敏度（雷达接收灵敏度），dBm。n 发射功率越大作用距离越远n 天线增益越高作用距离越远n 二次雷达方程 二二 雷达原理雷达原理2

19、 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达民航内蒙古空中交通管理局距离越远功率密度越小，距离越近功率密度越大。n雷达波的传播（单程）离雷达距离R处的电磁波功率密度：雷达接收信号每倍程为6dB2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局功率密度下降功率密度下降n雷达波的传播（单程）2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n二次雷达动态范围:能够对接收信号进行检测而又使接收信号不失真的输入信号的大小范围 表示成距离的函数：雷达接收功率：应答机的功率都是相同的，二次雷达的接收信号动态范围只受应答

20、飞机与雷达之间的距离影响。最小作用距离为 ，最大作用距离为 。雷达接收信号的动态为：以分贝计为：2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 斜距的测量 雷达从发出询问到接收到应答并检测到目标所用的总时间为：雷达询问信号到达目标的时间飞机应答机接收并发出应答信号的时间应答信号循原路到达雷达的时间雷达接收应答并检测到目标的时间。从总时间扣除应答机响应时间和检测用的时间得到脉冲双程传输时间，其与电磁波速度之积的一半即是该目标的距离值。n 询问脉冲上行时间上行时间n 应答机响应时间 响应时间n 应答脉冲下行时间下行时间n 雷达接收到应答并检测到目标

21、的时间检测时间2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 二次雷达方位角的测量 滑窗原理：天线360搜索，在目标与主波瓣相遇和驻留期间将有许多应答回到雷达，并被检测到。雷达设定一个“发现窗”及一个“结束窗”，对应的各有一个门限值，它们各是一个确定的询问或应答数目值。发现结束2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 发现窗：当一个目标每被雷达询问一次作出的应答 被接收并被检测到时就往窗内计1，否则计 0，当窗内计满时，新一次询问结果被填入 并同时扔掉最早填入的一个，直到连续被 接收并被检

22、测到的应答数计满这个窗时，也即满足发现门限，即告发现目标。2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 结束窗：它的计法同前一样，但是它是在发 现目标之后，对连续没有检测到应 答计数，一旦满足结束门限即告目 标丢失或结束雷达，将第一次发现 目标(认它为进入主波瓣)的方位值 与第一次丢失目标(认它为出主波 瓣)的方位值平均求得目标的方位 值。飞机方位角=2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 发现窗和结束窗的计数n 每次询问都进行操作n 位置相关和A代码相关n 在数据处理中实现2 2、二

23、次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 一二次雷达基本工作方式：n 一次雷达：发射电磁脉冲；接收目标回波；进行回波参数测量，得到目标数据；n 二次雷达：发射询问信号；应答机接收询问信号后发射应答信号；二次雷达接收应答并发现目标；进行目标的定位和识别。2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 二次雷达接收信号单程传输，对硬件设备的要求相对低：发射功率、天线增益、接收机灵敏度和动态等；n 雷达接收的是应答机发射的信号，因而不存在目标截面积变 化带来的起伏和目标闪烁现象；n 由于接收和发射的频率不

24、同，因而二次雷达不受地物杂波的 干扰；n 二次雷达的高度信息由飞机上的高度计提供，精度较高；n 单脉冲二次雷达的测角精度比一次雷达高；n 可以实现数据链，集定位和通信于一体。n 优点2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局一次监视雷达（一次监视雷达（PSR）二次监视雷达（二次监视雷达（SSR）在作用距离相同时，辐射功率大在作用距离相同时，辐射功率大在作用距离相同时，地面在作用距离相同时，地面SSR系统辐射功率小得系统辐射功率小得多多干扰杂波较多干扰杂波较多干扰杂波较少干扰杂波较少存在目标闪烁现象存在目标闪烁现象不存在目标闪烁现象不存在目标闪

25、烁现象不能识别飞机不能识别飞机能识别飞机能识别飞机不能获得飞机高度信息不能获得飞机高度信息能获得飞机高度信息能获得飞机高度信息提供的方位精度较高提供的方位精度较高提供的方位精度较差提供的方位精度较差2 2、二次雷达、二次雷达、二次雷达、二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 单脉冲二次雷达的方位角的测量对于MSSR，当天线主波瓣辐射与目标相遇并被应答机检测到时，应答机产生应答，雷达接收到应答，仅凭这单个应答信号雷达就能精确测量出目标偏离瞄准轴的方向和大小，从而得到目标飞机的方位。MSSR基本上只采用以下两种体制中的一种。A 相位和差单脉冲测角法B 振幅和差单脉冲测角法3 3

