民航汕頭空管站

《CondorMk2D二次雷達(dá)設(shè)備原理

及運(yùn)行維護(hù)》

教員手冊

目錄

1.課程背景.................................................................2

2.教學(xué)大綱.................................................................3

3.教學(xué)方案.................................................................7

4.教學(xué)活動(dòng)................................................................10

4.1內(nèi)容概述............................................................10

4.2主要內(nèi)容...........................................................10

4.3單元內(nèi)容...........................................................10

第一單元二次雷達(dá)工作原理..........................................10

1.1二次雷達(dá)測距測角原理.........................................11

1.2二次雷達(dá)詢問應(yīng)答信號(hào).........................................17

1.3天線.........................................................20

第二單元雷神雷達(dá)設(shè)備系統(tǒng)組成......................................26

2.1詢問機(jī).......................................................26

2.2天線..........................................................34

2.3維護(hù)顯示終端..................................................35

第三單元雷神雷達(dá)的運(yùn)行維護(hù)........................................39

3.1日常維護(hù)......................................................39

3.2常用操作......................................................40

3.3故障案例分析..................................................61

5.課程評估指標(biāo)............................................................66

5.1學(xué)習(xí)層評估命題細(xì)目表...............................................66

5.2課前測驗(yàn)題.........................................................66

5.3課程測驗(yàn)潁.........................................................67

6.教學(xué)材料清單............................................................71

1.課程背景

課程名稱CondorMk2D二次雷達(dá)設(shè)備原理及運(yùn)行維護(hù)

開發(fā)人更新記錄審定人日期

課程開發(fā)及黃澤雄課程開發(fā)張殿光2015.10.27

更新記錄黃澤雄一審修訂張殿光2016.02.25

黃澤雄二審修訂張殿光2016.04.19

課程應(yīng)用情境CondorMk2D二次雷達(dá)運(yùn)行維護(hù)及故障處理

1.對于某些雷達(dá)故障現(xiàn)象，無法快速查找原因及妥

工作困惑及所需支持善處理

培訓(xùn)需求

2.需提供案例分析和獲得實(shí)踐動(dòng)手機(jī)會(huì)

調(diào)研記錄

1.培訓(xùn)內(nèi)容貼近工作實(shí)際，培訓(xùn)方式靈活多樣

其他建議2.加強(qiáng)理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，提高運(yùn)行維護(hù)熟練

程度

1.使受訓(xùn)人員掌握設(shè)備原理和相關(guān)維護(hù)操作，能夠進(jìn)行一般故障檢修

學(xué)員部門

2.結(jié)合教材制作培訓(xùn)PPT,定期對科室人員進(jìn)行講授和考試

負(fù)責(zé)人意圖

3.根據(jù)本地設(shè)備工作狀況，搜集設(shè)備維護(hù)和維修方面的相關(guān)材料

2.教學(xué)大綱

培訓(xùn)主辦單位汕頭空管分局技術(shù)保障部大綱序號(hào)ZFPAT0002STJBA000

主辦班組名

主辦科室名稱雷達(dá)導(dǎo)航設(shè)備室

稱

CondorMk2D二次雷達(dá)設(shè)備

課程名稱培訓(xùn)對象基礎(chǔ)級雷達(dá)維護(hù)人員

原理及運(yùn)行維護(hù)

內(nèi)容類別專業(yè)技術(shù)課程類型課堂教學(xué)課程學(xué)時(shí)12學(xué)時(shí)

1.待解決的問題：如何熟練維護(hù)雷達(dá)

課程背景2.上級意圖：受培訓(xùn)人員能基本獨(dú)立地上崗工作

3.個(gè)性化需求：利用案例分析突出實(shí)操能力，互動(dòng)式教學(xué)

1.4010-2006空管二次雷達(dá)技術(shù)規(guī)范（行業(yè)規(guī)定）

課程依據(jù)2.《民航公約附件10》（行業(yè)規(guī)定）

3.雷神cumlcrMSSRMK2D雷達(dá)廠家說明書

1.熟悉雷神雷達(dá)的工作原理

課程目標(biāo)2.能夠描述雷神雷達(dá)的組成及各部分工作原理

3.掌握雷神雷達(dá)設(shè)備的主要維護(hù)操作，列舉一些注意事項(xiàng)

教學(xué)方法課堂講授、案例分析、小組討論、模擬練習(xí)、現(xiàn)場觀摩

1.二次雷達(dá)工作原理1.5學(xué)時(shí)

課程內(nèi)容與學(xué)

2.雷神雷達(dá)設(shè)備系統(tǒng)組成3.5學(xué)時(shí)

時(shí)分配

3.雷神雷達(dá)的運(yùn)行維護(hù)7學(xué)時(shí)

