【雷达定向灵敏度故障原因分析与调整】雷达感应的灵敏度

时间：2019-03-30 03:18:13　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：定向灵敏度是单脉冲雷达最重要的技术指标之一，定向灵敏度不稳定会对雷达的跟踪造成严重的影响。以某单脉冲雷达为例，分析引起定向灵敏度不稳定的原因，同时给出定向灵敏度不稳定时的调整方法。
　　关键词：雷达；定向灵敏度；故障；分析；调整
　　0 引言
　　定向灵敏度是雷达最重要的技术指标之一，它的性能好坏直接影响雷达的跟踪和测量精度，甚至会造成雷达丢失目标。我部某单脉冲雷达已连续使用十年，在近期执行任务过程中先后出现了无法跟踪目标和跟踪不稳定现象，同时事后数据处理结果显示雷达的测量误差超出技术指标2～3倍。经过详细的检查，最后定位是雷达的定向灵敏度不稳定故障。通过不断观察，总结出了一套有效的定向灵敏度调整方法。从实际使用效果看，本方法具有针对性强、操作简单等优点。
　　1 雷达定向灵敏度的基本概念
　　1.1 雷达定向灵敏度的定义
　　雷达定向灵敏度是指雷达波束中心偏离跟踪目标一个单位角度（通常取1密位）时雷达接收机输出角误差电压（伏）的大小，一般以伏/密位形式表示。图1为跟踪雷达的误差特性曲线。其中，ΔU为接收机输出的角误差电压，ΔQ为天线偏离目标的角度，O为天线电零点方，定向灵敏度即是该曲线零点附近的斜率。
　　1.2 雷达定向灵敏度的技术指标
　　雷达定向灵敏度性能，通常用以下三个技术指标来描述：稳定性、线性范围和对称性。稳定性指定向灵敏度在一定时间范围内应具有较好的一致性，在整个工作时间内其定向灵敏度不能有明显的变化；雷达接收机输出的角误差电压与雷达波束中心偏离跟踪目标的角度具有线性关系的某个特定区间称为定向灵敏度的线性范围；对称性是指当雷达波束中心从两个相反方向偏离跟踪目标相同的角度时，接收机输出角误差电压的大小应该相等，极性相反。即接收机输出角误差电压的大小，只与雷达波束中心偏离跟踪目标角度大小有关，而与偏离方向、雷达相对跟踪目标的距离远近、目标反射面积的大小等无关。
　　2 定向灵敏度变化对雷达性能的影响
　　对于任何一部雷达，其定向灵敏度应该具有较好的稳定性、对称性以及合适的线性范围，否则就会对雷达的性能造成影响，轻则跟踪不稳定、测量精度下降，重则无法正常跟踪目标。
　　2.1 定向灵敏度偏大
　　如果雷达定向灵敏度超出设计指标，会造成雷达伺服系统工作不稳定，引起雷达天线抖动甚至飞车，造成雷达跟踪不稳定或不能正常跟踪。
　　2.2 定向灵敏度偏小
　　如果雷达定向灵敏度过低，会增加雷达的动态滞后误差，跟踪高速飞行目标时雷达可能因为滞后误差过大而丢失目标。
　　2.3 定向灵敏度不稳定
　　定向灵敏度不稳定会造成雷达跟踪过程不稳定，引起测角的随机误差偏大。
　　2.4 定向灵敏度对称性不好
　　当雷达波束中心从不同角度偏离跟踪目标相同角度时，接收机输出的角误差电压不再相等，会造成雷达天线抖动甚至丢失目标。
　　2.5 定向灵敏度线性范围变小
　　定向灵敏度线性范围变小会造成雷达角度跟踪不稳定，测角随机误差变大，严重时造成天线抖动甚至丢失目标。
　　3 影响雷达定向灵敏度性能的因素
　　我部某雷达为典型三通道单脉冲精密测量雷达，自投入使用以来一直状态良好工作稳定。但在近期执行测量任务过程中，不断出现跟踪不稳定、测量误差超差等问题。在故障排查过程中，发现雷达的定向灵敏度出现异常：定向灵敏度时大时小，有时甚至为零，同时定向灵敏度的线性范围变小、对称性变差。经过反复观察，排除了其它分系统的影响，最后定位引起雷达跟踪不稳定、测量误差超差等问题的原因是该雷达的定向灵敏度不稳定。影响雷达定向灵敏度的因素较为复杂，如雷达天线方向图的变化、接收机高频相移和中频相移的不平衡、接收机通道增益的不平衡，以及角度归一化不正常等都会对雷达的定向灵敏度产生影响。限于篇幅，这里只介绍影响雷达定向灵敏度的几个主要因素。
　　3.1 高频相移不平衡
　　高频相移τ的存在，会影响差波瓣的零值深度，也就是说天线的方向图发生了变。因此直接影响定向灵敏度。当τ＝0时，差信号与和信号之间的相位差η为0或π值。当目标偏离角θ＞0时，η=0；当时θ＜0，η=π。如果高频加减器以前存在相移τ，那么差信号既不与和信号同相又不是反向，而是介于0和π之间的一个值。但一般来说，只要天线装配完成以后经测试方向图满足指标要求，在后期一般不会出现变化，除非是馈源和极化器发生变化。
　　3.2 高频增益的影响
　　高频增益故障会引起和、差三路一致性不好，进而影响雷达的定向灵敏度，造成定向灵敏度大小变化或对称性变差。
　　3.3 中频相移的影响
　　和高频相移不平衡对定向灵敏度的影响类似，中频相移的变化会影响接收机中频的差信号零点，使定向灵敏度的对称性变差。
　　3.4 中频增益的影响
　　中频增益影响定向灵敏度的大小，中频增益过大或过小会引起定向灵敏度过大或过小，中频增益不稳定性会造成定向灵敏度不稳定和线性范围变小。
　　3.5 AGC回路的影响
　　我部某雷达接收机为三通道自动增益控制接收机，在该体制接收机中AGC回路除了起到扩大接收机的动态范围外，还实现雷达的角误差归一化。因此，AGC回路若出现故障就会使接收机中频增益不稳定，同时影响雷达的角误差归一化，进而引起定向灵敏度不稳定、对称性变差。
　　3.6 误差选通波门的影响
　　误差选通波门是将差支路（方位、俯仰）输出的误差信号进行采样保持变为直流电压，然后送给伺服分系统作为驱动天线的控制信号。正常要求误差选通波门下降沿对准误差信号的顶部。如果误差选通波门偏离差信号会造成定向灵敏度偏小甚至为零，如果误差选通波门在时间轴上前后漂移，则会造成定向灵敏度的不稳定。
　　4 某单脉冲雷达定向灵敏度不稳定故障原因分析
　　根据某单脉冲雷达的组成和工作原理，我们对引起该雷达定向灵敏度不稳定的原因进行了如下的分析和排查：

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