第一篇：微波雷達(dá)系統(tǒng)介紹

微波雷達(dá)系統(tǒng)介紹

摘要：首先介紹了雷達(dá)的基本工作原理，對(duì)雷達(dá)的基本參數(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的說(shuō)明，而后對(duì)雷達(dá)中用到的微波器件做了說(shuō)明，主要介紹了兩種雷達(dá)結(jié)構(gòu)，最后對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單總結(jié)。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)；微波 0前言

20世紀(jì)40年代，電磁波被用于發(fā)現(xiàn)目標(biāo)和測(cè)量目標(biāo)的距離，稱之為“無(wú)線電探測(cè)和測(cè)距”（radio detecting and ranging），取這幾個(gè)英文字母便構(gòu)成radar（雷達(dá)）一詞。按照IEEE的標(biāo)準(zhǔn)定義[1]，雷達(dá)是通過(guò)發(fā)射電磁波信號(hào)，接收來(lái)自其威力覆蓋范圍內(nèi)目標(biāo)的回波，并從回波信號(hào)中提取位置和其他信息，以用于探測(cè)、定位，以及有時(shí)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別的電磁波系統(tǒng)。由于微波具有頻帶寬、穿透電離層能較強(qiáng)、似光性等優(yōu)點(diǎn)，雷達(dá)就是利用了微波這些特性的典型代表。

1雷達(dá)的基本工作原理[2][4]

雷達(dá)的基本工作原理是，發(fā)射機(jī)通過(guò)天線向空間定向發(fā)送探測(cè)信號(hào)，信號(hào)被遠(yuǎn)距離的目標(biāo)部分反射后，由天線接收并傳送到接收機(jī)接收檢測(cè)和信號(hào)處理，觀測(cè)人員可以在接收機(jī)輸出端顯示屏上觀測(cè)有無(wú)目標(biāo)以及目標(biāo)的性質(zhì)和距離。如果發(fā)射和接收共用一副天線，叫做單站雷達(dá)；如果收、發(fā)系統(tǒng)各有自己的天線，則叫做雙站雷達(dá)，分別如圖1和圖2所示。

GRPt雙工器目標(biāo)

圖1單站雷達(dá)圖

GtPt接收機(jī)/處理機(jī)GrR目標(biāo)

圖2雙站雷達(dá)圖

以單站雷達(dá)為例。發(fā)射功率Pt，發(fā)射天線增益G，傳輸距離R，則目標(biāo)處的功率密度為

S1?PGt（W/m2）24?R目標(biāo)將在各個(gè)方向散射入射功率，在某個(gè)給定方向上的散射功率與入射功率密度之比定義為目標(biāo)的雷達(dá)截面?，表征目標(biāo)的電磁散射特性，即

??Ps（m2）S1因此雷達(dá)截面具有面積的量綱，是目標(biāo)本身的特性，它還依賴于入射角、反射角和入射波的偏振態(tài)。若把散射場(chǎng)看作二次源，二次輻射的功率密度為

S2?PG2t?（W/m）22(4?R)PRM?2Gt由天線的有效面積定義式Aeff?，PRM最大接收功率。可得，接收功率為 ?Si4?22PGtt??Pr?(4?)3R4

這就是雷達(dá)方程,接收功率單位W。接收功率按1/R減小，這意味著為了檢測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)，需要高功率發(fā)射機(jī)和高靈敏度接收機(jī)。

由于天線接收噪聲和接收機(jī)噪聲，存在接收機(jī)能夠識(shí)別的最小監(jiān)測(cè)功率。若這一功率是Pmin，則得到最大可探測(cè)距離為

Rmax22?PG?tt?????（m）3?(4?)Pmin?1/44信號(hào)處理技術(shù)能夠有效降低最小可檢測(cè)信號(hào)，從而增加了可測(cè)量距離。

2雷達(dá)的基本參數(shù)[3]

2.1分辨率

分辨率可嚴(yán)格定義為分辨具有不同對(duì)比度的相隔一定距離的相鄰目標(biāo)的能力。一般習(xí)慣使用一個(gè)不太精確的定義，既對(duì)微波系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，分辨率通常是指測(cè)量系統(tǒng)響應(yīng)的半功率寬度。2.2角度分辨

毫米波雷達(dá)及輻射計(jì)通常都采用窄波束天線來(lái)提高角度分辨率。角度分辨一般采用半功率點(diǎn)的波束寬度來(lái)表示。其半功率點(diǎn)的波束寬度可表示為