1-2名師資，5年以上二次雷達(dá)監(jiān)視崗位工作經(jīng)驗(yàn)，持有民航監(jiān)視電

師資選派

信執(zhí)照，具有相關(guān)課程講授經(jīng)歷者優(yōu)先

教學(xué)材料幻燈片、教員手冊、學(xué)員手冊

場所設(shè)施室內(nèi)，授課電腦、投影儀、投影白幕、白板（筆）、A4白紙等

考核測評筆試

1.反應(yīng)評估：通過問卷調(diào)查、座談訪談等評價(jià)學(xué)員滿意度

效果評估2.學(xué)習(xí)評估：通過課堂練習(xí)、問題回答和案例分析情況評價(jià)學(xué)員使

用能力

A民航中崩空中交通管理局

CondorMk2D二次缶達(dá)設(shè)備原理及運(yùn)行維護(hù)》教員手冊

附件1《課程內(nèi)容及教學(xué)要求分解表》

總學(xué)時(shí)：12學(xué)時(shí)

課程直節(jié)主要知識(shí)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)

了熟拿分配

解悉握

第一單元第1部分1.1測距原理J

二次雷達(dá)雷達(dá)測距測角原理0.5

L2測角原理4

工作原理

第2部分2.1詢問信號(hào)格式q

二次雷達(dá)詢問應(yīng)答0.5

2.2應(yīng)答信號(hào)格式-4

信號(hào)

第3部分3.1水平特性j

天線0.5

3.2垂直特性V

第二單元第1部分1.1發(fā)射機(jī)j

雷神雷達(dá)詢問機(jī)

1.2接收機(jī)V

設(shè)備系統(tǒng)

2

組成1.3錄取器J

1.4LDPAJ

第2部分40.5

弟3員.關(guān)/3員

天線J

第3部分3.1RCMS4

維護(hù)顯示終端1

3.2LDRPV

第三單元第1部分1.1日維護(hù)V

宙神雷達(dá)日常維護(hù)

L2周維護(hù)4

的運(yùn)行維1

1.3月維護(hù)

護(hù)

1.4季維護(hù)V

第2部分2.1雷達(dá)開關(guān)機(jī)J

常用操作

2.2天線機(jī)油更換

2.3錄取器封存攵位

2.4錄取器參數(shù)說明及導(dǎo)入V

4

2.5設(shè)備參數(shù)調(diào)整V

2.6設(shè)備參數(shù)測量V

2.7CMS常用操作

2.8LDRP常用操作V

第3部分V

2

故障案例分析

民航中南空中交通管理局

A《CondorMk2D二次雷達(dá)設(shè)備原理及運(yùn)行維護(hù)》教員手冊

3.教學(xué)方案

教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法教學(xué)思路時(shí)間

0.課程開場10m

0.1教員介紹和學(xué)習(xí)約定

0.2內(nèi)容概覽簡要介紹本課程的內(nèi)容以及重要性

0.3學(xué)習(xí)目標(biāo)講授學(xué)習(xí)大綱和學(xué)習(xí)目標(biāo)

建議采用提問的方式引導(dǎo)學(xué)員

思考二次雷達(dá)系統(tǒng)的主要作用，測

距和測角工作原理。

小組討論問題設(shè)計(jì)：

第1單元導(dǎo)入頁1、雷達(dá)是仿生哪種動(dòng)物的生理機(jī)能10m

的原理發(fā)明的？

2、二次雷達(dá)的作用是什么？

3、飛機(jī)的位置信息包括什么？

4、雷達(dá)的測距及測角是如何實(shí)現(xiàn)的？

1.二次雷達(dá)工作原理講解單元重雉點(diǎn)80m

1.1雷達(dá)測距測角原理25m

1.1.1測距原理原理及公式分析推導(dǎo)

1.1.2測角原理原理及公式分析推導(dǎo)

1.2二次雷達(dá)詢問應(yīng)答信號(hào)20m

1.2.1詢問信號(hào)格式課堂講授介紹詢問信號(hào)格式

1.2.2應(yīng)答信號(hào)格式介紹應(yīng)答信號(hào)格式

1.3天線20m

1.3.1水平特性介紹天線水平特性

1.3.2垂直特性介紹天線垂直特性

系統(tǒng)概括二次雷達(dá)工作原理，介紹常

1.4單元小結(jié)用模式詢問應(yīng)答信號(hào)格式，天線特性5ni

對雷達(dá)工作的影響。

第7頁，共73頁

1.5單元測試閉卷考試10m

民航常用的二次雷達(dá)有哪些？二次窗

第2單元導(dǎo)入頁小組討論10in

達(dá)基本的組件有哪些？

200

2.雷神雷達(dá)設(shè)備系統(tǒng)組成

m

110

2.1詢問機(jī)小組討論

m

2.1.1發(fā)射與接收通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.1.2信號(hào)處理通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.1.3發(fā)射機(jī)通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.1.4接收機(jī)現(xiàn)場觀摩通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.1.5點(diǎn)跡錄取課堂講授通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.1.6風(fēng)扇與電源通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.2天線通過圖片展示，并進(jìn)行講解20m

2.3維護(hù)顯示終端55m

2.3.1CMS通過圖片展示，并進(jìn)行講解

2.3.2LDRP通過圖片展示，并進(jìn)行講解

重點(diǎn)介紹了雷神二次雷達(dá)的發(fā)射與接

2.4單元小結(jié)收和信號(hào)處理，維護(hù)顯示終端的常用5m

操作。

2.5單兀測試閉卷考試10m

根據(jù)雷達(dá)設(shè)備組成，雷達(dá)運(yùn)行維護(hù)

