二次雷達原理與設計

第1章 二次雷達系統(tǒng)發(fā)展概況 1
1.1 二次雷達敵我識別系統(tǒng)的發(fā)明與應用 1
1.2 二次監(jiān)視雷達發(fā)展歷程 6
1.3 第二次世界大戰(zhàn)后二次雷達系統(tǒng)發(fā)展 10
第2章 系統(tǒng)組成及工作原理 15
2.1 設備組成 17
2.2 工作過程 19
2.2.1 二次雷達敵我識別系統(tǒng)的工作過程 19
2.2.2 二次監(jiān)視雷達的工作過程 21
2.3 系統(tǒng)構成 21
2.4 目標距離和方位角測量 22
2.4.1 單脈沖測角原理 23
2.4.2 “滑窗”測角原理 26
2.4.3 距離測量原理 28
2.5 信息獲取 29
2.6 目標位置關聯(lián) 29
2.7 系統(tǒng)問題 31
第3章 信號波形設計和分析 33
3.1 模式1、模式2、模式3/A和C模式信號波形 34
3.1.1 詢問信號波形 34
3.1.2 詢問信號參數(shù)及容差 34
3.1.3 應答信號波形 35
3.1.4 應答信號參數(shù)及容差 36
3.1.5 距離數(shù)據(jù)產(chǎn)生 36
3.2 模式4信號波形 37
3.2.1 詢問信號波形 38
3.2.2 詢問信號參數(shù)及容差 39
3.2.3 應答信號波形 40
3.2.4 應答信號參數(shù)及容差 40
3.2.5 模式4信號波形分析 40
3.3 S模式信號波形 42
3.3.1 詢問工作模式 42
3.3.2 S模式應答機 42
3.3.3 S模式詢問信號波形 43
3.3.4 組合詢問信號波形 45
3.3.5 S模式應答信號波形 46
3.3.6 詢問旁瓣抑制原理 48
3.3.7 S模式信號波形分析 49
3.4 地—地數(shù)字調(diào)制二次雷達信號波形 50
3.4.1 系統(tǒng)的時間體系結構 51
3.4.2 詢問信號和應答信號 52
3.4.3 詢問脈沖字符塊 53
3.4.4 應答脈沖字符塊 55
3.4.5 數(shù)字調(diào)制信號波形分析 55
3.5 相關知識 56
3.5.1 二元數(shù)字信息序列 56
3.5.2 幅移鍵控調(diào)制 57
3.5.3 雙相移鍵控調(diào)制 58
3.5.4 差分相移鍵控調(diào)制 59
3.5.5 最小頻移鍵控調(diào)制 60
3.5.6 擴頻信號 65
第4章 詢問分系統(tǒng) 73
4.1 工作原理、系統(tǒng)組成和頻率配置方案 73
4.1.1 工作原理和系統(tǒng)組成 73
4.1.2 頻率配置方案 75
4.2 發(fā)射機 76
4.2.1 發(fā)射機組成 76
4.2.2 主要技術參數(shù) 76
4.2.3 頻率綜合器 77
4.2.4 調(diào)制器 79
4.2.5 固態(tài)功率放大器 82
4.2.6 詢問旁瓣抑制 83
4.2.7 功率自適應控制 86
4.3 經(jīng)典接收機 87
4.3.1 噪聲系數(shù) 88
4.3.2 接收機帶寬 89
4.3.3 接收機靈敏度 89
4.3.4 對數(shù)中頻放大器 91
4.3.5 接收旁瓣抑制 93
4.3.6 時間增益控制 94
4.4 單脈沖接收機 95
4.4.1 幅度單脈沖接收機 95
4.4.2 相位單脈沖接收機 97
第5章 信號處理 101
5.1 信號環(huán)境 102
5.2 應答信號處理方法 104
5.3 應答脈沖采集 106
5.4 應答信號處理 110
5.4.1 應答信號處理概述 111
5.4.2 假目標應答編碼處理 114
5.4.3 應答編碼報告 115
5.5 應答與應答相關處理 116
5.5.1 二次雷達敵我識別系統(tǒng)的應答與應答相關處理 116
5.5.2 二次監(jiān)視雷達的應答與應答相關處理 117
5.6 監(jiān)視處理 118
5.6.1 目標報告與飛行航跡的相關處理 119
5.6.2 目標報告更新 120
5.6.3 飛行航跡更新 121
