05合成孔径和相控阵雷达作业.doc

合成孔径相控阵雷达 作业一、填空题2. 相控阵雷达分类有_、_。答案：有源相控阵雷达；无源相控阵雷达3目前典型的相控阵雷达用_控制波束的发射和接收答案：移相器4. 所谓相控阵，即_的简称。答案：相位控制阵列5. 提高雷达方位分辨力有两条技术途径：一是采用_、二是研制尺寸_。答案：更短的雷达工作波长；更大的天线6. 采用_技术的雷达，称为合成孔径雷达。答案：合成孔径天线7. 根据合成孔径信号处理方式的不同，合成孔径雷达可分为_和_雷达。答案：聚焦式；非聚焦式8. 合成孔径雷达以小的_达到高分辨率成像的雷达系统。答案：真实孔径天线； 二、单选题1.相控阵雷达通过改变阵列天线各阵元间的相对馈电（ ）进行工作的。A.幅度B.相位C.方向D.方式答案：B2.相控阵雷达可控移相器控制每个阵元的（ ）。A.幅度B.相位C.方向D.方式答案：B3.多个相同天线按规律排列，称为（ ）A.幅度阵B.相位阵C.天线阵D.方向阵答案：C4.相控阵天线系统中功率分配网络将功率分配到每个（ ）。A.单元B.阵元C.单位D.网络答案：B5.相控阵雷达采用波束控制，即计算机按一定的程序来控制天线阵的（ ）A.幅度B.方式C.方向D.移相器答案：D6.合成孔径雷达是（ ）A.天线阵列控制雷达B.成像雷达C.动目标检测雷达D.动目标显示雷达答案：B7.对于合成孔径雷达，从目标和雷达相对运动分类，可分为（ ）A.成像和非成像雷达B.SAR和ISAR雷达C.MTI和PD雷达D.MTI和MTD雷达答案：B8.合成孔径雷达可以实现雷达功能中的目标（ ）。A.探测B.定位C.识别D.测量答案：C9.相控阵技术在雷达中的应用特别引人注目，最根本原因在于其灵活的、快速无惯性的（ ）A.合成孔径能力B.目标检测能力C.目标显示能力D.天线波束控制能力答案：D10.相控阵雷达中，（ ）取代了机扫雷达的伺服装置。A.辐射单元B.接收单元C.波束控制器D.天线答案：C三、多选题1.雷达系统的基本组成包括（ ）A.发射机B.接收机C.天线D.显示器答案：ABCD2.雷达的方位分辨力有（ ）种技术A.常规技术B.非聚焦型合成孔径技术C.波束控制技术D.聚焦型合成孔径技术答案：ABD3.相控阵雷达有（ ）这几类形式。A.线阵B.面阵C.圆阵D.共形振答案：ABD四、判断题1. 合成孔径雷达中等效天线尺寸是实际的天线尺寸。答案：错2. 相控阵雷达的天线阵是由许多天线单元排成的阵列组成。答案：对3.聚焦式合成孔径雷达方位线分辨率与雷达工作波长和被测目标距离雷达的斜距R0无关。答案：对4.在合成孔径雷达中，天线孔径越小，方位线分辨率越高。答案：对5.聚焦式合成孔径雷达接收到的回波信号相位相同，不需要修正。答案：错6.相控阵雷达中采用机械扫描方式。答案：错五、名词解释1.相控阵雷达天线系统组成中的可控移相器。答案：计算机按一定的程序来控制天线阵的波束相位，从而改变阵面上的相位分布，促使波束在空间按一定规则扫描。 2.有源相控阵雷达答案：每个天线辐射阵元用一个接收机和发射功率放人 器的有源阵。有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。3.无源相控阵雷达答案：收发共用一个发射机和接收机的无源阵；仅有一个中央发射机和一个接收机(或几个发射机和接收机 )，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大（这一点与普通雷达区别不大）。4.非聚焦合成孔径雷达答案：非聚焦式就是指不用改变孔径内从各种不同位置来的信号的相移就能完成被存储信号的积累。可以想到，既然对各种不同位置来的回波不进行相位调整，则相应的合成孔径长度一定受到限制。5.聚焦合成孔径雷达答案：聚焦合成孔径雷达是以点目标为圆心，载机沿距目标斜距R0的半径作圆飞行。这种情况，在合成积累时间内接收到的目标回波信号的相位是同相的，可以同相迭加来处理。实际上，载机是沿直线飞行的，直线上各点和点目标之间的距离是不相等的，因此，在合成积累时间内，所接收目标回波信号的相位也是不同相的。为了达到同相迭加聚焦处理之目的，可以采用相关器进行处理，即用一个和目标回波信号多普勒频移变化同相的基准信号进行相位补偿来实现。 6.相控阵答案：所谓“相控阵”，即“相位控制阵列”的简称。顾名思义，相控阵天线是由许多辐射单元排列而成的，而各个单元的馈电相位是由计算机灵活控制的阵列。7.逆合成孔径雷达答案：阵元(或小孔径雷达)不动，而目标运动也可以获得高的方位线分辨力，按这种方式工作的雷达称为逆合成孔径雷达。六、问答题（每题5分）1. 相控阵雷达的特点有哪些？