應(yīng)該包括哪些內(nèi)容？雷達(dá)的關(guān)鍵參

第3單元導(dǎo)入頁小組討論10m

數(shù)有哪些？其中哪些需要日常監(jiān)

控？

410

3.雷神雷達(dá)的運(yùn)行維護(hù)

m

3.1日常維護(hù)50m

3.1.1日維護(hù)

課堂講授介紹日常維護(hù)內(nèi)容

3.1.2周維護(hù)

3.1.3月維護(hù)

3.1.4季維護(hù)

3.1.5年維護(hù)

245

3.2常用操作

m

3.2.1雷達(dá)開關(guān)機(jī)模擬操作

3.2.2天線馬達(dá)初級變速箱潤滑介紹馬達(dá)機(jī)油更換工具、方式、更換

課堂講授

油更換周期和型號(hào)。

模擬練習(xí)

3.2.3錄取器閃存復(fù)位通過實(shí)物進(jìn)行講解和模擬操作

3.2.4設(shè)備參數(shù)調(diào)整通過實(shí)物進(jìn)行講解

現(xiàn)場進(jìn)行操作測量，并時(shí)測量步驟進(jìn)

3.2.5設(shè)備參數(shù)測量

行講解

現(xiàn)場觀摩

3.2.6CMS常用操作現(xiàn)場進(jìn)行操作

3.2.7LDRP常用操作現(xiàn)場進(jìn)行操作

100

3.3故障案例分析

m

3.3.1雷達(dá)停機(jī)后無法開啟

3.3.2ADGU故障

案例分析小組討論，與實(shí)際情況對比

3.3.3雷達(dá)200公里內(nèi)目標(biāo)丟失

或不穩(wěn)定

掌握雷達(dá)的日常維護(hù)和常用操作，學(xué)

3.4單元小結(jié)5m

會(huì)故障分析，加強(qiáng)應(yīng)急處置能力。

3.5單元測試閉卷考試10m

學(xué)員提問和解答30m

在雷達(dá)R常維護(hù)和故障應(yīng)急處理時(shí)需

課程總結(jié)頁10m

嚴(yán)格遵守規(guī)章制度和處理流程。

學(xué)習(xí)資源頁和致謝頁

4.教學(xué)活動(dòng)

4.1內(nèi)容概述

本課程的主要內(nèi)容是介紹CondorMk2D二次雷達(dá)的設(shè)備原理、組成，給出雷達(dá)運(yùn)行

維護(hù)的方法及一些故障案例的分析。面向的學(xué)習(xí)對象是有相關(guān)雷達(dá)基礎(chǔ)知識(shí)和一定工作

經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)級雷達(dá)設(shè)備維護(hù)人員。本課程旨在通過圖片、表格、動(dòng)畫和視頻資料等各種方

式形象地表述課程主要內(nèi)容，利用互動(dòng)提問、小組討論、案例分析等手段啟發(fā)學(xué)員，加

深理解，最終達(dá)到提升學(xué)員應(yīng)對實(shí)際故隙問題的處置能力，提高課程的實(shí)用性。

4.2主要內(nèi)容

1.二次雷達(dá)工作原理

2.雷神雷達(dá)設(shè)備系統(tǒng)組成

3.雷神雷達(dá)的運(yùn)行維護(hù)

4.3單元內(nèi)容

第一單元二次雷達(dá)工作原理

d七導(dǎo)入設(shè)計(jì)

建議采用提問的方式引導(dǎo)學(xué)員思考二次雷達(dá)系統(tǒng)的主要作用，測距和測角工作原理。

問題設(shè)計(jì)：

I、雷達(dá)是仿生哪種動(dòng)物的生理機(jī)能的原理發(fā)明的？

2、二次雷達(dá)的作用是什么？

3、飛機(jī)的位置信息包括什么？

4、雷達(dá)的測距及測角是如何實(shí)現(xiàn)的？

責(zé)單元重難點(diǎn)

1、雷達(dá)測距測角原理

理解掌握二次雷達(dá)的測距測角原理。

2、宙達(dá)詢問應(yīng)答信號(hào)

掌握二次雷達(dá)常用詢問應(yīng)答信號(hào)的格式。

3、宙達(dá)天線

掌握二次雷達(dá)天線的水平特性和垂直特性。

露

殖專業(yè)知識(shí)概述

1.1二次雷達(dá)測距測角原理

1.1.1測距原理

按照ICAO規(guī)范，應(yīng)答機(jī)應(yīng)在正確接收到地面詢問信號(hào)后，發(fā)射對應(yīng)的應(yīng)答信號(hào)，響應(yīng)時(shí)

