浅谈单脉冲二次雷达测角原理

摘要：常规二次雷达采用划窗法测量飞机的方位角，方位估值误差较大；单脉冲二次雷达采用振幅型和差单脉冲测角方法和相位型和差单脉冲测角方法，精度高且提高飞机应答码的解码正确性。现在的单脉冲二次雷达基本使用振幅型和差单脉冲测角方法。

关键词：二次雷达，测角

0 引言

[1]20世纪50年代末60年代初，英国的科索（COSSOR）公司研制出第一台空管二次雷达。该常规二次雷达的采用滑窗法测量飞机的方位角。具体方法是：从“飞机起始”到“飞机结束”，将飞机起始方位角与飞机结束方位角记录下来，并加以平均即可求得飞机的方位角。在无虚假飞机出现以及无飞机应答中断现象的情况下，方位估值的误差可达1°左右。随着飞机性能的迅速提高和空中交通的日趋繁忙，要求进一步缩小飞行的间隔，常规的二次雷达由于精度有限和不能处理靠得很近的飞机（混淆目标）， 因此难以满足此要求。英国COSSOR公司于80年代初率先推出了单脉冲二次监视雷达（MSSR），采用了单脉冲测角技术，提高了测角精度，实现了混淆目标的鉴别。

1 单脉冲二次雷达测角原理

单脉冲二次雷达测角原理一般采用振幅型和差单脉冲测角和相位型和差单脉冲测角。

如图1所示为振幅型和差单脉冲测角方法。

天线向外辐射的波束可等效为两个相位中心相同的左右天线波束，其天线相位中心相同。当目标处在天线瞄准轴右边时，从右天线波束进入到和差电桥的信号强度比从左天线波束进入到和差电桥的信号强度大，左天线波束信号和右天线波束信号经过和差电桥，相位均变换90°后叠加输出和信号，其幅度为左、右天线波束信号幅度绝对值相加。左天线波束信号经过270°变换，右天线波束信号经过90°变换，叠加后输出差信号，其幅度为左右天线波束信号幅度绝对值相减。因右波束进来的信号幅度较大，故输出差信号和和信号同相。

同理，当目标处在天线瞄准轴左边时，从左天线波束进入到和差电桥的信号强度比从右天线波束进入到和差点桥的信号强度大，左天线波束信号和右天线波束信号经过和差电桥，相位均变换90°，叠加输出和信号，左天线波束信号和右天线波束信号经过和差电桥，左天线波束信号相位变换270°，右天线波束信号相位变换90°，叠加后输出差信号。因左天线波束信号幅度较大，此时形成的差信号相位比和信号相位延迟了180°。通过判断输出的和、差信号的相位，就可以判断目标位于天线瞄准轴的左边还是右边。

如图2所示为相位型和差单脉冲测角方法。

天线阵列形成左、右两个天线波束，其波束近似与天线瞄准轴平行，相位中心位于天线中心两侧，两个天线波束接收到的应答信号幅度相等，但相位不同。当目标位于天线右边时，由于路径差，右天线波束先于左天线波束收到飞机的应答信号，经过左、右天线波束的信号通过和差电桥后，输出的和信号均移相90°；经过左天线波束的信号通过和差电桥时，输出的差信号移相270°，经过右天线波束的信号通过和差电桥时，输出的差信号移相90°，量化后此时生成的差信号比和信号超前了90°。当目标位于天线左边时，左天线波束先于右天线波束收到飞机的应答信号，经过左、右天线的信号通过和差电桥后，输出的和信号均移相90°；经过左天线波束的信号通过和差电桥时，输出的差信号移相270°，经过右天线波束的信号通过和差电桥时，输出的差信号移相90°，量化后此时生成的差信号比和信号延迟了90°。通过比较差信号和和信号是超前了90°还是延迟了90°，即可以判断飞机位于天线的左边还是右边。

需要注意的是，现在的二次雷达对飞机测方位角方法已经普遍采用振幅型和差单脉冲测角。在空中交通管制二次监视雷达系统技术规范（2024版）中，对接收的幅相一致性做了具体要求，要求和信号和差信号接收通道之间的相位差不大于10°，在实际工作的过程中，当相位差大于10°乃至达到20°时，二次雷达仍能很好地解出信号的方位。

2总结

单脉冲二次雷达主要采用振幅型和差单脉冲测角方法和相位型和差单脉冲测角方法，由于技术上更容易实现，现在的单脉冲二次雷达基本使用振幅型和差单脉冲测角方法。

参考文献：

[1]张蔚 二次雷达原理[M].北京：国防工业出版社，2007.11