??h?Kh

DKh—取決于天線類型和加權(quán)函數(shù)的系數(shù)；?—波長(zhǎng)；D—天線口徑。

2.3距離分辨

大多數(shù)雷達(dá)都采用距離分辨概念。距離的分辨率由測(cè)量信號(hào)從雷達(dá)發(fā)至目標(biāo)，并返回雷達(dá)所需的這一有限時(shí)間間隔決定。

當(dāng)忽略大氣對(duì)微波傳播速度的影響（一般只有十萬(wàn)分之幾的數(shù)量級(jí)），電波從雷達(dá)傳播到目標(biāo)往返引起的時(shí)間延遲，就是電波傳播從雷達(dá)到目標(biāo)的兩倍距離的時(shí)間，可由下

第二篇：微波(雷達(dá))感應(yīng)模塊原理以及應(yīng)用調(diào)試

雷達(dá)感應(yīng)開關(guān)原理調(diào)試

一、原理簡(jiǎn)介：

1.主要功能與原理：如上圖所示，上圖是雷達(dá)感應(yīng)開關(guān)模塊的感應(yīng)板的電路原理圖，由集電極外PCB兩層銅箔間的電容、三極管內(nèi)阻、寄生電容等構(gòu)成RC震蕩電路，該震蕩電路震蕩產(chǎn)生高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)三極管放大，再經(jīng)過(guò)圍繞PCB三邊的天線發(fā)射出去。發(fā)射的2.4-3.2GHz的微波信號(hào)如果遇到移動(dòng)物體，則反射波相對(duì)發(fā)射波就會(huì)有相位變化，回型天線接收到反射信號(hào)，反射波與發(fā)射信號(hào)的相位移頻就會(huì)以3-20MHz左右的低頻輸出（P4）,該信號(hào)再由后級(jí)運(yùn)放放大，驅(qū)動(dòng)繼電器，從而由繼電器控制燈光。另外，中間也可以加上光敏二極管檢測(cè)晝夜光線，作為夜間條件下控制輸出的前提條件。

2.發(fā)射頻率：RC振蕩電路的頻率f=1/2πRC，公式中的R是原理圖中三極管的輸入阻抗，C是PCB上三極管集電極基極引線正反面銅箔之間的電容以及三極管寄生電容組成的總電容。該電容量公式為C=εS/d，式中ε為介質(zhì)（在這里就是指的PCB板材的介電常數(shù)），S為PCB極板面積，d為極板間距也就是PCB厚度。

3.接收：通過(guò)回型天線接收反射回來(lái)的雷達(dá)波，如果發(fā)射與接收波之間有相位移頻，則輸出低頻信號(hào)P4。

4.發(fā)射避開公共頻段又不能過(guò)高：因?yàn)?G和4G手機(jī)信號(hào)和WIFI信號(hào)的頻率范圍在1.8-2.4GHz，模塊的工作頻率盡可能避開這個(gè)頻段，避免相互干擾。一般的發(fā)射頻率2.5GHz左右最佳，頻率過(guò)高，則高頻三極管增益降低，感應(yīng)距離近。發(fā)射頻率同天線部分PCB線路板尺寸大小、厚度、布線、三極管輸入阻抗與電容等有關(guān)。

5.發(fā)射頻率與發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度：如果有頻譜儀測(cè)試發(fā)射天線端的發(fā)射信號(hào)，可以測(cè)試到發(fā)射頻點(diǎn)及其發(fā)射信號(hào)幅度。發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度越大，感應(yīng)距離越遠(yuǎn)。但是，高頻三極管來(lái)說(shuō)，隨著頻率的增加，其增益逐漸降低，發(fā)射的信號(hào)強(qiáng)度也就降低。另外，同一個(gè)頻率，三極管的特征頻率fT越大，其高頻增益就越高，感應(yīng)距離也就越遠(yuǎn)，所以，最好設(shè)計(jì)調(diào)整PCB，將頻點(diǎn)做到2.4GHz。6.接收靈敏度：同樣頻率，高頻三極管對(duì)高頻信號(hào)的fT越大，高頻增益越高，接收的移頻信號(hào)輸出幅度越大，感應(yīng)靈敏度就越高，感應(yīng)距離就越遠(yuǎn)。適當(dāng)調(diào)整后級(jí)運(yùn)放的放大倍數(shù)也可以調(diào)整感應(yīng)距離，但是，如果單純的提高后級(jí)運(yùn)放的倍數(shù)，雖然感應(yīng)較遠(yuǎn)距離，但會(huì)將小幅度的其它干擾信號(hào)也放大輸出，造成誤報(bào)。

