图 1.雷达的电磁频谱使用情况(来自 [3])........................................................2 图 2.距离模糊的发生(来自 [3])......................................................................4 图 3.雷达回波([9] 之后).........................................................................................9 图 4.脉冲中的无线电波形(来自 [3]).........................................................................10 图 5.信号强度与目标范围(来自 [3]) ................................................................11 图 6。零到零和 3dB 波束宽度(来自 [3]) ..............................................................13 图 7。天线孔径尺寸(来自 [3]) ......................................................................14 图 8。线性阵列的零到零波束宽度(来自 [3]) .............................................................14 图 9。锥形照明(来自 [3]) .............................................................................15 图 10。大气衰减([11] 之后) .............................................................................16 图 11。波的压缩(来自 [3]) .............................................................................18 图 12。相对地面和机载平台的运动(来自 [3])......................................................................19 图 13。多普勒雷达的类型(来自 [4]).............................................................................20 图 14。消除模糊返回(来自 [3]).............................................................................24 图 15。视距(来自 [3]).........................................................................................25 图 16。PRF Vs.距离(来自 [3]).........................................................................................26 图 17。速度模糊([16] 之后).............................................................................27 图 18。最大。明确多普勒,λ =1 cm(来自 [3])..............................................27 图 19。最大值。明确多普勒,λ =3 cm(来自 [3])..............................................28 图 20。最大值。明确多普勒,λ =10 cm(来自 [3])..............................................28 图 21。具有最大值的不同 PRF 类别。目标范围(来自 [3])........................................30 图 22。由于高 PRF 而形成的无杂波区域(来自 [3]).............................................32 图 23。明确范围与高 PRF 模式下的旁瓣回波(来自 [3]) ......................................................................32 图 24。AN/APG-70(来自 [20]) ......................................................................................34 图 25。AN/APG-68(来自 [22]) ......................................................................................35 图 26。AN/APG-73(来自 [24]) ......................................................................................35 图 27。明确速度(来自 [4]) .............................................................................37 图 28。距离剖面(来自 [3]) .............................................................................................38 图 29。多普勒剖面(来自 [3]) .............................................................................................39 图 30。移除 MLC 后的距离剖面(来自 [3])................................................................39 图 31。八分之三波形([3] 之后)..............................................................40 图 32。使用 3:8 的目标检测(来自 [3]).........................................................................41 图 33。GMT 抑制(来自 [3]).........................................................................................42 图 34。近距离旁瓣杂波(来自 [3]).........................................................................42 图 35。理想模糊函数([15] 之后).........................................................................45 图 36。相干脉冲串,N=5(来自 [25]).........................................................................46 图 37。相干脉冲串的模糊轮廓图................................................47 图 38。PRF= 30 kHz N=15 脉冲占空比= 0.2..............................................48 图 39。PRF= 10 kHz N=15 脉冲占空比= 0.2..............................................48 图 40。PRF= 30 和 10 kHz 的轮廓比较 .............................................................49 图 41。PRF= 30 和 10 kHz 的椭圆比较 .............................................................49 图 42。模糊图,N=15 脉冲,PRF= 30 kHz .............................................................53
图 7.1 显示了典型的雷达和雷达站点。天线(2-8.5 米)位于塔顶的天线罩内,塔高约 10-30 米或更高。塔用于将天线抬高到当地障碍物之上。确定塔高时,应考虑附近树木的生长情况。塔太高会导致主瓣和旁瓣的侧面产生更多的地面杂波。其中一栋建筑包含雷达电子设备(发射器/接收器和计算机),另一栋建筑包含不间断电源 (UPS) 和柴油发电机。雷达通常位于农村地区,良好的电源条件往往不是常态。UPS 在消除电源尖峰和其他异常方面起着关键作用,是维持运行的关键。柴油发电机或其他类型的发电机可以运行 2-3 天,但应根据需要指定。请注意,机罩顶部的避雷针与接地电缆(未显示)相连。这很关键,因为雷电会对雷达组件造成严重和长期的损坏。雷电引起的功率波动可能超出 UPS 的能力。还要注意机罩顶部用于警告飞行员的红色信号灯。
ST 系统(即为近地至 16 公里以上的系统设计的系统)最常用的天线元件类型是同轴共线 (COCO)。COCO 元件通常是天线罩材料(玻璃纤维或塑料)内部的中心馈电半偶极子阵列,长约 5 米以上,直径约 8 厘米。许多 COCO 以阵列形式设置,通过使用波束转向单元 (BSU),阵列可以指向轴外和垂直方向。始终使用两个相互垂直的 COCO 阵列,因此天线可以指向三个或五个方向(例如,N、E、V 或 N、S、E、W、V)。COCO 阵列的性能相当不错,但也存在一些局限性,包括:1) 大元件尺寸难以在阵列中运输和更换,2) 天线指向方向仅限于 3 或 5 个方向,3) 难以进行幅度锥化,因此旁瓣难以管理,4) 带宽非常窄,因此在传输后会“振铃”(这会阻止低高度数据捕获),5) 它们是专用部件,不一定易于制造,6) 单个 COCO 元件故障会对整个天线波束产生重大影响,7) BSU 使用高功率机械继电器,其磨损时间最短为 18 个月。
E-3 哨兵是一种机载预警和控制系统 (AWACS) 飞机,可提供空中战术部队指挥官所需的全天候监视、指挥、控制和通信。AWACS 已在沙漠风暴、盟军和最近的持久自由等战时行动以及正在进行的维和和人道主义努力中得到验证,是当今世界上首屈一指的空战指挥和控制飞机。诺斯罗普·格鲁曼电子系统公司 (ES) 在机载预警 (AEW) 雷达的开发和生产方面有着悠久的历史。作为波音公司在 E-3 上使用的 AN/APY-1 和 AN/APY-2 雷达系统以及在 E-767 上使用的 AN/APY-2 雷达系统的供应商,ES 继续在机载应用雷达技术开发方面处于领先地位。AWACS S 波段(E-F 波段)监视雷达安装在飞机机身顶部的旋转圆顶中,能够以 10 秒为间隔对 AWACS 周围超过 200,000 平方英里(500,000 平方公里)或所有方向超过 250 英里(400 公里)的空域进行勘察。雷达使用高脉冲重复频率 (PRF) 脉冲多普勒波形来区分飞机目标和杂波回波。超低旁瓣天线是用于在所有地形(包括城市和山区)上获得性能的重要技术元素。旋转圆顶的机械旋转通过 360 度方位角扫描天线波束,以覆盖所有方向的目标。天线波束的电子扫描用于测量目标高度和