為什麼雷達要弄成不停地旋轉,而不是360度同時進行監測?
01-16
樓上的幾位答案都不準確,有些還是完全錯誤的。
樓主描述的問題是和雷達中的天線密切相關的。
天線是一種無線通信系統中接收或者發射信號的設備,也是樓主描述的「不停的轉」的這一部分。
首先,有沒有天線可以做到360度同時監測呢?
肯定是可以的,家裡路由器上的天線就是水平方位360度完全覆蓋的,所以我們在家裡各個角落總是可以接收到數據信號。這一部分可以參考一下我另一個回答:家用無線路由的天線是全向的嗎? - JCM石的回答那麼,為什麼樓主所說的這一類雷達不採用360度全向的天線呢?這時候需要提到一個基本概念:同樣一個雷達系統,假設發射1kW能量,通過水平方位360度全向發射,那麼在每個方向分到的能量就相對的要少。而像插圖中所示的這種天線(警戒雷達天線),則可以將主要能量集中在很窄的角度。因此至少帶來了4方面的好處:- 1)從傳輸距離的角度來看,在特定的方向上能量更集中,因此可以將信號發射到更遠處或者接收到更遠處的信號。
- 2)從傳輸效率來看,將能量都集中到了特定的信號傳播的方向,因此顯著提高了效率。
- 3)從干擾方面來看:如果全向發送信號,那麼對於周圍的其他設備來說,這個發射雷達成為了一個明顯的干擾源,會引起不必要的電磁干擾;如果是接收信號,這個雷達不但接收到了目標信號,也接收到了其他方位的信號成為雜訊,降低了系統的靈敏度,甚至嚴重時導致無法工作。
- 4)此外,天線的指向性好,那麼接收雷達很容易知道目標的角度。指向性越好,角度解析度越高,因此對目標位置的判斷也就越精確。這是全向天線不能具備的功能。
1、很多雷達系統並不是設計來針對全空域的,而是一個特定的空域(比如一些機載雷達覆蓋水平和俯仰都是120度),所以用不著360度全覆蓋。2、如果想360度覆蓋,弄成全向輻射天線太不划算。一個是能量太分散(可以由雷達方程推測此時作用距離並不遠),波束不集中(主波瓣寬度不達標,分辨力太低,看不清目標),性能太低(樓上飛熊這點說得很全面)。所以一般作成針狀波束,或者扇形波束掃描。機掃雷達因此需要伺服器來轉動天線,以便完成機械掃描。3、如果是波束掃描,又想看全空域,但不想轉也可以,那就做成電掃描。電掃描可以是頻率掃描,也可以是相位掃描(就是相控陣),時間延遲法等。電掃描速度更快,頻率捷變,容易實現波束賦形,總體性能更強。但是整體系統也更複雜,成本更高。此處不贅述。
但是實際上,一個平面的電掃描雷達仍然無法實現360度掃描,一個是掃描角度增大時,波束會變寬,天線增益降低,性能下降(有的相控陣一面也是覆蓋120度);另一個是,一個平面陣列,無論如何最多只能做到180度掃描。此時想覆蓋360度的話可以給他加個伺服器,轉起來,這時就是電掃加機掃結合(如:雪豹E)。也可以採用多個平面天線,使其覆蓋360度(比如宙斯盾的spy1)。
以上,如果想更詳細了解可以去看西電出版的《雷達原理》不錯。這需要一個全向天線 即360度同時等功率發射電磁波 這是不可能的。。
雷達接收回波可以解算出目標到雷達的距離,如果全向發射的話,只能得到距離數據。而通過旋轉,在得到距離的同時,還可以根據轉動中接收到回波信號的強度變化,得到目標的方位信息。也就是說,當波束中心指向目標時回波最強,之前和之後的某個角度單位信號逐漸減弱。
方位信息對雷達來說往往比距離還要重要
題主說的是傳統的機械掃描雷達(相控陣雷達的天線可以是固定的),360度掃描監測可以被視為一種需求(也不是所有種類的雷達都要求360度掃描,例如炮位偵察雷達,能監測90度範圍就夠了),但要受到設備體積、質量、能耗、信息處理能力和製造成本的制約,顯然為雷達配置一部旋轉驅動電機而不是配置至少三個天線陣列,無論從技術上使用上還是成本上都是更划算的。
功率達不到,干擾無法消除
全向天線增益低,無探測能力,無角度解析度,只能用於路由之類的場合。一般的雷達都要求30dB以上的增益吧,必然要求天線是定向性的。為了把相鄰物體分開,還要求波束寬度儘可能的窄。
雷達 的全稱叫做 無線電探測和測距,由於需要鎖定目標 雷達發出的電磁波以能量波束的形式發射出去,只有在目標物對應的方位角上才會有雷達回波,這樣才能獲得目標物和雷達的相對角度信息,所以波束被設計的很窄,對雷達發射的電磁波進行記時,就得到了目標距離,通過極坐標就知道目標準確位置。由於波束寬度是一定的,其越窄探測精度越高,但其會失去對天頂角的覆蓋範圍,只有用機械旋轉來彌補缺失掉的部分。更具具體需要波束寬度不通的雷達和工作頻率不同的雷達具有不同的種類,雷達現在已經有相控陣,採用電掃描代替機械掃描,這裡就是功率單元組合的方式完成對天頂角的掃描,主要就是功率合成和相位控制。功率合成器比較貴,所以相控陣比較高的造價。電掃描明顯快於機械,所以這是以後的發展趨勢。
你說的是機械掃描,電掃雷達就可以依靠固定陣列/陣面實現全向覆蓋
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