毫米波雷达及其应用ppt课件

,毫米波雷达及其应用,1,目录,毫米波雷达的典型应用,毫米波雷达工作原理及其特性,毫米波雷达的应用背景,雷达的起源和发展,结语,2,雷达的起源和发展,1.1雷达的概念雷达一词是英文RadioDetectionAndRanging缩写词“RADAR”的音译，其原意为“无线电探测与测距”，雷达利用目标对电磁波的散射现象来发现目标并测定其位置。,3,雷达的起源和发展,1.2雷达的起源19世纪后期：电磁理论的建立和电磁波实验的突破，为雷达的产生奠定了基础。1865年，麦克斯韦理论上预言了电磁波的存在；1886年，赫兹实验上证明了电磁波的存在；1889年，实现了电磁波的产生，接收和目标散射。这些成就为雷达的产生奠定了基础。,4,20世纪初至20年代：第一部雷达的发明和人们对雷达用途的探索。,雷达的起源和发展,5,雷达的起源和发展,6,20世纪30年代：开始研究用来探测飞机和舰船的脉冲多普勒雷达，多种实战型军用雷达问世。如英国的“本土链”防空雷达和美国的“SCR-268”防空火控雷达。,雷达的起源和发展,7,20世纪40年代：雷达功能进一步增强，对雷达发展具有重要影响的高功率磁控管问世，首次出现了雷达电子战。,雷达的起源和发展,8,1.3雷达的发展20世纪50年代：主要包括微波雷达、单脉冲雷达、脉冲压缩、合成孔径雷达、气象观测雷达和机载脉冲多普勒等技术。,雷达的起源和发展,9,20世纪60年代：以第一部电扫相控阵天线和后期开始的数字处理技术为标志，其他技术包括动目标指示（MTI）、超视距（OTH）雷达等。,雷达的起源和发展,10,雷达的起源和发展,20世纪70年代：由于数字信号处理等技术的飞速发展，合成孔径雷达、相控阵雷达和脉冲多普勒雷达在70年代又有了新的发展。,11,雷达的起源和发展,20世纪80年代：相控阵雷达技术大量用于战术雷达，这期间研制成功的主要相控阵雷达包括美国陆军的“爱国者”、海军的“宙斯盾”和空军的B-1B系统。,12,雷达的起源和发展,20世纪90年代：对雷达观察隐身目标的能力，在反辐射导弹（ARM）与电子战（EW）条件下的生存能力和工作有效性提出了很高的要求，对雷达测量目标特征参数和进行目标分类、目标识别有了更强烈的要求,13,雷达的起源和发展,近十几年来，微电子机械和数字信号处理等技术的飞速发展，为有源电扫相控阵列多功能雷达发展提供了技术动力，这种雷达系统是新一代高分辨率雷达的代表。,14,毫米波雷达的应用背景,无论是海湾战争、科索沃战争、阿富汗的反恐战争以及美英联军攻占伊拉克的战争，都是以电子为特征的高科技战争。以电子技术武装起来的各种军事设备不仅提高了武器系统的战斗威力和生存能力，而且成为对敌实施软杀伤的直接作战手段，从而开辟了继陆战、海战、空战后的第四维战场电磁战场。在电磁战使用的全部电磁频段中，毫米波频段雷达具有极宽的信息带宽、独特的电波传播特性和良好的设备小型化潜力。此外，现代战争对武器系统“远程打击、精确打击”的迫切需求为毫米波雷达的发展提供了巨大的推动力。,15,毫米波雷达的特性,1、频带极宽，在目前所利用的35G、94G这两个大气窗口中可利用带宽分别为16G和23G，适用与各种宽带信号处理；2、可以在小的天线孔径下得到窄波束，方向性好，有极高的空间分辨力，跟踪精度高；3、有较高的多普勒带宽，多普勒效应明显，具有良好的多普勒分辨力，测速精度较高；4、地面杂波和多径效应影响小，低空跟踪性能好；5、毫米波散射特性对目标形状的细节敏感，因而，可提高多目标分辨和对目标识别的能力与成像质量；,16,毫米波雷达的特性,6、由于毫米波雷达以窄波束发射，因而使敌方在电子对抗中难以截获。再加上干扰机正确指向毫米波雷达的干扰功率信号比指向微波雷达更加困难，所以毫米波雷达具有低被截获性能，抗电子干扰性能好；7、目前隐身飞机等目标设计的隐身频率局限于1GHz-20GHz，又因为机体等不平滑部位相对毫米波来说更加明显，这些不平滑部位都会产生角反射，从而增加有效反射面积，所以毫米波雷达具有一定的反隐身功能；8、毫米波具有穿透烟、灰尘和雾的能力，可全天候工作。