影響感應(yīng)距離的幾個(gè)因素：A.發(fā)射天線板的尺寸，該尺寸越大，天線越長(zhǎng)，則感應(yīng)距離越遠(yuǎn)。B.高頻三極管的特征頻率越高，其高頻增益越大，感應(yīng)距離也就越遠(yuǎn)。C.后級(jí)運(yùn)放的放大倍數(shù)適當(dāng)?shù)母?，其?duì)輸出的移頻信號(hào)放大的幅度大。D.發(fā)射頻率最好在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的2.4GHz。高頻三極管的增益會(huì)隨著頻率的增大而降低降低，頻點(diǎn)太高，發(fā)射信號(hào)功率降低、接收靈敏度也降低。

如果調(diào)試得當(dāng)，使用9GHz的高頻三極管的，天線板尺寸在20*30mm左右時(shí)，感應(yīng)距離會(huì)在3-5米。天線尺寸在30*40mm左右，感應(yīng)距離會(huì)到8-10米。天線尺寸到40*50mm最遠(yuǎn)感應(yīng)距離會(huì)達(dá)到20米左右。如果你想在此基礎(chǔ)上降低感應(yīng)距離，可以調(diào)整降低后面放大板上的運(yùn)算放大器的增益，或者改變輸入的驅(qū)動(dòng)電平，來(lái)滿足不同感應(yīng)距離的要求。

7.發(fā)射天線：圍繞天線板3邊，用于將本振頻率信號(hào)發(fā)射出去，天線板尺寸越大，該天線越長(zhǎng)，則發(fā)射信號(hào)越強(qiáng)，發(fā)射距離越遠(yuǎn)，感應(yīng)距離也就越遠(yuǎn)，但是，這個(gè)發(fā)射天線又不能形成四邊閉環(huán)。天線對(duì)電源之間的4個(gè)電容主要是對(duì)與發(fā)射頻率相同、從電源串?dāng)_進(jìn)來(lái)的其它模塊的信號(hào)與WIFI信號(hào)屏蔽濾波,如果出現(xiàn)串?dāng)_，請(qǐng)調(diào)整電容容量或者數(shù)量，使得濾波頻點(diǎn)同本板發(fā)射頻率相同。8.感應(yīng)信號(hào)放大燈光控制：原理圖中，通過(guò)P4輸出感應(yīng)信號(hào)SING OUT到后面的放大電路，將該信號(hào)通過(guò)運(yùn)放放大，再去控制光源。為了避免被干擾誤報(bào)，建議在后級(jí)放大電路中采用帶有運(yùn)放功能的CPU，植入信號(hào)判斷程序，從而將其它非感應(yīng)信號(hào)濾除并加入不同狀態(tài)的燈光控制，提高抗干擾能力。

9.回型天線：發(fā)射極外的回型天線接收反射信號(hào)，為了使反射信號(hào)有效穿過(guò)回型天線，回型天線后面不敷設(shè)覆銅板。另外，回型天線只需要一個(gè)正弦波形就可以。還可以通過(guò)適當(dāng)加寬回型天線線寬、加大波形幅度，并且在線上密布過(guò)孔來(lái)提高感應(yīng)信號(hào)強(qiáng)度和靈敏度（注意：PCB三邊和回型天線上的過(guò)孔一定要滿鍍錫或者鍍化學(xué)金，以加強(qiáng)發(fā)射接收信號(hào)的強(qiáng)度）。

10.基極外去耦合銅箔天線：基極B外那個(gè)長(zhǎng)方形天線（基極與R3之間的矩形銅箔天線）用作與其背面的PCB覆銅板形成的電容退耦合。該去耦尺寸太小，則退耦沒(méi)做好，感應(yīng)距離很差并不穩(wěn)定，如果尺寸過(guò)大，又會(huì)持續(xù)輸出感應(yīng)信號(hào)，一般24*33mm的天線板的去耦合天線尺寸在3*8mm，如果天線尺寸大于或者小于24*33mm，則該去耦天線同比例增加或者縮小面積。這個(gè)去耦天線的形狀還與感應(yīng)方向性（水平還是垂直）有關(guān)系，設(shè)計(jì)成長(zhǎng)條形狀，則是垂直于PCB板的感應(yīng)距離近，水平于PCB方向的感應(yīng)距離遠(yuǎn)。如果想水平與垂直的感應(yīng)距離相等，則可以設(shè)計(jì)成方形的，但是面積不要變。

