SSR工作原理专业知识讲座

SSR工作原理主讲人：苏志刚2023年3月第1页内容提纲空管监视技术二次雷达系统介绍信号形式问询信号应答信号问询旁瓣抑制方位测量技术指标第2页内容提纲空管监视技术二次雷达系统介绍信号形式问询信号应答信号问询旁瓣抑制方位测量技术指标第3页CNS/ATM新一代航行系统C:Communication通信N:Navigation导航S:Surveillance监视ATM:AirTrafficManagementATC（空中交通管制）ATFM第4页空管监视技术第5页空管监视技术第6页空管监视技术第7页空管监视技术第8页空管监视技术第9页空管监视技术第10页空管监视技术第11页空管监视技术第12页二次雷达第13页二次雷达系统组成第14页SSR系统基本组成第15页SSR发展进程示意图第16页内容提纲二次雷达系统介绍信号形式问询信号应答信号问询旁瓣抑制方位测量技术指标第17页二次雷达系统高度表应答机天线问询(1030MHz)回答(1090MHz)ModeAModeC识别码5423高度码20.3

s20.3

s21

s8

s

P1P2P3

P1P2P35423问询(1030MHz)回答(1090MHz)第18页二次雷达特点收、发工作频率不一样发射：1030MHz接收：1090MHz信号单程工作具有通信特性问询(1030MHz)回答(1090MHz)第19页二次雷达长处由于问询频率和回答频率不一样，避免了一次雷达地物杂波和气象杂波干扰。由于目标定位是靠两次有源辐射，同样辐射功率二次雷达作用距离远。二次雷达1.5kw200nm一次雷达650kw110nm由于采取编码信号，能够交换信息第20页二次雷达不足由于问询机不接收问询频率回波信号，不能检测没有应答机目标。由于各二次雷达站使用统一问询频率和应答频率，带来某些二次雷达固有问题， 例如：异步干扰等第21页内容提纲二次雷达系统介绍信号形式问询信号应答信号问询旁瓣抑制方位测量技术指标第22页脉冲参数定义第23页问询信号地面问询机产生一种调制信息射频脉冲发射给飞机，这个信号被称为

问询信号（Interrogation）三脉冲问询编码第24页三脉冲问询体制P1-P3：模式问询脉冲 问询波束（主瓣）辐射P2：旁瓣抑制脉冲（控制脉冲） 控制波束辐射问询(1030MHz)ModeAModeC21

s8

s

P1P2P3

P1P2P3第25页问询模式InterrogationReply

P1P2P3RangeF1F2CodeMODES

Use

P1-P31 军用

3

S2 军用识别

5

S3/A 军/民用识别 8

SB 民用识别 17

SC 高度 21

SD 备用 25

S第26页问询模式2

S8

SP3

ModeAP1P2ModeB17

SP3P1P2ModeC21

SP3P1P2第27页问询信号模式问询脉冲间隔决定问询模式无论任何模式P2脉冲距P1为2微秒在相邻问询周期采取不一样问询模式称为模式交替问询单模式、双模式、三模式ICAO要求民用航管二次雷达只采取模式A和模式C交替问询第28页问询脉冲参数脉冲宽度0.8±0.1微秒上升时间0.05~0.1微秒下降时间0.01~0.2微秒第29页应答信号机载应答机检测到问询信息并返回一种射频调制脉冲作为

应答信号（Replies）应答信号格式除了F1和F2包括X位由13个脉冲（位）组成F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3

S0.45

S1.45

SXF2SPI4.35

S第30页应答信号格式F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3

S0.45

S1.45

SXF2SPI4.35

SF1，F2：框架（帧）脉冲表白一种回答存在每次回答必须发射第31页应答信号格式A，B，C，D：信息脉冲表白一种回答数据。模式A和模式C含义不一样。有严格位置关系（N*1.45微秒）F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3

S0.45

S1.45

SXF2SPI4.35

S第32页应答信号格式X：备用位S模式定义：逻辑0，高度码单位为英尺 逻辑1，高度码单位为公尺目前恒为逻辑0F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3

S0.45

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SXF2SPI4.35

S第33页应答信号格式SPI：特殊位置识别脉冲。在F2脉冲后4.35微秒。由管制员祈求（在模式A）发射。连续20秒自动结束发射F1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F220.3