間為3四。電磁波在空間以光速直線傳播，利用這個(gè)特性，在確認(rèn)檢測到應(yīng)答信號(hào)以后，測

出接收到應(yīng)答脈沖相對于詢問脈沖的間隔時(shí)間，減去應(yīng)答機(jī)的響應(yīng)時(shí)間3M，即為電磁波往

返雷達(dá)與飛機(jī)之間所用的時(shí)間。

二次雷達(dá)是靠兩次有源輻射（詢問機(jī)和應(yīng)答機(jī)）完成目標(biāo)的定位，所以每個(gè)輻射源都是

單程傳輸，同樣的輻射功率它比一次雷達(dá)的作用距離要遠(yuǎn)。根據(jù)空地之間的輻射方向，二次

雷達(dá)方程又分成上行（詢問）方程和下行（回答）方程。

上行方程（UpTink）

設(shè)地面站詢問機(jī)的發(fā)射功率為Pl。二次監(jiān)視雷達(dá)天線詢問波束的增益為G1則距地面站

詢問機(jī)天線斜距R處的功率密度為：

s.P&

r4戒2（1）

上述方程應(yīng)考慮到如下?lián)p耗：

1.詢問機(jī)發(fā)射機(jī)輸出功率向天線傳輸過程的損耗L。它主要包括傳輸電纜的損耗和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)

以及微波電路的損耗。總計(jì)約為3.5dB。（旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)損耗為O.；3dB）

2.天線波束調(diào)制損耗La。在（1）式中G1是取在某一高度角下水平波束的最大增益。天線

掃描時(shí)，目標(biāo)在駐留波束期間并不是始終處于波束增益的最大點(diǎn)。如果天線水平波束在負(fù)3dB

之間假定為高斯型波束，目標(biāo)駐留波束期間收到的回答信號(hào)強(qiáng)度由于天線波束增益不同而不

同，引起接收的信號(hào)按波束的形狀調(diào)制。這種天線調(diào)制引起的損耗La平均約為2dB。對于單

脈沖二次監(jiān)視雷達(dá)的大垂直孔徑（LVA）天線，它的垂直方向性圖在0°高度角附近增益變化

很快。在計(jì)算威力范圍時(shí)對不同的高度角應(yīng)使用不同的增益。如果使用天線罩還要附加0.2dB

的天線罩引起的損耗。

3.大氣吸收損耗Lp。大氣的吸收衰減與大氣的密度和傳播的距離有關(guān)。近距離這個(gè)損耗可

以忽略，低高度角和遠(yuǎn)距離的大氣衰減較大。

考慮到上述衰減后(1)式變?yōu)椋?/p>

S_P。

14版LLpL⑵

機(jī)載應(yīng)答機(jī)天線截獲功率的有效面積為Ato則機(jī)載應(yīng)答機(jī)天線接收的功率Pt為：

P.=AtxS,(3)

由于A,=L；xGt)/47t,其中Gt為應(yīng)答機(jī)天線增益，入1為詢問機(jī)工作波長。將At和S1

代入(3)式，于是：

p=

22

'(4^)RLLpLa(4)

如果將機(jī)載應(yīng)答機(jī)天線收到信號(hào)后傳輸?shù)浇邮諜C(jī)之間的電纜的損耗(一般約為3dB)折

合到應(yīng)答機(jī)天線的增益GI中去，GtR代表折合的天線增益(約為OdB)。(4)式為：

P:PQQE

22

'(4^)RLLpLa(5)

二次雷達(dá)的距離方程為：

I

R=V(44RLLpL.⑹

當(dāng)Pt最小時(shí)得到最大作用距離Rmax。如果Pt最小時(shí)相當(dāng)機(jī)載應(yīng)答機(jī)接收機(jī)輸入端的最小

觸發(fā)電平。用海里表示最大作用距離的二次雷達(dá)方程是：

n二％!RGM

46852帆JLpL(7)

下行方程(DownLink)

用上述同樣方法分析。可以得到下行方程(用海里表示)

46852ypimJLpL曾）

其中，Pt為應(yīng)答機(jī)的發(fā)射功率，At為應(yīng)答機(jī)的工作波長，Plmin為詢問機(jī)接收機(jī)輸入

端的最小能發(fā)電平。

從二次雷達(dá)方程可見，距離的平方與接收功率成反比，換句話說功率變化6dB,作用距

離變化1倍，功率與距離滿足6dB/倍時(shí)程的關(guān)系。

二次雷達(dá)系統(tǒng)通常應(yīng)當(dāng)保證上行的最大作用距離和下行最大作用距離相匹配。否則當(dāng)上

行距離大于下行距離時(shí)，本地站接收不到被詢問的機(jī)載應(yīng)答機(jī)的回答信號(hào)，但是機(jī)載應(yīng)答機(jī)