5.6.4 飛行航跡慣性滑行和終止 122
5.7 假目標報告處理 123
5.8 與一次雷達目標報告關聯(lián) 125
第6章 應答機 127
6.1 組成及功能 127
6.2 工作原理及頻率配置 128
6.2.1 工作原理 128
6.2.2 頻率配置 130
6.3 二次雷達敵我識別系統(tǒng)應答機主要技術指標 130
6.3.1 接收靈敏度 131
6.3.2 動態(tài)范圍 132
6.3.3 頻率響應 132
6.3.4 應答延時和延時抖動 132
6.3.5 隨機觸發(fā)速率 133
6.3.6 應答信號抑制時間 133
6.3.7 應答機輸出功率 133
6.3.8 寄生輻射 133
6.3.9 旁瓣抑制速率控制 134
6.4 二次監(jiān)視雷達應答機主要技術指標 134
6.4.1 接收靈敏度和輸出功率 134
6.4.2 其他技術指標參數(shù)差異 136
6.5 信號處理器組成和功能 136
6.6 自動故障檢測和在線檢測 137
6.7 應答天線 137
6.7.1 應答天線覆蓋范圍 138
6.7.2 機載和艦載應答天線 140
6.8 雙天線安裝 141
6.8.1 雙天線開關切換方式 141
6.8.2 雙天線功率分配方式 141
6.8.3 分集天線方式 142
6.9 顯示控制單元 143
6.9.1 控制功能 144
6.9.2 顯示功能 144
第7章 詢問應答機 147
7.1 詢問機／應答機組合設計方案 147
7.2 詢問應答機一體化設計方案 149
7.3 典型的詢問應答機 150
第8章 詢問天線 153
8.1 詢問天線輻射特性 154
8.1.1 水平方向輻射特性 154
8.1.2 垂直方向輻射特性 157
8.1.3 背瓣 159
8.2 詢問天線主要技術指標 160
8.3 陣列天線設計基礎理論 161
8.3.1 陣列天線方向特性通用表達式 161
8.3.2 一維線性陣列天線方向特性 164
8.3.3 平面圓形陣列天線方向特性表達式 168
8.4 機械掃描詢問天線系統(tǒng) 169
8.4.1 機械掃描詢問天線系統(tǒng)組成 169
8.4.2 輻射單元 171
8.4.3 功率分配／波束形成網(wǎng)絡 179
8.4.4 旋轉關節(jié) 181
8.4.5 詢問天線安裝 182
8.5 相控陣詢問天線系統(tǒng)組成 185
第9章 系統(tǒng)干擾和多徑干擾 189
9.1 系統(tǒng)干擾 190
9.1.1 串擾 190
9.1.2 占據(jù) 192
9.1.3 外部抑制 194
9.1.4 系統(tǒng)干擾小結 194
9.2 多徑干擾 196
9.3 水平反射面的多徑信號 197
9.3.1 短路徑差多徑信號 198
9.3.2 長路徑差多徑信號 202
9.4 小水平夾角反射面的多徑信號 203
9.4.1 短路徑差多徑信號 205
9.4.2 長路徑差多徑信號 209
9.5 大水平夾角反射面的多徑信號 209
9.5.1 短路徑差反射信號 210
9.5.2 長路徑差反射信號 210
9.6 多徑干擾小結 212
第10章 系統(tǒng)設計 213
10.1 工作距離 213
10.1.1 無線信號傳輸方程 213
10.1.2 附加損耗 215
10.1.3 詢問和應答信道設計 218
10.1.4 數(shù)字調(diào)制二次雷達信道設計 220
10.2 目標檢測概率和識別概率 227
10.2.1 信噪比與噪聲系數(shù) 228
10.2.2 單次詢問目標檢測概率 228
10.2.3 “滑窗”處理與目標檢測概率 229
10.3 系統(tǒng)容量 230
10.4 方位分辨力和方位角測量精度 231
10.4.1 方位分辨力 231
10.4.2 方位角測量精度 233
10.5 距離分辨力和距離測量精度 238
10.5.1 距離分辨力 238
10.5.2 距離測量精度 238
10.6 詢問重復頻率 240
10.6.1 詢問重復頻率設計 240
10.6.2 跨周期應答和群占據(jù) 241