11.發(fā)射極引出的線條要適當(dāng)寬長(zhǎng)一些，這個(gè)線條以及基極外去耦合銅箔與背面銅箔之間的電容，是發(fā)射振蕩電路的電容，電容大小調(diào)整，也會(huì)調(diào)整發(fā)射頻點(diǎn)。

12.高頻三極管：最好采用特征頻率f T為9GHz以上的高頻三極管，f T越高，其在高頻微波頻段的高頻增益就越高，具體到使用中，f T越高，其發(fā)射信號(hào)幅度就越強(qiáng)、接收感應(yīng)微弱微波信號(hào)越靈敏，感應(yīng)的距離就越遠(yuǎn)BFS520-SOT323-N2t與PRF947-SOT323-7N是9GHz的高頻三極管，BFR370F、BFR360F、BFG340F是f T為12GHz的高頻三極管。另外，盡可能的采用SOT323封裝的芯片。因?yàn)镾OT323同SOT23相比較，SOT323封裝的芯片固定在引線框架的背面（見右圖），可以屏蔽正面過(guò)來(lái)的干擾波。并且，在PCB布線時(shí)，在高頻三極管的背面要敷設(shè)覆銅板，擋住背面進(jìn)來(lái)的反射波，提高三極管的抗干擾能力。

13.下雨受潮報(bào)警：該產(chǎn)品發(fā)射的是厘米波，波長(zhǎng)較短，任何微波雷達(dá)在下雨時(shí)都容易被雨折射反射，所以，下雨時(shí)，檢測(cè)信號(hào)有可能有輸出。另外，PCB受潮也會(huì)造成板材的介電常數(shù)變化，板間電容變化，發(fā)射頻點(diǎn)變化，因而PCB正反面要涂油防潮。

14.PCB板材：最好采用高頻板材的介電常數(shù)適當(dāng)穩(wěn)定的普通板材（高頻板材成本價(jià)格太高），開始做實(shí)驗(yàn)投板時(shí)，最好多選用厚度1.2mm、1.0mm的板材，從而可能得到不同分布電容的PCB，也會(huì)得到不同的發(fā)射頻率和感應(yīng)距離，最終從中選用最佳的。另外，PCB板材要用品質(zhì)因數(shù)高，并且一定要穩(wěn)定（否則頻率漂移并逐漸感應(yīng)距離近）。

二、調(diào)試建議： 1.發(fā)射頻率過(guò)低（低于2.4GHz以下的話，抗干擾能力就差，反射能力差，感應(yīng)距離會(huì)時(shí)遠(yuǎn)時(shí)近，產(chǎn)生誤報(bào)。請(qǐng)調(diào)節(jié)發(fā)射信號(hào)震蕩電路集電極與基極外銅箔面積和接收信號(hào)電路或者PCB的板材厚度，改變發(fā)射頻率。（用3GHz以上的頻譜儀可以直觀的測(cè)試發(fā)射接收信號(hào)的頻譜與幅度）。2.感應(yīng)距離近：發(fā)射天線太短、線寬太窄、過(guò)孔沒(méi)有金屬化，接收天線尺寸小，其相應(yīng)的發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度和接收靈敏度就低，感應(yīng)距離就近。

3.振蕩電路中的阻容器件的均勻性、一致性、溫度穩(wěn)定性要好一些，建議使用優(yōu)質(zhì)溫飄小的精密電阻、電容。

4.一點(diǎn)也不感應(yīng)：A.可能是你的振蕩電路沒(méi)有起振，調(diào)整發(fā)射頻率震蕩電路，滿足起振條件。B.可能是高頻三極管的f T太低，對(duì)高頻信號(hào)的放大增益太小，至少要使用f T大于9GHz的高頻三極管。C.天線板尺寸太小，天線太短，發(fā)射信號(hào)太弱。D.三極管的偏置電路有問(wèn)題，進(jìn)入截止區(qū)或者飽和區(qū)。