答案：(1)电扫描天线固定；(2)多波束形成，波束理想灵活；(3)可实现很高的数据率（多目标，多功能）；(4)辐射功率大 （远距离）； (5) 自适应能力强（系统的自适应校正）；(6) 可靠性高；(7)体积庞大，结构复杂（能答对5个也可）。2. 简述相控阵雷达相位扫描的基本原理。答案：相邻阵元间波程差引起的相位差为 ， 可控移相器控制每个阵元的相位，只要控制移相器的相移量就可控制最大辐射方向，即改变阵元之间的相位差，改变主瓣的方向，从而形成波束扫描。或者：每个阵元（或一组阵元）后面接有一个可控移相器，利用控制这些移相器相移量的方法来改变各阵元间的相对馈电相位，从而改变天线阵面上电磁波的相位分布，使得波束在空间按一定规律扫描。（只要写出相关的关键词即可。）3. 简述相控阵雷达分类答案：目前典型的相控阵雷达采用移相器控制波束的发射和接收，共有二种组成形式：一种是收发共用一个发射机和接收机的无源阵；仅有一个中央发射机和一个接收机(或几个发射机和接收机 )，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大（这一点与普通雷达区别不大）；另一种是每个天线辐射阵元用一个接收机和发射功率放大器的有源阵。有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。4.如何提高雷达方位分辨力？答案：有两个技术途径：一是采用更短的雷达工作波长；二是设计大孔径的雷达天线。 5. 简述SAR雷达的技术特点。答案：强透射性；具有距离和方位二维高分辨力；如果采用双天线形成干涉式SAR(InSAR)，可以获得三维高分辨图像。6.简述SAR雷达的发展趋势。答案：（1）用于民用或军事应用；（2）多波段、共极化、多模式；（3）采用相控阵天线（机载SAR发展趋势）（3）干涉SAR(lnSAR)， 几乎所有的机载SAR正逐渐实现InSAR模式，以对目标区域立体成像和检测目标区域 的变化。（4）动目标成像。动R标成像是机载SAR军事应用必须解决的问题；（5）实时成像。在载机上实现SAR实时成像或无人机上SAR的数据传送给地面控制站的近似实时成 像，也是机载SAR正在发展的项目。7.合成孔径雷达的基本原理答案：可以只用一个阵元（或一个小孔径天线），先在长线阵天线第一个阵元处发射和接收，再移到第二个阵元处发射和接收，依次进行，一直到第N个阵元处发射和接收完为止，然后把每次接收到的回波信号依次全部存储起来，待N个阵元所接收的回波信号到齐后，同相相加，其效果与N元长线阵天线同时发射和接收类似。大大增加了等效天线的口径，这就是合成孔径雷达的基本原理。8.雷达方位分辨力有哪三种技术？答案：(1)常规技术 ；(2)非聚焦型合成孔径技术 ；(3)聚焦型合成孔径技术 9.合成孔径雷达的分类。答案：从测绘区域大小分类，有正侧视斜侧视条状大区域地图测绘合成孔径雷达、聚束定点测绘合成孔径雷达、载机飞行前方两侧多普勒波束锐化合成孔径雷达；从处理方式分类，有聚焦、不聚焦和部分聚焦合成孔径雷达；从雷达和目标之间相对运动分类，有雷达运动目标不动模式合成孔径雷达与雷达不动目标运动模式逆合成孔径雷达。 七、综合分析题1.某机载正侧视雷达，工作波长 cm、真实天线孔径长度D=4m、测绘的最大斜距尺 km。求聚焦处理、非聚焦处理合成孔径雷达和真实孔径侧视雷达的方位分辨力理论值？答案：（1）对聚焦处理合成孔径雷达而言（2）对非聚焦处理合成孔径雷达而言（3）对真实孔径侧视雷达而言 2.综合分析PD雷达、相控阵雷达、合成孔径雷达性能的优缺点和应用场合。答案：PD雷达的特点: 足够高的脉冲重复频率(PRF)；能够实现对脉冲串频谱中单根谱线的多普勒滤波；采用主振放大式相参发射机。PD雷达的关键技术: “三高技术”高效率、低副瓣天线技术；高频谱纯度信号产生和放大技术；高速数字信号处理技术。遇到的问题及应用缺点：距离模糊和多普勒频率模糊。相控阵雷达特点：（1）电扫描天线固定；（2）多波束形成，波束理想灵活（3）可实现很高的数据率（多目标，多功能）；（4）辐射功率大 （远距离）；（5）自适应能力强等，具有最大的目标检测能力。缺点：体积庞大，结构复杂。合成孔径雷达的优点：强透射性；具有距离和方位二维高分辨力；如果采用双天线形成干涉式SAR(InSAR)，可以获得三维高分辨图像。缺点：由于SAR的数据量非常大，需要存储容量大、速度快、满足精度要求的数据处理系统。PD火控雷达多用在预警机、高空拦截或高、低控预警，远距离下视等场合；相控阵雷达，通过灵活的时间和波束控制，可控制、延长目标的驻留时间。这可以在更长的时间内有效跟踪特别感兴趣的或有特殊检测困难的目标，在第四代战斗机、弹道导弹防御系统、陆基弹道导弹预警中的应用。合成孔径雷达多用在高分辨率要求的成像与目标识别监测中。3. 下图所示，由个相距为的阵元组成。假设各辐射元为无方向性的点辐射源，而且同相等幅馈电。入