转动高低角和方位角手轮使四条亮线上端 同时达到饱和状态,天线就对准了目标。
由于雷达接收机只有一个,四条亮线所代 表的四组振子收到的信号幅度值是顺序产生 的,因此称为扫描跟踪。
由于四条亮线是跳动的,很难人工判断是 否对齐,且都达到了饱和状态,因此,手动跟 踪体制的测角误差较大。尤其是在探空仪较远 时,四个信号都处于不饱和状态,四条亮线跳 动很大,就更难判断是否对准了气球了。
最早的自动跟踪雷达采用顺序波瓣转换技 术,用两个偏置的天线馈源,在天线轴的两边
产生两个波瓣。
雷达不断地按顺序转换两个波瓣的发射和接收,当目标位于天 线的轴线上时,就相当于天线“瞄准”了目标,两个波瓣的回波幅度相
等,雷达的发射波瓣。
当目标偏离天线的轴线时,两个波瓣接收的目标回波 幅度就会产生偏差,用该偏差就可以确定目标的角坐标,同 时控制天线伺服系统转动,使误差减小,达到自动跟踪目 的。
雷达自动跟踪的依据是目标偏离天线中心的误差,只 有不断产生误差,才能随时跟踪。
若在天线处设置一个电机,驱动天线的馈源绕天线轴 线做圆周转动,天线波束就会绕天线轴线旋转,形成一个圆 锥体,从而得到一周的目标信号幅度值,通过计算也可以得 到目标的位置,同样可以利用偏差进行自动跟踪。这种跟踪 方式称为圆锥扫描。顺序波瓣和圆锥扫描的天线扫描方式如右图所示。
顺序波瓣和圆锥扫描自动跟踪方法,至少要有四个回波信号才能计 算出目标的角度,由于回波的波动和接收机的不稳定,通常需多次测量 取均值,而在这个时间内目标的位置已经变化。
尤其对于气象目标,由于大气湍流的作用和探空仪本身的摇摆,测 量角度的不确定性比跟踪其它目标要大得多。
为此,人们后来发明了“单脉冲”跟踪技术,其基本原理很简单:在 天线轴的四周上、下、左、右设置四个对称的天线馈源,同时接收目标 的回波信号。
当目标正好处于天线的轴线方向时,四个波瓣测量的回波信号强度 相等,若偏离天线轴向,四个波瓣收到的回波幅度就会产生误差。用该 误差就可直接计算出目标位置参数,并可以控制天线自动跟踪。
单脉冲跟踪体制的特点是利用一个回波信号就可以得到目标的位置 信息,并可以立刻进行自动跟踪,跟踪迅速而又准确。
· 单脉冲跟踪体制的雷达要求要有四台接收机同时工作, 并且要求四台接收机的输入和输出特性是相同的,对硬 件的要求很高,不易达到,且成本较高。
· 四个接收机中如果有一个特性改变,就会造成跟踪失误 测角测角误差增加。 · 有的单脉冲体制的雷达,用两个接收机直接得出两个对 称方向上接收信号强度的差值,从而计算出目标的位置 并实施跟踪。
· 也可以令四路信号依次通过一个接收机进行处理,时间 很快,目标的位置变化并不大。这种方式称为“假单脉 冲”跟踪,L波段雷达和目前的很多雷达都采用这种体
制。
假单脉冲体制降低了成本,虽然增加了测 角误差,但还是要比顺序扫描或圆锥扫描体制 误差小得多。
无论采用何种自动跟踪方式,都必须得到 目标偏离波束中心的误差,因此称为“误差跟 踪”。
在这种工作方式下,从雷达伺服系统度盘 读取的数据必然含有随机变化的误差,雷达的 跟踪越快,误差就越小。