基于目標模擬器的跟蹤雷達無塔標校實現方法

周繼飛 宋國棟 徐其貴

（1、南京電子技術研究所，江蘇 南京210039 2、徐州軍事代表室，江蘇 徐州221000）

現代雷達為了達到任務所需的戰術、技術指標，在設計中需要綜合考慮各種因素，對各種參數進行評估，對有變化的參數進行自適應修正，從而得到穩定、可靠的指標。雷達測量精度的好壞由其測量誤差的大小表征和衡量，雷達精度設計是合理減小或限制雷達跟蹤測量中引起誤差的因素。幅度不平衡和相移誤差作為影響系統誤差的主要因素，作為固定誤差，會影響定向靈敏度變化[1]。

單脈沖跟蹤雷達的幅相標校目前主要有對塔標校[2]、放球標定[3]和利用安裝偏饋陣子的無塔標校[4]，對塔和放球標定對標校設備有較高的要求，無法滿足產品使用過程中的標校需求；安裝偏饋陣子的標校方式增加了產品的設備量，對產品本身有的一定的影響。為了適應裝備使用過程中在保證精度的情況下快速修復需求，本文提出一種新的無塔標校方法，該方法利用單脈沖跟蹤雷達出廠時的對塔幅相標校數據和自帶的模擬器產生的模擬幅相標校數據之間的關系系數K(i,j)，即轉換系數，通過轉換系數K(i,j)完成模擬幅相標校和工作幅相標校之間補償量的轉換，實現單脈沖跟蹤雷達的無塔標校功能，通過在某型單脈沖跟蹤雷達上驗證，可以滿足跟蹤雷達的精度要求。

1 對塔工作幅相標校

對塔工作幅相標校是目前單脈沖跟蹤雷達最常用的標校方式，也是最基礎的標校方法，解決雷達系統幅相一致性補償問題，是通過在標校塔合適位置放置轉發機，將雷達發射信號經過轉發機延時后轉發回雷達，雷達對收到的信號進行采樣，數據處理計算出補償量并保存的工作過程。本文對塔工作幅相標校是基于無源相控陣天線和多模饋源等的硬件系統。

圖1 對塔幅相標校示意圖

典型三通道單脈沖跟蹤雷達對塔幅相工作標校分為對方位差標定和俯仰差標定，以方位差標定為例，標校流程如圖2 所示。在單脈沖雷達采用等信號法測角時，目標偏離波速中心的角度偏移量可由接收機和差通道的幅度和相位差表示[5]：

圖2 對塔工作幅相標校流程圖

2 無塔幅相標校

無塔幅相標校是利用對塔工作幅相標校和模擬幅相標校之間的關系，通過模擬測試信號測算出接收通道后端的一致性，將改變后的接收通道幅相一致性換算得出新的對塔工作幅相標校系數，從而實現脫離標校塔完成工作幅相標校的過程。

2.1 初始幅相標校

無塔幅相標校的前提條件是對塔工作初始幅相標校，根據對塔幅相工作標校的標校流程，完成初始標校。對塔工作幅相標校時，幅相標校包含天線陣面、多模饋源、耦合器、接收通道中幅度相位不平衡的部分，如圖3 所示的信號流程圖，標校得到對塔工作幅相標校補償系數Kw，作為初始標校結果保存在計算機中。

式中KA為對塔幅相標校方位差通道補償系數，KE為對塔幅相標校俯仰差通道補償系數。

圖3 幅相標校信號流程示意圖

2.2 模擬目標幅相標校

計算得到無塔標校方位、俯仰通道的幅度和相位補償系數K(i,j)

2.3 無塔幅相標校

無塔幅相標校是利用對塔幅相標校的結果作為初始幅相標校的數據，在通道無塔幅相標校的工作幅度相位為初始對塔幅相標校幅度相位與更換通道前的模擬幅相標校的幅度相位和減去更換通道后的模擬幅相標校的幅度相位，無塔標校補償系數K 由下列公式計算，以差通道相位為例，

式中，Kw對塔工作標校補償系數，Km2為通道更換后的模擬標校補償系數，

3 無塔標校結果

根據補償轉換系數K(i,j)計算公式，以相位補償為例，工作標校和無塔標校后方位差和俯仰差相位正負偏結果如圖4、圖5 所示，圖中橫軸表示方位或俯仰相位偏移后，對塔、無塔標校系統方位或俯仰相位偏移量，單位為度。如圖6 所示為對塔標校與無塔標校時差通道相位偏移量差值。

圖4 對塔工作標校后差通道相位正負偏值

從圖4、圖5 和圖6 看出，對塔工作幅相標校后的差通道相位正負偏值與無塔幅相標校后的差通道相位正負偏值的差值，同理可以得到差通道幅度對塔工作標校和無塔標校的后的正負偏的差值，通過差通道幅度和相位正負偏的差值可以看出通過模擬信號轉換后的補償系數K(i,j)可以滿足單脈沖跟蹤雷達幅相標校的要求，從而實現無塔標校功能。

為了驗證無塔標校工程實現效果，跟蹤雷達在真實跟飛過程中跟蹤飛行目標在40KM 到100KM 距離段上，跟蹤目標在方位測試數據與真值之間的差值如圖7 所示，方位精度滿足0.2°的要求。

圖5 無塔標校后差通道相位正負偏值

圖6 對塔標校和無塔標校后差通道相位偏移差值

圖7 無塔標校后方位檢飛精度

4 結論

本文在分析了傳統單脈沖雷達對塔幅相標校的基礎上，利用目標模擬器，提出了無塔幅相標校的實現方法。在無塔幅相標校中利用模擬通道一致性，測算出更換接收通道后的幅相補償轉換關系，實現無塔幅相標校功能。通過實測數據驗證，基于目標模擬器的跟蹤雷達無塔標校方法解決了雷達在使用過程中因更換通道而帶來的幅相差異，保證單脈沖跟蹤雷達的跟蹤精度。對通道幅相一致性要求較高的雷達中，在沒有對塔標校條件的情況下，有較強的借鑒意義。