10.7 詢問天線安裝高度 241
10.8 一次雷達與二次雷達之間的互耦 243
第11章 二次雷達設備配置 245
11.1 二次監(jiān)視雷達設備配置及選址原則 245
11.1.1 機場建設需求 246
11.1.2 環(huán)境適應性 246
11.1.3 建設可行性 247
11.1.4 規(guī)劃前瞻性 248
11.2 二次雷達敵我識別系統(tǒng)設備配置原則 249
11.3 地面作戰(zhàn)平臺設備配置方案 250
11.4 空中作戰(zhàn)平臺設備配置方案 250
11.5 海上作戰(zhàn)平臺設備配置方案 251
11.5.1 分散配置方案 252
11.5.2 集中配置方案 253
第12章 S模式報文及協(xié)議 255
12.1 詢問報文和應答報文 256
12.2 奇偶校驗 259
12.2.1 循環(huán)冗余校驗編碼 259
12.2.2 AP字段和PI字段的生成 260
12.2.3 上行鏈路編碼器和譯碼器 261
12.2.4 下行鏈路編碼器和譯碼器 263
12.2.5 下行鏈路糾錯譯碼 265
12.3 全呼叫報文 270
12.3.1 全呼叫詢問報文（UF=11） 270
12.3.2 全呼叫應答報文（DF=11) 272
12.4 監(jiān)視報文及協(xié)議 273
12.4.1 監(jiān)視詢問報文（UF=4/UF=5） 274
12.4.2 監(jiān)視應答報文（DF=4/DF=5） 280
12.4.3 全呼叫閉鎖協(xié)議 283
12.5 標準長度監(jiān)視通信報文 285
12.5.1 監(jiān)視通信詢問報文（UF=20/UF=21） 285
12.5.2 監(jiān)視通信應答報文（DF=20/DF=21） 285
12.5.3 標準長度通信協(xié)議 286
12.6 擴展長度報文的傳輸 293
12.6.1 上行ELM（UF=24） 293
12.6.2 下行ELM（DF=24） 295
12.6.3 多站上行ELM傳輸協(xié)議 296
12.6.4 多站下行ELM傳輸協(xié)議 299
12.7 空—空服務和信標處理 302
12.7.1 空—空監(jiān)視短詢問報文（UF=0） 303
12.7.2 空—空監(jiān)視長詢問報文（UF=16） 303
12.7.3 空—空監(jiān)視短應答報文（DF=0） 304
12.7.4 空—空監(jiān)視長應答報文（DF=16） 305
12.7.5 空—空處理協(xié)議 306
12.7.6 間歇信標捕獲 306
12.7.7 擴展長度間歇信標報文（DF=17） 306
第13章 二次雷達新技術 313
13.1 混合監(jiān)視技術 313
13.2 數(shù)字調(diào)制二次雷達技術 314
13.2.1 數(shù)字基帶信號設計 315
13.2.2 敵我識別模式數(shù)字調(diào)制詢問信號波形 319
13.2.3 敵我識別模式數(shù)字調(diào)制應答信號波形 321
13.2.4 信號處理 323
13.2.5 性能分析 324
13.3 態(tài)勢感知工作模式技術 326
13.3.1 信標態(tài)勢感知 327
13.3.2 詢問-應答態(tài)勢感知 327
13.3.3 空—地態(tài)勢感知 328
13.3.4 信號波形 329
13.3.5 性能分析 331
13.4 混擾和串擾抑制技術 332
13.4.1 混擾抑制技術 333
13.4.2 串擾抑制技術 335
13.5 時間同步與數(shù)字加密 336
13.5.1 時間代碼與系統(tǒng)時 337
13.5.2 詢問信號傳輸參數(shù)加密 337
13.5.3 詢問信道中的信息加密和解密 338
13.5.4 應答信道中的信息加密和解密 341
13.5.5 加密產(chǎn)生的物理現(xiàn)象 343
13.6 技術展望 344
13.6.1 系統(tǒng)功能更加完善 344
13.6.2 系統(tǒng)性能更加先進 344
13.6.3