来源 | 雷达信号处理matlab
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与机械扫描雷达不同,相控阵雷达要完成多种功能和跟踪多批目标,需要用搜索作用距离与跟踪作用距离来分別描述雷达在搜索和跟踪状态下的性能。
基于相控阵雷达天线波束扫描的灵活性,可在不同搜索区域内灵活分配信号能量,因而可得出不同的搜索作用距离。
在跟踪状态下,同样可对不同目标按其所在距离的远近、目标的威胁程度、目标类型的差异及跟踪目标数目来合理分配信号能量,得出不同的跟踪作用距离。
基本雷达作用原理图(图源自网络)
根据基本雷达方程可知,常用脉冲雷达的最大作用距离
式中,
相控阵雷达的搜索作用距离
搜索作用距离与搜索空域及搜索时间的关系
预定搜索空域大小和允许的搜索时间是影响相控阵雷达搜索作用距离的两个主要因素。
当相控阵雷达处于搜索状态时,设它应完成的搜索空域的立体角为
图源自网络
发射天线波束在每个波束位置的驻留时间为
考虑到发射天线增益
可得
对脉冲雷达来说,波束驻留时间
式中,
式中,
又因为
式中,
式中,
说明雷达搜索时的最大作用距离在理论上与
以波束驻留时间表示的相控阵雷达搜索距离
为了在搜索距离方程中能将波束驻留时间
将搜索空域的立体角
令天线波束在方位与仰角上的半功率点宽度分别为
式中,
则可得
若将
由上式可知,雷达搜索距离的
这似乎与前面讨论式的
故在上式中增加
相控阵雷达的跟踪作用距离
跟踪多目标是相控阵雷达的一个重要特点,由于相控阵雷达在对一定空域进行搜索时还要对多批目标按时间分割原则进行离散跟踪,故与采用机械扫描天线的雷达只对一个目标(一个方向)进行跟踪的情况有着显著的区别。
大型相控阵雷达(图源自网络)
跟踪一个目标时跟踪作用距离的基本公式
先讨论最简单的情况,即相控阵雷达只对一个目标进行跟踪。与一般机械扫描跟踪雷达不同,相控阵雷达不能将全部时间资源,即全部信号能量都用于跟踪一个目标,而用于跟踪一个目标的时间只能为
因为
则相控阵雷达在对单个目标进行一次跟踪采样时的最大作用距离为
由上式表示的跟踪距离方程与表示的搜索距离方程的形式是一样的。
上式表明,相控阵雷达在对一个目标进行一次跟踪照射(采样)时,其跟踪作用距离
这是由于在跟踪状态下,没有前面提到的对搜索时间和搜索空域的限制,故在天线面积一定的条件下,降低信号波长有利于提高雷达发射天线的增益。
跟踪多目标时的跟踪作用距离
上式反映的是雷达用
图源自网络
令对所有
在最简单的跟踪控制方式下,假设对所有
如果相控阵雷达将全部信号能量都用于对
由上式可见,相控阵雷达特别是远程或超远程相控阵雷达在跟踪多批目标的
情况下,能用于对一个目标进行跟踪的照射次数
影响相控阵雷达的跟踪驻留时间
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