5.相互串?dāng)_：直流的電源對(duì)微波波段的濾波不好，造成其它信號(hào)源以及間隔近的模塊之間的微波信號(hào)通過(guò)電源串進(jìn)來(lái)，產(chǎn)生周圍雜波的干擾，會(huì)誤感應(yīng)而持續(xù)亮燈、感應(yīng)距離近。不要用整流二極管簡(jiǎn)單整流供電，而要采用電源穩(wěn)壓器芯片穩(wěn)壓后供電，并且要調(diào)整四個(gè)濾波電容對(duì)外來(lái)同本板發(fā)射頻點(diǎn)相同的高頻信號(hào)濾波。

6.后級(jí)運(yùn)放放大：大家大多使用的之前紅外聲光控開關(guān)上的運(yùn)放BISS0001。最好使用帶有運(yùn)放的單片機(jī)，并在單片機(jī)里面植入對(duì)感應(yīng)信號(hào)判斷的程序，這樣，就會(huì)判斷去除串?dāng)_雜波信號(hào)和非感應(yīng)信號(hào)，還能通過(guò)感應(yīng)信號(hào)幅度變化來(lái)判斷人體與汽車是由遠(yuǎn)及近再由近到遠(yuǎn)，還是由遠(yuǎn)及近到燈下不走，這樣可以更人性化的延時(shí)控制燈光。7.3.3V供電：使用3.3V供電，就要將高頻三極管的偏置做調(diào)整，提高基極與集電極的偏置壓降，以盡可能提高高頻三極管的工作點(diǎn)，避免因?yàn)殡妷航档投斐傻陌l(fā)射功率降低。

大家使用的原理圖都一樣，做出來(lái)的產(chǎn)品的感應(yīng)距離卻不同，原因就是：PCB的布線產(chǎn)生的分布參數(shù)、元器件板材的采用、電源濾波、PCB尺寸、厚度等因素對(duì)產(chǎn)品的影響非常大。

五、設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

1、天線長(zhǎng)度

理論和實(shí)踐證明，當(dāng)天線的長(zhǎng)度為無(wú)線電波長(zhǎng)的1/4時(shí)，無(wú)線的發(fā)射和接收轉(zhuǎn)換效率最高。因此，天線的長(zhǎng)度將根據(jù)所發(fā)射和接收的頻率即波長(zhǎng)來(lái)決定。只要知道對(duì)應(yīng)發(fā)射和接收的中心頻率就可以用下面的公式算出對(duì)應(yīng)的無(wú)線電信號(hào)的波長(zhǎng)，再將算出的波長(zhǎng)除以4就是對(duì)應(yīng)的最佳天線長(zhǎng)度。

頻率余波長(zhǎng)的換算公式為：波長(zhǎng)=300000000/頻率

2、PCB注意事項(xiàng) 天線版背面不能鋪銅 天線中增加過(guò)孔增加阻抗

注意器件布局，應(yīng)當(dāng)原理高頻三極管和天線。

3、距離調(diào)節(jié)電阻選擇

距離調(diào)節(jié)電阻即為放大倍數(shù)的調(diào)節(jié),該電阻的大小應(yīng)該根據(jù)你天線實(shí)際輸出信號(hào)大小而定，需要經(jīng)過(guò)大量測(cè)試來(lái)判定你天線板信號(hào)的大小好壞,一般正常的信號(hào)在0.5v左右(天線長(zhǎng)短粗細(xì)決定其質(zhì)量)。

第三篇：微波水處理技術(shù)介紹

微波水處理技術(shù)介紹

微波水處理技術(shù)介紹在11月10日杭州召開的“全國(guó)城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)及污水處理廠技術(shù)、改造、運(yùn)營(yíng)高級(jí)研討會(huì)”上，中國(guó)城鎮(zhèn)供排水協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)聶梅生做了題目為“重新認(rèn)識(shí)水處理技術(shù)發(fā)展”的精彩發(fā)言。其言語(yǔ)間對(duì)新的水處理技術(shù)的期待溢于言表?？v觀水務(wù)市場(chǎng)發(fā)展近20年來(lái)，除了傳統(tǒng)的生物法處理工藝外，還沒(méi)有其他工藝能夠以更低的運(yùn)營(yíng)成本及投資額在城市污水處理中得到大規(guī)模的應(yīng)用。不過(guò)最近幾年，由我國(guó)自主研發(fā)的，并已在多種工業(yè)廢水實(shí)際處理工程中成功應(yīng)用，相同處理規(guī)模但占地面積僅為傳統(tǒng)工藝1/6的微波水處理工藝，已經(jīng)開始準(zhǔn)備進(jìn)軍城鎮(zhèn)水務(wù)市場(chǎng)。

