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第1章　概论1

1.1　对雷达的新需求与相控阵雷达技术的发展2

1.1.1　对雷达观测任务的新需求3

1.1.2　对雷达性能的一些新要求8

1.2　相控阵天线原理11

1.2.1　相控阵天线11

1.2.2　平面相控阵天线19

1.3　相控阵雷达的特点与应用25

1.3.1　相控阵天线的主要技术特点25

1.3.2　相控阵雷达的主要工作特点28

1.4　相控阵雷达技术的发展31

1.4.1　相控阵雷达的初期发展32

1.4.2　战术相控阵雷达的发展34

1.4.3　主要相控阵雷达类型及其特点35

第2章 相控阵雷达的主要战术与技术指标分析37

2.1　影响相控阵雷达系统设计的主要战术指标38

2.1.1　雷达观察空域38

2.1.2　雷达测量参数42

2.1.3　测量精度44

2.1.4　雷达的分辨率45

2.1.5　处理多批目标的能力48

2.1.6　数据率49

2.1.7　抗干扰能力和生存能力49

2.1.8　使用性能与使用环境50

2.2 影响相控阵雷达系统设计的主要技术指标50

2.2.1　工作波段的选择51

2.2.2　相控阵天线方案55

2.2.3　雷达发射机的形式57

2.2.4　信号波形58

2.2.5　测角方式59

2.3.1　脉冲雷达作用距离的几种形式60

2.3　相控阵雷达作用距离计算60

2.3.2　相控阵雷达的搜索作用距离62

2.3.3　相控阵雷达的跟踪作用距离65

第3章　相控阵雷达工作方式设计67

3.1　相控阵雷达数据率概念68

3.2　相控阵雷达搜索方式设计69

3.2.1　搜索数据率70

3.2.2　搜索方式72

3.3　相控阵雷达的跟踪工作方式75

3.3.1　从搜索到跟踪的过渡过程76

3.3.2　跟踪数据率与目标跟踪状态的划分77

3.3.3　边扫描边跟踪（TWS）与搜索加跟踪（TAS）工作方式79

3.3.4　跟踪时间的计算81

3.3.5　跟踪目标数目的计算82

3.4.1　信号能量管理的调节项目与调节措施84

3.4　相控阵雷达的信号能量管理84

3.4.2　按目标远近及其RCS的大小进行信号能量管理86

3.4.3　搜索和跟踪状态之间的信号能量分配87

3.4.4　波束驻留数目n的选择与信号能量管理88

第4章 相控阵雷达天线波束的控制91

4.1　平面相控阵天线波束控制器的基本功能与波束控制数码计算92

4.1.1　相控阵雷达波束控制分系统的基本功能92

4.1.2　相控阵天线波束指向与波束控制数码的对应关系93

4.1.3　跟踪状态时波束控制数码的计算96

4.2　一维相控阵天线的波束控制数码计算100

4.2.1 一维相位扫描三坐标（3D）雷达的波束控制数码计算100

4.2.2　一维相位扫描两坐标（2D）雷达的波束控制数码计算101

4.2.3　一维相位扫描两坐标雷达天线波束的倾斜现象102

4.3　波束控制系统的其他功能104

4.3.1　天馈线相位误差的补偿104

4.3.2　频率捷变后进行天线波束指向修正时波束控制修正码的计算105

4.3.3　随机馈相的实现106

4.3.4　天线近场测试时球面波的补偿107

4.3.5　天线阵面的相位监测108

4.3.6　控制相控阵天线波束形状的变化109

4.4　波束控制系统设计中的一些技术问题109

4.4.1　波束控制系统的组成110

4.4.2　降低波束控制系统设备量的一些技术措施111

4.5　波束控制系统的响应时间与天线波束的转换时间113

4.5.1　搜索状态时波束控制系统的响应时间与天线波束转换时间114

4.5.2　跟踪状态时的波束控制系统响应时间与波束转换时间115

4.5.3　降低波束控制系统响应时间的措施116

4.6　波束控制电流的计算117

4.6.1　计算波束控制电流的意义117

4.6.2　相位参考点的选择对波束控制电流起伏的影响118

4.7　天线单元不规则排列的相控阵天线的波束控制数码的计算120

4.7.1 天线单元随意排列的平面相控阵天线的波束控制数码计算120

4.7.2　环形阵天线的波束控制数码计算121

4.8　最小波束跃度122

4.8.1　天线波束跃度与波束控制数码的计算位数123

4.8.2　波束控制数码的最大计算位数的上限123

4.8.3　最小波束跃度的计算124

第5章　相控阵雷达天线与馈线系统的设计127

5.1　相控阵雷达天线方案的选择128

5.1.1　天线方案选择的主要依据128

5.1.2　实现低副瓣相控阵雷达天线的方法130

