三通道单脉冲雷达快速校相技术研究

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目前,在我国的卫星地面测控站、海上测控站中采用的跟踪系统很多为单脉冲跟踪系统,其在武器控制、靶场测量、空间探测、电子对抗、侦查监视中有着极其广泛的应用。在海上测控站中,由于高频电缆晃动、经纬度、温湿度变化、日常维护等原因,导致单脉冲雷达通道的相位经常变化。这一缺点对地面测控站造成的影响还不明显,因为地面测控站周围都建有固定的标校塔,每次任务开始前可以采用对塔标校的方式,来对通道进行标校。但是对于海上测控站来说,由于海上环境的制约无法建立标校塔,海上测控站通常会选择使用施放信标球这种传统无塔标校方式。但这种方式存在准备时间长、成本高、受天气影响大等缺点。随着国家航天发射任务越发频繁,应急测控任务时有发生,传统的放球标校方式已经难以满足未来海上测控站的需求。  为缩短雷达校相时间、节约成本,本文提出一种快速校相方法,文章首先分析国内外常用的雷达校相的方法,并对各种方法的局限性进行分析。按照通道数量将雷达分为三类,详细讲解了每种雷达角误差形成的原理,重点介绍了海上测控站的某型三通道单脉冲雷达,通过对该型雷达组成的介绍,详细阐述三通道单脉冲跟踪原理,分析了幅度、相位不一致对跟踪性能的影响。接着从各类差模的原始公式入手,通过天线互易定理,通过数学方法一步步推导出方位角误差电压、俯仰角误差电压的数学表达式。同时根据船摇幅度的大小,分别推导出在不同船摇幅度下的幅相补偿量、定向灵敏度系数的表达式。然后给出快速校相软件的设计思路与程序。最后在该型三通道单脉冲跟踪雷达设备上进行对比试验验证。试验数据表明该方法能够达到快速校相的要求,能够在测控任务要求的弧段前就开始进行快速校相,校相数据在事后数据分析中优于放球标校数据。因此,在飞行器、航天器测控任务弧度开始前,该快速校相技术可以作为该型雷达校相的一种有效方法[1]。
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