的回答會(huì)對它所鄰近的地面站造成異步干擾。一般情況上行的作用距離小于下行的作用距離。

作為航路監(jiān)視的二次雷達(dá)作用距離應(yīng)為上行距離。當(dāng)飛行器的高度為8000米時(shí)作用距離約為

200海里。

二次監(jiān)視宙達(dá)的信號(hào)在大氣傳播的過程中，由于高度不同和氣壓不同，傳播的路徑將引

起折射。這種折射使二次監(jiān)視雷達(dá)信號(hào)傳播朝向地面彎曲，以至可以監(jiān)視到低于水平面的目標(biāo)。

異常的傳播也可暫時(shí)增加雷遲的作用距離，如人氣的逆溫或潮濕空氣緊貼海平面都能增加無

線電波的折射以至使電波緊貼地球表面?zhèn)鞑ァＴ谶@種情況下能看到水平面以下距雷達(dá)站230

海里距離的目標(biāo)。

1.1.2測角原理

1.常規(guī)二次雷達(dá)測方位角

起始窗對應(yīng)的方位角結(jié)束窗對應(yīng)的方位角

天線旋轉(zhuǎn)掃描

圖卜1滑窗法測量飛機(jī)方位角

如圖1T所示，將飛機(jī)起始的方位角與飛機(jī)結(jié)束的方位角加以平均即可求得飛機(jī)的方位

角，即飛機(jī)方位角=（飛機(jī)起始方位角+飛機(jī)結(jié)束方位角）/2

必須進(jìn)行求平均的原因如卜：

1）主波瓣照射到飛機(jī)期間就會(huì)得到許多應(yīng)答的方位角，而這些方位角通常不一定是天線

主波瓣中心線（瞄準(zhǔn)軸）所指的方位，而天線主波瓣兩側(cè)相對于中心線近似對稱；

2）飛機(jī)起始方位角與飛機(jī)結(jié)束方位角同時(shí)受飛機(jī)距離遠(yuǎn)近所帶來應(yīng)答信號(hào)強(qiáng)弱的影響；

3）飛機(jī)起始方位角與飛機(jī)結(jié)束方位角還同時(shí)受到不同仰角上天線增益的影響；

4）若以一次或少數(shù)幾次檢測到的應(yīng)答求均值，勢必會(huì)造成很大的方位角誤差。

這種同時(shí)利用滑窗檢測器提供的“飛機(jī)起始”和“飛機(jī)結(jié)束”報(bào)告來估計(jì)飛機(jī)的方位，

在無虛假飛機(jī)出現(xiàn)以及無飛機(jī)應(yīng)答中斷現(xiàn)象的情況下，方位估值的誤差可達(dá)1°左右。實(shí)際

使用中，在作用距離范圍內(nèi)按照距離單元?jiǎng)澐珠g隔（距離窗），上述測方位角的方法是按每一

個(gè)距離單元分別處理，以適應(yīng)多飛機(jī)的測量應(yīng)用。

2.單脈沖雷達(dá)測方位角

單脈沖技術(shù)要求地面天線具有兩個(gè)波束和對應(yīng)的兩個(gè)接收通道，以便測量飛機(jī)應(yīng)答脈沖

信號(hào)的到達(dá)角，這種技術(shù)使二次雷達(dá)只需利用一次詢問的應(yīng)答信號(hào)即能確定飛機(jī)的方位，并

且提高了方位測量精度，增加了飛機(jī)應(yīng)答碼的解碼正確性。

在單脈沖測方位角中，天線陣列形成兩個(gè)獨(dú)立波束，其波束指向角近似與天線波束瞄誰

軸平行，它們的相位中心分別位于天線中心的兩側(cè)，接收信號(hào)再經(jīng)過高頻和/差混合器實(shí)現(xiàn)兩

個(gè)波束的加/減，即等效為和波束/差波束。這種波束的特點(diǎn)是：在方位平面上，兩個(gè)獨(dú)立波

束接收的同一應(yīng)答信號(hào)幅度相等，但相位不同。單脈沖測方位角工作時(shí)采用和（2）波束發(fā)

射；接收時(shí)采用和（￡）波束及差（△）波束以及對應(yīng)兩獨(dú)立接收通道，前者Z接收通道用

于檢測飛機(jī)，后者A接收通道用來獲取飛機(jī)偏離天線瞄準(zhǔn)軸的方向和大小。

nnnnnnnnn

目標(biāo)A差僖號(hào)

圖1-2單脈沖二次監(jiān)視雷達(dá)（振幅）測角原理

單脈沖二次雷達(dá)測角原理由圖1-2所示的和、差波瓣圖來說明。注意到差波束中心有一

個(gè)窄而且很深的零值。若在波束的一側(cè)存在回答信號(hào)，偏離瞄準(zhǔn)軸的角度為該信號(hào)同時(shí)

被天線的和波束及差波束接收、并被檢測。從差波束的方向性圖可以看出，目標(biāo)越接近波束

中心差波束的增益越小，差通道所輸出的信號(hào)強(qiáng)度越小（如圖1-2信號(hào)A）,而和波束方向性

圖的增益變化不大。這樣就可以通過差波束接收的信號(hào)的大小去判斷目標(biāo)偏離波束中心的程

度。就為我們通過差波束接收信號(hào)的強(qiáng)度（通過△接收通道的輸出）去判決目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸

的大小提供了依據(jù)。

天線波束是軸對稱的。同樣大小的和、差信號(hào)可以在波束中心的另一邊。接收到的信號(hào)

究竟在波束中心的哪一邊？通過測試和信號(hào)及差信號(hào)之間的相對位置關(guān)系來確定。所以用單

脈沖技術(shù)測角要求同時(shí)要給出符號(hào)信息，以便判決目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸的方向。一般和、差信號(hào)