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SXF2SPI4.35

S第34页识别码响应模式A问询是回答识别码识别码码序：A，B，C，DF1C1A1C2A2C4A4B1D1B2D2B4D4F2XF27777A B C D第35页识别码有4096种不一样组合应急码7700表达飞机故障危机（emergence）7600表达飞机通信系统故障（communicationfailure）7500表达非法干扰飞行器（hi-jack）第36页识别码示例1F1F2F20000A B C D第37页识别码示例2F1C1A1C2B2D4F2F21234A B C D第38页识别码示例3F1F2F20000A B C D1A1A23C1C2C47D44第39页高度码响应模式C问询回答高度码码序

第40页高度码D，A，B共九位是标准循环码， 按500英尺递增C三位是五周期循环码， 按100英尺递增D1代表高度码最高位。 由于民航飞行器目前达不到这个高度

D1位恒为0高度码最低位代表-1200英尺第41页高度码译码标准循环码第42页高度码译码五周期码

根据循环码奇偶性查表上例循环码偶数位， 因此，010代表2， 即200英尺

第43页高度码示例如下高度码代表海拔高度20230英尺第44页内容提纲二次雷达系统介绍信号形式问询信号应答信号问询旁瓣抑制方位测量技术指标第45页问题提出SSR具有高指向天线，天线方向图具有非常窄主瓣宽度具有较低副瓣电平主瓣旁瓣接收角度第46页问题提出应用此天线存在两种也许情况天线旁瓣也许对飞机实现有效问询天线旁瓣也许接收到飞行应答Remark：产生较大定位误差旁瓣主瓣天线轴第47页旁瓣问询也许示例第48页问询旁瓣抑制（ISLS）绕环现象由于雷达站附近目标 受到旁瓣问询，于是 出现断续回答。 展现“绕环现象”这些回答是同步回答， 距离相同第49页问询旁瓣抑制（ISLS）危害目标精确方位不能判断——方位判决含糊。绕环目标产生多种目标报告，加重处理负担，绕环目标多时会造成后续电路过载。第50页旁瓣问询处理方案飞机应答机对检测到旁瓣问询不回答ISLS（InterrogationwithSideLobesSuppresion）IISLS/I2SLS（ImprovedISLS）P1P2P3P1P3P2P2P2控制波束P1P2P3P1P2P3控制波束问询波束ýundeterminedý回答ý抑制-9dB0dBP1P2P3第51页问询旁瓣抑制（ISLS）增加一种控制波束，控制波束波瓣应覆盖问询波束旁瓣，控制波束辐射P2脉冲channel

mainlobecontrolchannel

aircraftinaxisofmainlobeLookingtotheiramplitudes,

P1&P3aremuchgreaterthanP2

thetransponderistriggeredLookingtotheiramplitudes,P1&P3arelessthanP2

thetransponderisNOTtriggeredP1P2 P3P1P2 P3aircraftinasidelobe第52页问询旁瓣抑制（ISLS）空间信号特性P1P2P3P1P3P2P2P2控制波束P1P2P3P1P2P3控制波束问询波束第53页问询旁瓣抑制（ISLS）空间信号特性主瓣方向P1＞P2旁瓣方向P1≤P2应答机判决P1和P2幅度关系：P1＞P2主瓣问询给予回答P1≤P2旁瓣问询不予回答

自P2脉冲起抑制35usýundeterminedý回答ý抑制-9dB0dBP1P2P3第54页改善型问询旁瓣抑制（I2SLS）存在问题应答机仅接收到旁瓣辐射P2，未被捕捉应答机接收到经反射主瓣问询

reflectingobstacleP1P2P3P1P2P3第55页改善型问询旁瓣抑制（I2SLS）

directpathreflectedpath

P1cont-P2

P1-P3(weak)

P1cont-P2(weak)

P1-P3

aircraftoutsidethe

majorlobereflectingobstacle

P1P1contP2P3P1contisattenuatedwithrespecttoP2第56页改善型问询旁瓣抑制（I2SLS）第57页捕捉与群捕捉捕捉：当飞机应答机回答问询后，将休止60~135us，在此期间，应答机回绝回答任何问询群捕捉：当雷达天线旁瓣周围飞机正确识别出ISLS问询后，在P2脉冲后休止35us，回绝回答问询在采取滑窗检测时，方位精度变差影响目标连续跟踪第58页ISLS与I2SLS组合第59页内容提纲二次雷达系统介绍信号形式问询信号应答信号问询旁瓣抑制方位测量技术指标第60页概念滑窗检测就是在目标驻留波束期间对同一目标回答进行数量上有关积累

