二次雷达由于反射造成的假目标的原因分析

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1、广汉机场二次雷达由于反射造成的假目标的原因分析摘要:二次雷达是现代空中交通管制系统的夫键没备之一，雷达站周围的环境对二次雷达的探测性能有着S著的影响。本文对二次雷达巾于反射造成的虚假R称的原因进行了详细分析，对于二次雷达的日常观测及维护具有一定的指导意义。中国民航飞行学院广汉机场二次雷达站是国家重点建设工程项目（3号工程）。其二次雷达设备是中国民航使用的第-部国产二次雷达，由中国电子科技集团公司第十叫研究所生产。该二次雷达在设备调试与试运行过程中，一些区域产生假目标较多。该雷达站位于成绵高速边上，距广汉市区5公里

2、，往金堂方向的龙泉山脉20公里左右。通过分析其地理位置及其周边环境影响，我们得fli其假Fife主要巾山体及周围高大建筑物发射引起。1.天线俯仰波束分裂造成丢点由地面反射引起的多路径效应一直是影响雷达性能的主要因素之一，导致雷达接收信号的起伏，影响二次雷达的检测和解码性能；而雷达站周M环境屮的岛大建筑物引起的反射会在建筑物的后面产生虚假的目标幻象。当雷达天线俯视镜面反射的表妞（如水妞）吋，会产生多路径干涉现象。镜ifif反射体是指服从反射定律的光滑（镜面似的）表囬。当天线照射给定几何关系和电特性的镜面反射表面时，

3、反射波前相对于入射波前的方向和相位是可以预测的。图1所示出多路径干涉的儿何关系。阁屮假设反射表而为平而，尽管有时还要考虑地球的曲率，但这个假定一般还是可行的。图1平面地面反射的几何图如图1所示，若发生镜面反射，从天线到目标的雷达电磁波有两个不同的路径：直射路径和反射路径。由图1可知，两条路径传播的距离是不相同的，这就导致了直射波和反射波之间的相位差，而它是产生多路径效应的主要原因。根据电磁波传播的基本原理，若距离差5,则对应的相位差等于2716/入。其屮，X是雷达波长。附加相位差是由反射表面的反射系数引起的，有时

4、是由天线在直射方向和反射方向上传播因子的相位差引起的。由于相位差，直射波和反射波在目标处要么干涉相加，要么干涉相消。干涉波的电场一般是基本平行的，因此干涉的矢量方向起主要作用，某些微小的矢量不平行度通常都被忽略。假定自由空间（F=l）的雷达距高用R0表示，二次雷达是收发共用一个天线的单基地雷达，则有：^max=R0F⑴F表示方向图传播因子（假定无大气损耗）。因此，排除大气损耗的影响，非自由空间距离正比于F。如果直射波和反射波正好等幅且同相，则合成的接收电压将是自由空间传播时的4倍，根当于信号功率增大了16倍。而距

5、离方程式右边开4次方，则目标探测距离是自由空间探测距离的2倍。但是如果直射波和反射波恰好反相，那么合成电压和最大距离都为0。根据式（1）,这意味着在直射、反射多路径情况下，F可能的变化范围为0〜2。所以，相对于自由空间而言，多路径效应会使雷达探测距离发生巨大的变化。从干涉的角度看，当相位差为2）1弧度的整数倍时，干涉是等效的。那么当动目标以恒定高度接近雷达吋（仰角增加），方向图传播因子将在最大值和最小值之间周期地变化。图2表示出这种多路径效应，它是随目标高度或仰角变化的曲线。在这种假定条件下，干涉波瓣最大值处和天

6、线方向图最大值处的探测距离/?nlax（实际上是直射波和反射波的完全相加），干涉波瓣最小值处的探测距离Rmax=0（实际上是直射波和反射波的完全抵消）。海面的起伏、地球表面的曲率及大气损耗通常会改变这个结果，因此在最大值处＜2/?。，最小值处/?max〉0。所以最终方向图如图3所示。10000090000-3000070000600005000040000300002O0U01000090«rvr10*5(r3(T~I■150100距离

7、运用中的二次雷达天线方向图对于二次雷达来说，出现最小位的仰角为:L=sln(五=sin-{^f(h)山现最大值的仰角为:3,max=sin(2/t+r)/i4h-=sin246(2"+1)A其中n=0，l，2,3....,f单位为MHz。当飞机处于天线低仰角吋，比如飞机距离雷达站较远，受地面曲率影响，该飞机处于低仰角，或者飞机距离雷达较近，雷达位置较高，但是飞机飞的较低。则天线不断从高增益区到低增益区不停穿梭，在低增益区则造成目标丢点。如图4所示。图4二次雷达原始视频2.波朿分裂导致目标分裂或飞点由于地球水平妞并

8、不完全水平，如果地面倾斜则会造成副瓣穿刺，形成波束分裂。图4幻影目标的产生在倾斜地面情况T会出现幻影，其根本原因是倾斜地面造成的天线副瓣穿刺造成的。在地而反射情况下，倾斜地而造成右侧波來与左侧波束幅度相位脊加，形成左侧波束的分裂,从而导致幻影目标的产生。但是地面反射率随着入射角的增大而减小，当入射角增大到Brewster角时，反射率接近零，因此低空目标容易造成波朿分裂，而