,17,美国在1995年研制并试验完成了“阿帕奇”武装直升机AN/APG-78“长弓”火控雷达,雷达的工作频率为35GHz,采用相干多普勒脉冲体制,是目前最典型的直升机载多功能毫米波雷达。雷达天线和固态射频单元等组合装于直升机的主发动机桅杆上,低频单元和信号处理等部分置于机舱内。“长弓”雷达和“阿帕奇”武装直升机的火控系统接口,与采用95GHz有源毫米波成像(MMWI)雷达制导的“长弓地狱火”导弹交联,可提供对地面、低空和水面目标的快速目标搜索、自动目标检测、目标分类和威胁等级排序等功能。,毫米波雷达的典型应用“长弓”阿帕奇火控雷达,18,毫米波雷达的典型应用“长弓”阿帕奇火控雷达,AH-64D“长弓阿帕奇”武装直升机是根据美国陆军计划研制的先进的武装直升机，它是发展和采购毫米波雷达空/地目标系统的项目。这种直升机能在恶劣的天气条件下昼夜执行反坦克任务，并且有很强的战斗、救生和生存能力，它代表了美国八十年代直升机的技术水平。AH-64D武装直升机是AH-64A型的改进型，被称为“长弓阿帕奇”。通过提高生存能力、杀伤力、通用性以及长期可靠性，“长弓阿帕奇”武装直升机将显著的增强联合兵种战斗队的作战能力。该直升机的任务是进行后方、近距离和纵深作战以及精确打击，在恶劣气候条件下可以昼夜完成武装侦察和警戒的任务。,19,“长弓”毫米波雷达主要战术指标,20,21,毫米波雷达的典型应用“长弓海尔法”AGM-114L型导弹导引头,“长弓”“发射后不管”反坦克系统是美国陆军20世纪8090年代主要武器系统发展计划之一,装在波音公司制造的AH-64D攻击直升机上,目的是使AH-64D在雨、雾、烟、尘等恶劣气候和低能见度条件下,不分昼夜均具有高精度探测、分类和作战的能力。军方对系统的雷达和导弹寻的器都要求重量轻、体积小、分辨率高、全天候工作,因此只能选择毫米波频段。1992年,美国陆军决定开发一种新型的配备毫米波主动雷达寻的器的“地狱火”导弹,后来称作“长弓地狱火”导弹,代号为AGM-114L,用于“长弓阿帕奇”武器系统,用来打击地面坦克装甲部队等。“长弓地狱火”导弹的毫米波导引头工作频率为94GHz,作用距离为1216km,对于近程目标或动目标,AGM-114L毫米波寻的器能利用APG-78雷达或直升机目标捕获与标定瞄准具(TADS)送来的数据在发射前锁定目标;而在打击远程固定目标时,则对准目标方向发射导弹,并在毫米波寻的器锁定目标进行末制导(最终瞄准)前,利用惯性导航系统对导弹进行控制。,22,毫米波雷达的典型应用“长弓海尔法”AGM-114L型导弹导引头,23,毫米波雷达的典型应用“长弓海尔法”AGM-114L型导弹导引头,24,“爱国者”导弹PAC-1、2型采用的是雷声公司研制的自动引爆弹头,当导弹接近目标时,PAC通过引爆形成碎片袭击目标,杀伤效果有限。为此,美国陆军制订了新型“爱国者”导弹PAC-3改进计划,其主要内容就是研制新型的毫米波寻的器,直接击中引爆而提高杀伤力。针对弹道导弹和巡航导弹拦截任务,PAC-3总承包商洛马导弹和火控公司决定采用8mm主动探测器,改装后的毫米波寻的器装入PAC-3导弹弹头。PAC-3在美军对伊拉克的“自由伊拉克”行动中发挥了巨大的作用,有效地拦截了伊拉克向美军设在科威特的指挥部发射的“飞毛腿”导弹。,毫米波雷达的典型应用PAC-3型地空导弹导引头,25,PAC-3防空导弹系统配备的AN/MPQ-53相控阵火控雷达的工作频段为C频段(48GHz)具有搜索、跟踪和引导等多种功能,作用距离为3170km,搜索的扇区范围为90,方位范围为120。该雷达在预警卫星提供的预警信息提示下,搜索目标,并引导PAC-3导弹飞向来袭的导弹目标,在即将撞击目标前的2s内开启弹上的Ka频段毫米波雷达寻的器,精确引导导弹完成击毁来袭目标的任