5.1.3　有源相控阵天线或无源相控阵天线的选择134

5.1.4　多波束数目与波束形成方式136

5.1.5　多极化发射与接收的实现137

5.1.6　大瞬时信号带宽对相控阵天线的影响138

5.2　共形相控阵天线的选择138

5.2.1　采用共形相控阵天线的主要原因及其作用138

5.2.2　共形相控阵天线原理140

5.2.3　共形相控阵天线的波束控制141

5.2.4　实现共形相控阵天线的条件143

5.3　相控阵天线的馈电方式144

5.3.1　强制馈电方式145

5.3.2　空间馈电方式147

5.3.3　视频馈电方式152

5.3.4　光纤馈电方式153

5.4　并联馈电与串联馈电154

5.4.1　串联馈电方式154

5.4.2　频率扫描天线157

5.5　平面相控阵天线馈电网络的划分及其作用160

5.5.1　平面相控阵天线按行、列方式实现的馈电网络161

5.5.2　平面相控阵天线按小面阵方式实现的馈电网络163

5.5.3　密度加权平面相控阵天线馈电网络的划分方法165

5.6　移相器的选择166

5.6.1　实现移相器的基本原理与对移相器的主要要求167

5.6.2　用矢量调制器方法实现的移相器168

5.6.3　“块移相器”的原理与应用前景170

5.6.4　串联移相器173

第6章　相控阵雷达发射机系统177

6.1　对高功率发射信号的需求178

6.2　高功率发射信号的实现方法180

6.2.1　集中式大功率发射机181

6.2.2　集中式大功率发射机系统的效率计算182

6.2.3　发射机输出端驻波系数计算184

6.3　分布式子阵发射机的应用184

6.3.1　分布式子阵发射机185

6.3.2　分布式子阵发射机幅相一致性要求与监测186

6.3.3 分布式子阵发射机系统对相控阵发射天线副瓣电平的影响190

6.3.4　对子阵发射机功率分配网络的要求192

6.3.5　子阵发射机幅相一致性的监测195

6.3.6　子阵发射机系统的波束控制方式198

6.4　子阵发射机的选择199

6.4.1　电真空子阵发射机200

6.4.2　固态子阵发射机202

6.4.3　微波功率组件子阵发射机205

6.5　完全分布式发射功率放大系统207

6.5.1　完全分布式发射机分系统的组成208

6.5.2　有源相控阵发射系统的能量指标210

第7章　相控阵雷达接收系统213

7.1　相控阵雷达接收系统的组成与特点214

7.1.1　相控阵雷达接收系统的组成214

7.1.2　组合馈电接收系统215

7.1.3　空间馈电接收系统218

7.2　单脉冲测角接收机219

7.2.1　幅度比较单脉冲测角220

7.2.2　相位比较法测角224

7.2.3　相位和差单脉冲测角226

7.3.1　和差接收波束的独立形成228

7.3　单脉冲测角接收波束的形成方法228

7.3.2　在子天线阵级别上实现和、差波束的独立形成230

7.4　相控阵接收系统噪声系数计算232

7.4.1　无源相控阵接收通道噪声系数的计算232

7.4.2　有源相控阵接收天线噪声系数计算239

7.5　相控阵雷达接收系统动态范围计算240

7.5.1　相控阵雷达接收机动态范围241

7.5.2　相控阵雷达接收系统中各级放大器动态范围245

7.5.3　压缩动态范围要求的一些措施247

第8章 多波束形成技术251

8.1 多波束形成在相控阵雷达中的重要作用252

8.1.1　提高数据率对形成多波束的需求253

8.1.2　接收多波束对提高雷达抗干扰能力和生存能力的作用254

8.2　相控阵发射天线多波束的形成方法与应用263

8.2.1　形成发射多波束的方法264

8.2.2　按时间先后顺序生成多个发射波束264

8.2.3　并行发射多波束的形成267

8.2.4　部分孔径发射多波束269

8.3 Blass多波束形成及其应用271

8.3.1 Blass多波束形成原理271

8.3.2　在中频实现的Blass多波束272

8.4 Butler矩阵多波束及其应用274

8.4.1 Butler多波束矩阵原理274

8.4.2 Butler多波束方向图的计算与特性277

8.4.3 Butler多波束矩阵的应用281

8.5　相控阵接收天线的多波束形成方法285

8.5.1　在高频低噪声放大器后形成多个接收波束的方法286

8.5.2　在中频形成多个接收波束的方法288

8.5.3　在视频与光频上形成多个接收波束291

8.6　数字多波束形成方法293

8.6.1　数字接收多波束形成的原理294

8.6.2　用数字配相方法实现接收多波束的形成297