26、、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 MSSR:Monopulse SSRMSSR:Monopulse SSR 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 相位和差单脉冲测角法 在一个方位平面上，天线阵列形成与瞄准轴平行的两个等强度波瓣，两波瓣的间隔不为零。发射时在空间形成和波瓣，接收时形成和及差两路波瓣信号，但是这里两波瓣接收的信号相位不等（因为它们的间隔）幅度相等（因为它们平行）。随着目标偏离天线瞄准轴变化大小，两波瓣接收的信号相位差也变大变小，它们的差信号或/也相应地变大变小。而和，当将其中的一个再延迟一个90相位后，它们之间的相位就或者同相或者反相，它

27、也正好对应于目标偏离天线瞄准轴的方向：偏左为同相，偏右为反向。3 3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局相位和差单脉冲测角应答机天线是全向的3 3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 经过归一化后，和差比值只与飞机偏离天线瞄准轴的角度有关，而与飞机离雷达的距离无关。n 相位和差单脉冲测角3 3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 天线阵形成2个独立波束，它们分别位于

28、天线中心轴的两 侧，相差一个较小的方位角，并关于方位瞄准轴对称。随着 飞机偏离天线瞄准轴的变化，差信号的大小也随着变大和变小。n 和波束：相位相同，但幅度不相等。n 发射时：形成一个波束来触发飞机上的应答机n 接收时产生和两个波束的接收信号，进行解码和单脉冲测角。n 振幅和差单脉冲测角3 3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局振幅和差单脉冲测角3 3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局从图中可以看出和，当将其中的一个再延迟一个90相位后，它们之

29、间的相位就或者同相或者反相，它也正好对应于目标偏离天线瞄准轴的方向：偏左为反相，偏右为同相。对这两个信号进行相位检波就可得到偏轴符号值。n 振幅和差单脉冲测角3 3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 和差比值只与飞机偏离天线瞄准轴的方位角度有关，与飞机离雷达的距离无关。n 结合偏轴符号值，通过对和差比查表就可得到目标的 偏轴角度。n 目标的真实角度为天线轴方位角加目标的偏轴角。n 振幅和差单脉冲测角n 和差比：/n 偏轴符号：+/-n 在数据处理中查表得到飞机的方位偏轴角n 实现单脉冲测角一般需要两个接收通道。3

30、3、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达、单脉冲二次雷达 二二 雷达原理雷达原理民航内蒙古空中交通管理局n 表达雷达要求目标回答的内容；n 每个扫描周期只用一种；n 模式交替询问。n 模式1、2为军用，用于IFF；n 模式3/A为军民共用，询问目标的代号-飞机航班号；n 模式C为民用，询问目标的高度-高度码；n 询问模式 雷达询问信号雷达询问信号雷达询问信号雷达询问信号 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局询问模式询问模式询问模式询问模式P2 2：旁瓣抑制脉冲旁瓣抑制脉冲CAAC：使用使用A、C模式模式 二二 雷

31、达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念询问模式询问模式询问模式询问模式民航内蒙古空中交通管理局nP1和P3通过天线和波瓣（）发射，供目标识别询问模式；nP2通过控制波瓣（）发射（S模式中用P5）询问旁瓣抑制ISLS 接收旁瓣抑制 RSLS 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念询问信号询问信号询问信号询问信号民航内蒙古空中交通管理局每个脉冲的宽度为：每个脉冲的宽度为：0.8 0.1 s采用采用A/C模式

32、交替询问。模式交替询问。询问重复频率询问重复频率询问重复频率主要取决于询问重复频率主要取决于SSR的作用距离，同时与应答机所能承受的最大应答率有关。的作用距离，同时与应答机所能承受的最大应答率有关。询问重复频率询问重复频率MHS=120Hz，SNT=180Hz。二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念询问信号询问信号询问信号询问信号民航内蒙古空中交通管理局n 雷达A/C模式询问发射功率计算 设脉冲发射重复频率为200Hz，脉冲峰值功率Pp为2000W。则和通道发射平均功率Pav：二次雷达的发射平均功率是很小的(手机10mw)询问脉冲 二二 雷达原理雷

33、达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局应答信号格式（应答信号格式（1）F1、F2为帧脉冲，它们总是存在的。为帧脉冲，它们总是存在的。SPI为特殊位置识别脉冲，只有按下应答机控制盒上的相应按纽才会产生为特殊位置识别脉冲，只有按下应答机控制盒上的相应按纽才会产生SPI脉冲。脉冲。每个脉冲的宽度为：每个脉冲的宽度为：0.45 0.1 s 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局应答信号格式（应答信号格式（2）总共可以组成总共可以组成4096（212）个独立的应答码。）个独立的应答