当积累数值超出预置门限时就确以为一种同步回答。

滑窗检测技术第61页滑窗检测原理

按照波束中N个回波脉冲设置一种滑动窗口

窗口延迟是一种（问询）反复周期T延迟单元数量为波束中回波数N-1天线扫描时回波脉冲依时间次序序贯进入

窗口能够同步观测到同一距离（量化间隔）N个反复周期回波信息

窗口输出信息在求和单元累加

判决逻辑是设置第二门限以避免异步干扰

滑窗检测技术第62页滑窗测角原理B.O.P.E.O.PBOP=脉冲开始EOP=脉冲结束=目标方位RangeWindow第63页滑窗测角原理波束最大法测角由天线码盘给出，表达天线指向第64页滑窗检测原理

滑窗检测技术第65页滑窗检测技术滑窗积累输出示意图（正常回答）第66页滑窗检测技术滑窗检测天线瞄准轴指向判决

建立目标起始准则同步录取天线指向角

建立目标终止准则同步录取天线指向角

第67页确定目标进入与离开波束目标方位第68页滑窗检测技术滑窗积累输出示意图（干扰）第69页滑窗检测技术滑窗检测天线瞄准轴指向判决

第70页滑窗检测技术滑窗检测天线瞄准轴指向判决第71页滑窗检测技术——小滑窗检测是窗口长度L不大于天线波束扫过目标所接收回波脉冲N检测器。

N＝20～30时，L＝5～7窗口频率响应和N个脉冲序列频率响应不匹配。检测性能下降。

与滑窗检测比较，小滑窗检测应增加窄带长时间积累电路

第72页滑窗检测技术——小滑窗检测第73页小滑窗频率响应滑窗检测技术——小滑窗检测第74页工作原理

第二门限是检测目标起始和目标终止（和滑窗检测相同）第三门限是长积累时间电路—脉冲或方位计数满足目标起始启动第三门限计数器

满足目标终止关闭第三门限计数器计数数值和予置门限比较。 ——不大于予置数干扰也许性大 ——大于予置数旁瓣接收也许性大小滑窗对目标方位估值和滑窗检测类似。滑窗检测技术——小滑窗检测第75页录取目标数据要求使用脉冲多。 ——波束宽度一定期，脉冲反复频率高 ——对二次雷达可使空间异步干扰增加

滑窗检测技术本身方位估值有较大误差 ——实践表白滑窗检测有0.3°误差。

滑窗检测技术——缺欠第76页由于脉冲干扰或录取过程回波丢失均会造成附加误差。——对二次雷达丢失目标（回波）机会多。位置估值误差大

——影响后续处理航迹跟踪。

滑窗检测技术第77页单脉冲测角原理单脉冲技术测角三要素第78页单脉冲测角原理单脉冲技术测角三要素天线瞄准轴指向角 —由天馈系统码盘提供。偏离瞄准轴信息偏离瞄准轴方向 —均由单脉冲技术处理。q±第79页单脉冲测角原理天线等效构造 等效间隔为d两个辐射单元。-方向性图完全相同-远场方向性图重合任何方向达到两等效辐射单元信号

强度相同，相位不一样第80页单脉冲测角原理波程差目标天线瞄准轴第81页接收信号特性只要偏离瞄准轴两个辐射单元接收信号大小相同相位不一样相位不一样是由于电磁波等相位面（波前面）传输时进入等效辐射单元先后不一样引发波程差。第82页接收信号特性第83页接收信号特性第84页信号和差处理第85页偏离瞄准轴大小根据差信号幅度大小判决偏离瞄准轴大小第86页偏离瞄准轴方向差信号矢量与和信号矢量是正交。偏离瞄准轴方向不一样体现在第87页偏离瞄准轴方向第88页水平辐射方向图OBA和信号差信号瞄准轴第89页OBA与差信号第90页单脉冲信息处理分类单脉冲信息偏离瞄准轴（大小）信息；偏离瞄准轴方向：符号信息分类单脉冲信息幅度处理——求解信号单脉冲信息相位处理——求解信号

第91页单脉冲原理单脉冲信息幅度处理单脉冲信息相位处理求出或数值。通过查表得出第92页关键器件：和-差电桥和-差电桥构造

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/4LΣRΔ差端口：L和R信号相位相差180°，叠加信号为

矢量差

和端口：L和R信号相位差0°，叠加信号为

矢量和第93页单脉冲原理环形电桥采取微带线技术,工作频率设为1060MHz.

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