是正交的，相位差是±90。。

圖1-3單脈沖SSR和、差信號(hào)及符號(hào)形成示意圖

圖1-3顯示單脈沖二次監(jiān)視雷達(dá)和、差信號(hào)及符號(hào)形成的原理。單脈沖二次監(jiān)視雷達(dá)所

使用的大垂直孔徑天線（LVA）可以等效成兩個(gè)輻射源，它們之間相距為d且這兩個(gè)等效輻射

源的方向性圖是完全相同的，布遠(yuǎn)場方向性圖完全重合。如果回答信號(hào)以偏離瞄準(zhǔn)軸°角進(jìn)入

天線的波束，兩個(gè)等效輻射源收到回波信號(hào)的強(qiáng)度相等。由于回波的波前面與天線的輻射平

面存在一個(gè)偏角3兩等效輻射點(diǎn)源接收的信號(hào)存在一定的波程差。如果以圖1-3（a）為例，

總和瑪表示兩個(gè)等效輻射點(diǎn)源收到回波信號(hào)的場強(qiáng)，則他們的強(qiáng)度是相等的，而在相位上國

滯后凡一個(gè)。角。。角是由波程差引起的相位滯后，其大小按下式表示為：

^=—dsinO

人（9）

其中d為兩等效輻射源的間隔，九為工作波長。當(dāng)e角很小時(shí)sinO^e,于是

^>=—dO

x(10)

從圖1-3(a)可看出，兩輻射源輸出的瓦和瓦經(jīng)后續(xù)的和差電橋處理，在各自的輸出

端(2端和△端)進(jìn)行矢量疊加形成和、差信號(hào)。如圖1-3(b)所示，圖中的差信號(hào)的強(qiáng)度

和夕角有關(guān)，°角增大差矢量增大。而。角和偏離瞄準(zhǔn)軸的角度?有關(guān)，這樣就建立了差信號(hào)

強(qiáng)度與偏離瞄準(zhǔn)軸角度°的關(guān)系，從差信號(hào)的幅度大小可以對應(yīng)目標(biāo)偏離瞄準(zhǔn)軸角度0的大小。

在單脈沖技術(shù)中，完成和、差信號(hào)處理的關(guān)鍵器件是和、差電橋。如圖1-3(a)是和、

差電橋的原理結(jié)構(gòu)。H—A、1—2和2—II這些端口之間的電長度均為九/匕而I—△之

間的電長度為軟/、當(dāng)兩等效輻射單元接收的信號(hào)瓦和瓦分別進(jìn)入電橋的I和H端口時(shí)?，

它們被等分送到各自鄰近的△、Z端口進(jìn)行矢量疊加。【一Z的電長度和H-Z的電長度相

同，在2端口是兩輸入信號(hào)之和，即￡=(己+&)/2。由于一△的電長度和II一△的電長度

相差半個(gè)波長，在△端口是兩輸入信號(hào)之差，即A二(E一瓦圖一3(b)表示了疊加的

結(jié)果。

如圖1-3(b)所示，當(dāng)回答信號(hào)從瞄準(zhǔn)軸向右端進(jìn)入波束時(shí)日相位滯后民一個(gè)夕角。

疊加結(jié)果差信號(hào)相位滯后和信號(hào)相位-90°。當(dāng)回答信號(hào)從瞄準(zhǔn)軸左端進(jìn)入波束時(shí)因相位超前

同一個(gè)小角。結(jié)果差信號(hào)超前和信號(hào)+90。。如果以和信號(hào)的相位作為參考基準(zhǔn)。通過相位

檢波器可以檢測出符號(hào)信息。

采用幅度處理單脈沖信息時(shí)，目標(biāo)距雷達(dá)站的遠(yuǎn)近直接影響接收信號(hào)的強(qiáng)度，如果目標(biāo)

偏離瞄準(zhǔn)軸的角度不變時(shí)，可能導(dǎo)致差信號(hào)的輸出幅度大小不同。單純使川差信號(hào)對偏離瞄

準(zhǔn)軸的角度估值會(huì)產(chǎn)生極大的誤差。因此，單脈沖二次雷達(dá)使用和信號(hào)對差信號(hào)歸一化，用

比例的方法V克服不同距離差信號(hào)強(qiáng)度不同的影響。為了精確得到△/￡,要求單脈沖二次

雷達(dá)接收機(jī)的2通道和△通道的幅度增益必須一致。

單脈沖二次雷達(dá)對方位估值要求給出接收到回答時(shí)的天線波束指向角。天線的指向角由

天線碼盤給山。偏離瞄準(zhǔn)軸的角度和符號(hào)信息由單脈沖技術(shù)實(shí)現(xiàn)。這些構(gòu)成單脈沖二次宙達(dá)

測角的三個(gè)要素。

由于用?個(gè)回答脈沖就可以對目標(biāo)的方位進(jìn)行估值。這樣就可以減少地面站的詢問率。

從而減少異步干擾的可能性。偏離瞄準(zhǔn)軸的OBA信息實(shí)際上是幅度信息。在處理時(shí)可將幅度

信息量化很細(xì)，從而可以提高角度鑒別力和測角精度，一般常規(guī)的二次監(jiān)視雷達(dá)難以達(dá)到,

1.2二次雷達(dá)詢問應(yīng)答信號(hào)