34、码。飞机的识别代码飞机的识别代码紧急代码紧急代码飞机气压高度代码飞机气压高度代码 7500表示飞机被劫持表示飞机被劫持 7600表示无线电通信失效表示无线电通信失效 7700表示飞机发生危急故障表示飞机发生危急故障 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机识别代码的编码（飞机识别代码的编码（1）飞机识别代码：飞机识别代码：ABCD AA1A2A4BB1B2B4CC1C2C4DD1D2D4脉冲权值脉冲权值 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局A=3A1=

35、1A2=1A4=0飞机识别代码的编码（飞机识别代码的编码（2）例例 飞机的识别代码为飞机的识别代码为3570，画出应答码的帧结构。，画出应答码的帧结构。B=5B1=1B2=0B4=1C=7C1=1C2=1C4=1D=0D1=0D2=0D4=0 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（1）飞机高度代码：飞机高度代码：DABC C1C2C4D A B C D1D2D4A1A2A4B1B2B4 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交

36、通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（2）ICAO规定的规定的高度编码范围为高度编码范围为-1000126700ft（-30437000m），编码增量为），编码增量为100ft。实际上，民航所使用的高度范围为实际上，民航所使用的高度范围为-100062700ft（-30419111m）就够了（编码）就够了（编码增量为增量为100ft），故），故D1=0，D2=1。C1C2C4D A B C D1D2D4A1A2A4B1B2B4第一组第一组第二组第二组第三组第三组0 00 0 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞

37、机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（3）C1C2C4D A B C D1D2D4A1A2A4B1B2B4第一组第一组第二组第二组第三组第三组0 00 0高度码高度码D4A1A2A4B1B2B4C1C2C4码制码制格雷码格雷码格雷码格雷码五位循环码五位循环码可编码组可编码组8 816165 5增量（增量（ft）80008000500500100100用途用途高度范围高度范围500500ft增量增量100100ft增量增量 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（4）00000001001

38、100100110011101010100000-1000-500050010001500200025000011450014000135001300012500120001150011000011150001550016000165001700017500180001850001030500300002950029000285002800027500270001103100031500320003250033000335003400034500111465004600045500450004450044000435004300010147000475004800048500490004950

39、050000505001006250062000615006100060500600005950059000对应高度对应高度A4B1B2B4D4A1A2 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（5）110011011111111010101011100110000003000350040004500500055006000650000110500100009500900085008000750070000111900019500200002050021000215002200022500

40、01026500260002550025000245002400023500230001103500035500360003650037000375003800038500111425004200041500410004050040000395003900010151000515005200052500530005350054000545001005850058000575005700056500560005550055000对应高度对应高度A4B1B2B4D4A1A2 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编

41、码（飞机高度代码的编码（6）第二组高度编码增量为第二组高度编码增量为10001000ft第二组高度编码增量为第二组高度编码增量为500500ftC1 C2 C4C1 C2 C41 0 0+2000 0 11 1 0+1000 1 10 1 000 1 00 1 1-1001 1 00 0 1-2001 0 0附加高度（附加高度（ft）二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（7）飞机高度代码的编码方法飞机高度代码的编码方法：若高度值可以写成形式：若高度值可以写成形式：N1 1 100010

42、00 N2 2 100100（N1 1为为0 0，1 1，2 2，；N2 2为为0 0，1 1，2 2），则按前表确定第一、第），则按前表确定第一、第二组编码（即二组编码（即D4A1A2 A4B1B2B4的编码的编码），而第三组编码），而第三组编码C1C2C4则用前表左侧则用前表左侧10001000ft栏的编码。栏的编码。若高度值可以写成形式：若高度值可以写成形式：N3 3 500500 N2 2 100100（N3 3为为0 0，1 1，2 2，；N2 2为为0 0，1 1，2 2），则按前表确定第一、第二），则按前表确定第一、第二组编码（即组编码（即D4A1A2 A4B1B2B4的编码的编

43、码），而第三组编码），而第三组编码C1C2C4则用前表右侧则用前表右侧500500ft栏的编码。栏的编码。二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（8）例例 设高度为设高度为28200ft，确定其编码。，确定其编码。28200ft=28 1000+200ft，D4A1A2 A4B1B2B4的编码为：的编码为：010 0111010 0111；C1C2C4的编码为：的编码为：100100D4 A1 A2 A4 B1 B2 B4 C1 C2 C40 1 0 0 1 1 1 1 0 028000