1、目前傳統(tǒng)工藝存在的問(wèn)題目前國(guó)內(nèi)已建的城市生活污水處理廠，無(wú)論處理規(guī)模大小，絕大多數(shù)都在使用傳統(tǒng)生物處理工藝：A2O、SBR、氧化溝或者這些生物工藝的改良工藝。雖然目前傳統(tǒng)工藝基本上能夠滿足國(guó)家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但筆者認(rèn)為隨著水務(wù)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)激烈化和土地資源的緊缺化，傳統(tǒng)工藝過(guò)大的占地面積、過(guò)長(zhǎng)的施工建設(shè)期、臃腫的運(yùn)營(yíng)機(jī)構(gòu)、過(guò)高的投資額及對(duì)水質(zhì)水量波動(dòng)較差的適應(yīng)性，已使其日益遠(yuǎn)離我國(guó)盡快改善水環(huán)境的要求。

2、微波水處理技術(shù)簡(jiǎn)介圖2.1 微波水處理工藝流程圖 微波水處理工藝流程如圖2.1所示，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的預(yù)處理后，城市生活污水中的有機(jī)物在敏化劑與微波的共同作用下，發(fā)生劇烈催化、物化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成不可溶物質(zhì)或氣體從水中分離出來(lái)。水中的有機(jī)污染物分子鏈在微波催化的作用下斷開，被分解為小分子并與敏化劑結(jié)合生成速沉絮體被去除；金屬離子直接與敏化劑結(jié)合生成速沉絮體沉淀；氨氮轉(zhuǎn)化為氨氣逸出，濃度超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可用后續(xù)的吸收裝置吸收去除；水中磷轉(zhuǎn)化為不可溶磷酸鹽沉淀去除。

3、微波水處理工藝的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)工藝相比，微波水處理工藝的主要特點(diǎn)如下：（1）投資額低：由于涉及商業(yè)機(jī)密，不便過(guò)多透露信息。但是可以肯定的是，無(wú)論傳統(tǒng)工藝以怎樣低的投資額報(bào)價(jià)競(jìng)標(biāo)任何規(guī)模的城市生活污水處理廠，微波工藝都可以報(bào)出比傳統(tǒng)工藝至少低10%的價(jià)格。（2）建設(shè)工期短：由于該工藝目前已經(jīng)完全設(shè)備化，新建污水廠基本不需要土建動(dòng)工，只需要蓋一個(gè)能夠遮雨的棚子即可，微波處理設(shè)備即裝即用，6萬(wàn)噸的污水處理廠2-3個(gè)月即可安裝試運(yùn)行完畢，基本沒(méi)有施工風(fēng)險(xiǎn)。能夠滿足應(yīng)屆政府各部門對(duì)水污染治理效果立竿見影的期望。（3）運(yùn)行成本低：微波處理工藝的噸水運(yùn)營(yíng)成本在0.5-0.65元/噸的范圍內(nèi)。該成本為運(yùn)營(yíng)成本，包括：電費(fèi)、藥劑費(fèi)、人工費(fèi)、污泥處置費(fèi)、設(shè)備年維修及大修費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊。后文將以6萬(wàn)噸的城市生活污水處理廠的實(shí)例來(lái)具體說(shuō)明其運(yùn)營(yíng)成本明細(xì)。（4）運(yùn)營(yíng)人員少：微波法處理系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，所需操作人員較少。6萬(wàn)噸的污水處理廠工藝流程需管理人員2名，化驗(yàn)員2名，操作人員8名，維修人員5名，共需工作人員17名。筆者認(rèn)為單就這一點(diǎn)就值得將該工藝大范圍推廣應(yīng)用，將勞動(dòng)者的雙手解放出來(lái)，才符合技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)革命真正的本質(zhì)。