1.2.1詢問信號(hào)格式

由地面詢問機(jī)發(fā)射的信號(hào)稱為詢問信號(hào)，詢問信號(hào)是以膿沖編碼形式發(fā)射的。圖1-4表

示了詢問信號(hào)的特征。

模式A-gus

模式C-21us

_詢問波束發(fā)射

呼1P2

控制波束發(fā)射

圖1-4詢問信號(hào)編碼格式

Pl、P3脈沖稱為模式詢問脈沖（簡稱詢問脈沖），它是由天線的具有較強(qiáng)方向性的詢問

波束輻射。Pl、P3之間的間隔決定了詢問的模式，唯一確定機(jī)載應(yīng)答機(jī)回答的數(shù)據(jù)內(nèi)容。不

同的詢問模式有不同的作用。目前國際民航組織（ICAO）規(guī)定了六種詢問模式，如表17所

示。在民用航空領(lǐng)域ICAO建議使用模式A和模式C。

P2脈沖稱旁瓣抑制脈沖（也稱控制脈沖）。由天線的控制波束（也稱旁瓣抑制波束）輻

射。不論什么詢問模式，P1和P2脈沖之間的間隔恒為2微秒。詢問編碼脈沖的持續(xù)期為0.8

微秒，公差為±0.1微秒，上升時(shí)間在0.05至0.1微秒之間，下降時(shí)間在0.05至0.2微秒

之間。上升和下降時(shí)間的下限（D.05微秒）規(guī)定的口的是減少邊帶輻射。

表卜1詢問模式和作用

模式P1-P2的間隔模式的作用

13±0.1微秒軍用識(shí)別碼

25±0.1微秒軍用識(shí)別碼

3/A8±0.1微秒軍民用識(shí)別碼

B17±0.1微秒民用識(shí)別碼

C21±0.1微秒高度碼

D25±0.1微秒備用碼

詢問時(shí)，相應(yīng)的詢問模式脈沖調(diào)制在1030MHz的載頻上，通過天線向探測空間定向輻射。

根據(jù)使用的要求可以在每個(gè)詢問周期使用相同的詢問模式，也可以在相鄰詢問周期之間采取

不同的詢問模式，后者稱為模式交替詢問。目標(biāo)駐留波束期間，采用交替詢問可以得到更多

的信息。

1.2.2應(yīng)答信號(hào)格式

當(dāng)機(jī)載應(yīng)答機(jī)收到地面詢問機(jī)發(fā)射的詢問信號(hào)后，根據(jù)詢問的內(nèi)容，自動(dòng)回答一串響應(yīng)

詢問內(nèi)容的回答編碼脈沖，稱為回答信號(hào)二回答信號(hào)由16個(gè)脈（沖）位（置）組成，脈沖位

置代號(hào)及時(shí)間關(guān)系由圖1-5（a）所示。

FlClAlC2A2C4A4xB\D\B2￡QBAD4F2SPI

--------------------20.3IXs------------------->

FlC2A4BlDI82F2

A=48=3C=2￡>=1

圖1-5回答編碼的格式（a）及識(shí)別碼舉例（b）

框架（FRAMING）脈沖（或幀脈沖）由Fl、F2組成，表示最基本的代碼，每次回答都應(yīng)

出現(xiàn)，以表示一個(gè)回答的存在。框架脈沖的間隔為20.3微秒。

數(shù)據(jù)脈沖或稱信息脈沖由腳標(biāo)1、2和4標(biāo)注的A,B,3D脈沖組成。在每次回答時(shí)根

據(jù)回答編碼組成的要求在相應(yīng)的脈沖位置出現(xiàn)。腳標(biāo)代表數(shù)據(jù)脈沖的權(quán)值。數(shù)據(jù)脈沖有它的

嚴(yán)格的位置（見圖1-5（a））。他們相對Fl為NX1.45微秒，公差為±0.1微秒，其中N=l,

2,3,……o回答組中任何兩個(gè)脈沖（F1除外）之間間隔的公差為土0.15微秒。地面詢問機(jī)

譯碼時(shí)靠識(shí)別脈沖的位置判決數(shù)據(jù)脈沖的屬性。

特殊位置識(shí)別脈沖SPI。它是在F2之后4.35微秒出現(xiàn)的脈沖。公差相對F2為±0.1微

秒。回答時(shí)一般不發(fā)射這個(gè)脈沖，僅當(dāng)管制員需要時(shí)（如為了區(qū)別飛行的目標(biāo)），由管制員指

令領(lǐng)航員發(fā)射.SPI脈沖。領(lǐng)航員啟動(dòng)機(jī)載應(yīng)答機(jī)控制盒的SPI的按鈕，機(jī)載應(yīng)答機(jī)自動(dòng)在同