44、ft200ft=28200ft+二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局飞机高度代码的编码（飞机高度代码的编码（9）例例 设高度为设高度为28400ft，确定其编码。，确定其编码。28400=28500-100=57 500-100，D4A1A2 A4B1B2B4的编码为：的编码为：010 0110010 0110；C1C2C4的编码为：的编码为：110110D4 A1 A2 A4 B1 B2 B4 C1 C2 C40 1 0 0 1 1 0 1 1 028500ft100ft=28400ft-二二 雷达原理雷达原理4 4、相

45、关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局目标检测n 任务：将接收的原始视频信号转换成二进制信号n 检测准则：脉冲电平大于设定的检测门限值认定为有 脉冲，小于设定的门限值则判定为无脉冲 n 目标存在检测、幻影或混淆抑制n 应答框架的检测原理将接收的脉冲信号固定延迟20.3s即应答信号框架宽度，延迟信号与未延迟信号相与，结果如果有脉冲出现即标示着可能存在一个目标。n 脉冲检测n 框架检测雷达接收的不同距离的飞机的应答信号功率是不同的，满足2倍程6分贝的关系因此，不同距离的检测门限也应是不同的，且满足2倍程6分贝的关系。在一个检测周期内雷达的接收灵敏度应随着时间是

46、变化的（STC）。二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局目标检测n STC Sensitivity Timing ControlSTC（灵敏度时间控制）检测，也称近程增益控制。其本质为对不同距离的回波采用不同的增益。目的是防止近程目标回波太强导致接收机饱和。脉冲检测的门限值是变化的，近距离高，随着距离渐远其值也渐低，规律是6dB/倍程，步长1dB，起控时刻可人工选择。STC处理的结果是：在一个检测周期内雷达的接收灵敏度随着时间增加而变高。距离增加一倍，检测门限减小四分之一 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理

47、概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局STC衰减规律 二二 雷达原理雷达原理4 4、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念、相关原理概念民航内蒙古空中交通管理局旁瓣抑制（旁瓣抑制（旁瓣抑制（旁瓣抑制（1 1）二二 雷达原理雷达原理5 5、问题解决、问题解决、问题解决、问题解决民航内蒙古空中交通管理局 二二 雷达原理雷达原理旁瓣抑制（旁瓣抑制（旁瓣抑制（旁瓣抑制（2 2）5 5、问题解决、问题解决、问题解决、问题解决民航内蒙古空中交通管理局P2 P1，应答机不应答，应答机不应答 P1 P2 9dB，应答机应答，应答机应答 二二 雷达原理雷达原理旁瓣抑制（旁瓣抑制（旁瓣抑制（旁

48、瓣抑制（3 3）5 5、问题解决、问题解决、问题解决、问题解决民航内蒙古空中交通管理局旁瓣抑制技术（SLS）n 在360度内还有许多副瓣，它们虽然比主波瓣低至少24dB以上，但是近距离上它们的辐射能量足以触发飞机上的应答机作出回答。RSLS抑制副瓣应答ISLS抑制旁瓣询问n 在近距离，副瓣的目标就可能被认为是来自主波瓣的方向，造成严重的错误定向 n 飞机上的应答机天线是全向的在的主瓣范围内低于9dB以上。在的旁瓣范围内不小于。二二 雷达原理雷达原理5 5、问题解决、问题解决、问题解决、问题解决民航内蒙古空中交通管理局改善型询问旁瓣抑制（IISLS）二二 雷达原理雷达原理5 5、问题解决、问题解

49、决、问题解决、问题解决aircraft outside the main lobeRECEPTION BY THE TRANSPONDERP1+P1contP2P3Reception via the main lobeP1 variable position accordingto the delay due to the reflectionP1contP2P3Reception outside the main lobe direct pathreflected pathreflecting obstacle民航内蒙古空中交通管理局折射 雷达询问的方向上遇到了障碍物，造成电磁波传播方向的折

50、射。信号反射折射信号功率足够强 二二 雷达原理雷达原理5 5、问题解决、问题解决、问题解决、问题解决民航内蒙古空中交通管理局反折射 n 雷达站选址：在离雷达站1公里范围内没有以下建筑物 金属障碍物 高大建筑物塔台n 雷达天线设计：底部锐截止赋型技术 n 采用IISLS（改善型询问旁瓣抑制）技术 n 功率程序控制：PPC，在容易引起反射的方位减小发射功率n STC 程序控制：STC，在容易引起反射的点提高信号检测门限 n 在点迹处理软件中根据反射信号功率弱的特点进行处理 其它方法：在数据处理中根据应答报告建立反射区 二二 雷达原理雷达原理5 5、问题解决、问题解决、问题解决、问题解决民航内蒙古空