雷達信標
雷達信標
裝在目標(飛機、導彈等)上能發射電磁信號並與雷達配合工作的電子設備,也稱信標機或應答機。裝有信標機和應答機或二者之一的目標,稱為合作目標(也稱有源目標)。信標機的電磁輻射不受外來信號的控制;應答機的電磁輻射則受詢問信號的控制。它們與雷達共同構成二次雷達系統。雷達目標上裝設信標機或應答機能大大延長一次雷達的作用距離,提高抗干擾能力,減小目標回波閃爍的影響和雷達目標截面積的限制,提供目標識別手段。信標機或應答機可設置在地面上,也可裝載在飛機、導彈或飛船上。
雷達信標已廣泛用於航空管制、無線電導航、導彈制導、外彈道測量、衛星測軌等方面。雷達信標用於航空管制,由機場航空管制雷達向飛機發出編碼詢問信號,根據每架飛機應答的編碼信號進行識別,以指揮飛機安全起降。在導彈指令制導系統中,導彈上無線電控制儀就是利用雷達信標原理而工作的。它接收和回答能提供角度、距離和速度信息的信號,並形成控制導彈飛行的指令信息。在導彈的彈道測量、衛星測軌和航天信息傳輸等精密測量中用雷達信標能給出目標的準確位置、速度,繪製飛行軌跡。在衛星通信中,用雷達信標轉發電報、電話和電視圖像,為全球用戶服務。機載詢問和地面編碼應答能給出精確的位置信息和識別指令,可完成地面支援、供給、投擲和救援任務。在登月活動中,使用交會雷達能測量登月艙相對於指令艙(裝有應答機)的距離、距離變化率、角度和角度變化率,完成交會測量任務。
圖為二次雷達系統的基本組成。圖中的合作目標裝載的是應答機。如果裝載的是信標機,則其組成只有發射機和天線。應答機由天線、接收機、發射機和解碼器組成。接收機檢測和放大詢問信號;解碼器選擇通道、進行信源解碼和識別詢問信號;發射機產生受控振蕩或進行功率放大;天線向雷達站輻射回答信號。應答機的工作體制可以是非相干的或相干的,輻射信號波形可以是連續波或脈衝波,編碼可以是模擬式或數字式。二次雷達系統的距離方程為公式中 R為詢問或應答的作用距離;為詢問或應答的功率;、分別為雷達站和應答機天線增益;λ為工作波長;為應答機或雷達接收機檢測靈敏度;L為系統損耗。
同一次雷達系統(其目標為反射式)相同,作為遙感電子系統之一的二次雷達(其目標裝有信標機或應答機)不僅檢測目標的方向、距離,而且還確定目標的位置、速度和運動方向,並進行目標識別。為此,雷達信標(或應答機)具有一些特殊的技術性能。①高靈敏度接收機:用以保證足夠的作用距離和檢測概率,這對於單次檢測的情況尤為重要。但是,地面發射的詢問信號功率較大,為使接收機儘可能簡單,接收機的靈敏度也無需過高。②適中的應答功率:具體參數隨實際應用條件而定,小至幾微瓦,高達數千瓦(脈衝功率)。在體積、重量和功耗允許的情況下,為提高作用距離和檢測概率,信標機或應答機應有較高的功率。③對詢問信號有識別能力:在航空管制及多目標相控陣雷達和制導雷達中,往往有多個合作目標。應答機能識別出各自的編碼詢問信號。識別碼可以採用多種編碼方式,如M序列碼、巴克碼。④寬的天線方向圖和多種極化形式:為保證對飛行器的全程跟蹤,往往要求全向天線方向圖;其極化形式應能適應雷達站的需要,可以是線極化或圓極化。⑤高的頻率穩定度:為精密測量飛行器的飛行速度,相干應答機有較高的長期和短期頻率穩定度。⑥較高的應答波形穩定度:為保證測距精度,應答器有較小的應答延遲時間和脈衝波形的抖動量。⑦高可靠性:它能在環境比較惡劣的飛行器上可靠地工作。工作時間短至數十秒,長達數年。⑧體積小、重量輕、功耗小、固態化、集成化。