答識(shí)別碼時(shí)發(fā)射SPI脈沖。持續(xù)20秒后自動(dòng)結(jié)束發(fā)射。

備用位脈沖X。目前未使用，它也占據(jù)脈沖位置但恒為邏輯0。

從數(shù)據(jù)脈沖的結(jié)構(gòu)可以看出，十二個(gè)脈沖可以編成4096個(gè)獨(dú)立的回答編碼。根據(jù)編碼的

要求在相應(yīng)的脈沖位置上可以置邏輯1（存在脈沖）或邏輯0（不存在脈沖）。回答碼又分成

識(shí)別碼（響應(yīng)模式3/A詢問）和高度碼（響應(yīng)模式C詢問）它們回答的信號(hào)格式完全一樣，

但在腳標(biāo)的數(shù)值含意上及譯碼處理上有所不同。

響應(yīng)模式3/A詢問的問答是識(shí)別碼，它有4096種不同的回答編碼。數(shù)據(jù)脈沖分成A,B,

C,D,四組，它們的腳標(biāo)代表這組碼的數(shù)值，根據(jù)回答碼脈沖的位置是否存在脈沖（有脈沖

為邏輯1,無脈沖為邏輯0）決定該組數(shù)值的大小。識(shí)別碼的碼序?yàn)椋?/p>

AlA2A4,BlB2B4,ClC2C4,DID2D4

圖1-5（b）表示由上述規(guī)則得到的4321的識(shí)別碼。

識(shí)別碼有三組代碼定義為危急碼，不能選作識(shí)別碼。當(dāng)?shù)孛嬲臼盏竭@三種危急碼時(shí)，終

端處理設(shè)備將優(yōu)先予以處理，并在顯示器上閃爍告警，提醒管制員采取應(yīng)急的措施。這三組

碼為：

7700,表示飛機(jī)故障危急（emergence）；

7600,表示飛機(jī)通訊系統(tǒng)故障（radiofailure）；

7500,表示非法干擾飛行器（hi-jack）o

當(dāng)管制員需要進(jìn)一步辨別回答信號(hào)時(shí)（如交叉飛行的飛機(jī)時(shí)），由管制員要求領(lǐng)航員發(fā)射

SPI脈沖。這個(gè)脈沖只在模式3/A詢問的回答中存在已持續(xù)約20秒，即經(jīng)過幾個(gè)天線的旋轉(zhuǎn)

周期后自動(dòng)消失。

響應(yīng)模式C詢問的回答是高度碼。由于回答高度時(shí)D1脈沖位置恒為邏輯0,回答的11

個(gè)脈沖有2048種編碼方式，這些方式足以用100英尺的遞增表示從一1200英尺到121000英

尺飛行器的氣壓高度。高度碼的碼序是按下述排列：

DID2D4,AlA2A4,BlB2B4,ClC2C4

其中D,A,B,共九位構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)碼，按500英尺遞增。C共三位形成五周期循環(huán)碼,

按100英尺遞增。D1代表了最高位，目前民用航空飛行器尚未達(dá)到這個(gè)飛行高度，所以ICAO

規(guī)定D1位恒為邏輯0。表12給出五周期循環(huán)碼的排列規(guī)律，從表中可以看出。五周期循環(huán)

碼所對應(yīng)的數(shù)值與前面標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)碼所對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)是奇數(shù)還是偶數(shù)有關(guān)，亦即應(yīng)校檢標(biāo)準(zhǔn)

循環(huán)碼所對應(yīng)的二進(jìn)制碼（用模二和算）末位是1還是0,以決定五位循環(huán)碼的數(shù)值。圖1-6

為模式C回答的實(shí)例。

FlA\C2A2A4BlB2B4Fl

圖1-6模式C回答實(shí)例，實(shí)際高度為20000英尺

表1-2五周循環(huán)碼排列規(guī)律

循環(huán)碼奇偶性ClC2C4十法制數(shù)

C010

C111

偶數(shù)C102

1103

1004

1000

1101

C'102

奇數(shù)

0113

C014

C'014

高度碼和海拔高度之間的關(guān)系，由國際民航公約航空電信附件10規(guī)定。由于高度碼所報(bào)

告的高度是測量本地高空氣壓所得到的。在高于過渡層，一般為4000?6000英尺，高度的測

量是基于1013.2毫巴(mbar)的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓而不管對應(yīng)的地球表面的壓力。當(dāng)飛行低于過渡

層時(shí)，地面詢問機(jī)要用本地機(jī)場的地表氣壓(場壓)去修正高度碼所報(bào)告的海拔高度，這樣

管制員所得到的高度是飛行器相對機(jī)場的高度。飛行器著陸時(shí)地面詢問機(jī)的高度指示應(yīng)為零。

1.3天線

天線的主要特性一般從兩個(gè)方面描述：水平特性和垂直特性。水平特性主要是指水平波

束峰值電平、旁瓣電平、波瓣寬度以及差波束零值深度等，這些參數(shù)影響飛機(jī)方位測量精度、

對相同距離上不同方位角的分辨能力、使主瓣之外E機(jī)應(yīng)答造成的干擾最小化的能力。垂宜

特性主要體現(xiàn)在余割波束及零仰角附近波瓣銳截止特性，這些參數(shù)將降低地面反射造成的影

響，否則地面反射不僅會(huì)降低系統(tǒng)的性能，而且會(huì)產(chǎn)生虛假目標(biāo)。

1.3.1水平特性

二次雷達(dá)天線的尺寸