8.6.3　用FFT实现接收多波束的形成298

8.6.4　用数字方法形成接收天线波束时对幅相误差的补偿300

8.6.5　数字接收多波束形成技术的应用301

8.6.6　发射天线多波束的数字形成方法305

第9章　有源相控阵雷达技术315

9.1　有源相控阵雷达发展简况与特点316

9.1.1　发展简况316

9.1.2　有源相控阵雷达天线的特点318

9.2　发射／接收组件的功能与要求321

9.2.1 T/R组件的构成与主要功能321

9.2.2　对T/R组件的主要要求326

9.3　发射／接收组件的类型与应用329

9.3.1　中频T/R组件及其应用330

9.3.2　数字式T/R组件334

9.3.3　数字式T/R组件的工作特点337

9.3.4　数字式T/R组件的应用341

9.4.1 有源相控阵发射天线低副瓣性能的实现344

9.4　有源相控阵雷达低副瓣发射天线的实现344

9.4.2　采用混合馈电结构对降低天线副瓣电平和研制成本的意义347

9.5　有源与无源相控阵雷达天线的比较352

9.5.1　影响采用有源相控阵雷达天线的一些因素352

9.5.2　有源相控阵雷达天线与无源相控阵雷达天线功率的比较353

9.5.3 两种有源相控阵雷达天线阵面散热的计算和阵面的冷却360

9.6　有源相控阵雷达功率、孔径的折中设计362

9.6.1 T/R组件中功率放大器输出功率受限制情况下的折中方法362

9.6.2　增加天线孔径对提高跟踪性能的作用363

9.6.3　发射系统初级电源功率受限制时增加天线孔径的作用364

9.7　空间馈电在有源相控阵雷达中的应用365

9.8　有源相控阵雷达的应用及有关技术特点367

9.8.1　地基与海基有源相控阵雷达367

9.8.2　机载有源相控阵雷达374

9.8.3　空间载有源相控阵雷达377

第10章　宽带相控阵雷达技术383

10.1.1　获得高分辨率的需求384

10.1　对宽带相控阵雷达的需求384

10.1.2　高测距精度的实现386

10.1.3 目标分类、识别需求386

10.1.4　采用宽带雷达信号的其他需求387

10.2　相控阵天线对雷达瞬时信号带宽的限制388

10.2.1 相控阵天线波束方向图与信号频率的关系388

10.2.2　信号频率变化对波束指向的影响390

10.2.3　瞬时信号带宽受天线孔径渡越时间的限制392

10.2.4　阵列天线对LFM信号调频速率的限制394

10.3　宽带相控阵天线实时延迟补偿的实现方法397

10.3.1 时间延迟补偿对提高相控阵天线宽带性能的作用397

10.3.2　子天线阵级别上的实时延迟补偿399

10.4　实时延迟的实现方法405

10.4.1　在光波波段实现实时延迟线的方法405

10.4.2　并联与串联馈电结构的光控实时延迟系统407

10.4.3　在中频与视频实现实时延迟的方法415

10.5　宽带调频信号的产生与处理418

10.5.1　大时宽带宽乘积信号的产生419

10.5.2　宽带雷达信号处理中的时频变换方法421

10.6　宽带相控阵雷达的分辨率426

10.6.1　距离分辨率426

10.6.2　宽带相控阵雷达的速度分辨率432

10.6.3　宽带相控阵雷达的角分辨率438

10.7　宽带相控阵雷达系统中的失真与修正442

10.7.1　多普勒频移与距离修正442

10.7.2　采用宽带高分辨信号时电离层电波传播影响的修正447

第11章 相控阵雷达技术的进展451

11.1　相控阵三坐标雷达技术452

11.1.1　相控阵三坐标雷达的发展452

11.1.2　二维相位扫描三坐标雷达在性能上的改善459

11.1.3　降低二维相位扫描天线成本的一些技术措施467

11.2.1　毫米波雷达技术的应用473

11.2　毫米波相控阵雷达技术473

11.2.2　远程毫米波雷达的应用特点477

11.2.3　毫米波相控阵雷达481

11.3　采用微电子机械系统的相控阵天线490

11.3.1　微电子机械开关与移相器490

11.3.2　基于MEMS的指向可变天线单元及其作用499

11.3.3　微电子机械相控阵天线502

11.3.4　微电子机械可重构天线505

11.3.5 MEMS在相控阵天线中应用的其他例子512

11.3.6 MEMS在相控阵天线结构与工艺设计中的应用515

11.4　采用宽禁带技术的有源相控阵雷达516

11.4.1 对固态T/R组件的一些新要求与宽禁带器件的特点516

11.4.2　宽禁带半导体材料在有源相控阵雷达中的应用521

11.4.3　宽禁带在相控阵雷达系统中的应用527

参考文献530