（5）占地面積?。?400m3/d城市生活污水的處理工程，用傳統(tǒng)方法需占地約2000 m2；如果使用微波工藝，占地面積不到300m2，其中微波水處理設(shè)備占地僅64 m2；大約是傳統(tǒng)工藝占地面積的1/6。（6）抗沖擊能力強(qiáng)：微波水處理工藝受進(jìn)水質(zhì)、水量變化的影響不大，只需調(diào)整工藝參數(shù)即可；目前城市生活污水處理廠日常運(yùn)營(yíng)時(shí)遇到的水質(zhì)超標(biāo)、水量超額時(shí)不能正常運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)將不再成為問(wèn)題。（7）固液分離快：該工藝特有的敏化劑，能夠使微波反應(yīng)后生成的大量絮體迅速沉淀并與水分離。所以該工藝后續(xù)處理的停留時(shí)間也較短，沉淀構(gòu)筑物占地面積相應(yīng)較小。

4、案例說(shuō)明以6萬(wàn)噸的城市生活污水處理廠為例，通過(guò)具體數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明該工藝的優(yōu)勢(shì)：（1）進(jìn)水水質(zhì)西部某省會(huì)城市生活污水廠進(jìn)水水質(zhì)如表5.1所示,要求達(dá)到國(guó)家一級(jí)B的出水標(biāo)準(zhǔn)。不夸張的說(shuō)，該城市生活污水進(jìn)水水質(zhì)對(duì)于目前的生物法傳統(tǒng)工藝而言，在政府規(guī)定的污水處理費(fèi)0.78元/噸的前提下，還能夠穩(wěn)定的獲得相當(dāng)?shù)睦麧?rùn)空間，難度是比較大的。而對(duì)微波工藝而言，則算不上什么問(wèn)題。表5.1：進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)項(xiàng)目 CODcr BOD5 SS NH3-N P 進(jìn)水水質(zhì)/（mg/l）560 275 265 6.0～9.0 11.3（2）運(yùn)行成本微波工藝總投資額屬于商業(yè)機(jī)密，不方便透露，折舊項(xiàng)由于也涉及到總投資額，故

在下表中也沒(méi)有列出，由讀者自己推算。運(yùn)營(yíng)成本組成如表5.2所示，出于保密起見，表5.2中的成本明細(xì)僅提供最后總運(yùn)行成本的大概參考數(shù)值，且該運(yùn)營(yíng)成本仍有很大幅度的壓縮空間。表5.2：噸水運(yùn)營(yíng)成本項(xiàng)目電費(fèi)藥劑費(fèi)人工成本污泥處理費(fèi)大修及日常修理費(fèi)合計(jì) 0.45元/M3（3）占地面積6萬(wàn)噸污水處理廠總占地面積50 x 60平方米左右

6、進(jìn)軍水務(wù)市場(chǎng)的遇到的阻力正如該項(xiàng)技術(shù)的專利持有人，北京潤(rùn)澤東方環(huán)保工程有限公司董事長(zhǎng)—孫憲彬所言，如果該工藝能夠在全國(guó)范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，則是一場(chǎng)水務(wù)界的盛宴，稱的上是21世紀(jì)水業(yè)的技術(shù)革命。但是該項(xiàng)革新除了能帶來(lái)技術(shù)上的進(jìn)步，國(guó)家自然環(huán)境的快速改善，土地資源的節(jié)約外，也給目前水務(wù)市場(chǎng)看似穩(wěn)定的格局帶來(lái)一定的震蕩，同時(shí)將面對(duì)來(lái)自外界的重重壓力。（1）來(lái)自設(shè)計(jì)院的壓力當(dāng)城市污水處理廠甚至城市給水廠的建設(shè)模式由工程化向設(shè)備化轉(zhuǎn)化時(shí)，以市政水處理設(shè)計(jì)為主要業(yè)務(wù)的各大國(guó)有設(shè)計(jì)院的收入恐怕要大打折扣了。目前僅能由具有市政公用事業(yè)甲級(jí)設(shè)計(jì)資質(zhì)才能承接設(shè)計(jì)的城市給、污水處理工程，將來(lái)任何能做設(shè)備系統(tǒng)集成的環(huán)保公司都可參與其中。但是由于目前方案、可研甚至標(biāo)書的評(píng)審工作都是由各大設(shè)計(jì)院的老專家把關(guān)，其對(duì)新生技術(shù)的接受程度，將很大程度上影響該技術(shù)的推廣進(jìn)程。（2）招標(biāo)制度的障礙就BOT新建項(xiàng)目而言，目前大多數(shù)的水務(wù)項(xiàng)目招標(biāo)文件評(píng)分細(xì)則中，明確規(guī)定投資額報(bào)價(jià)僅占60分、工程經(jīng)驗(yàn)和業(yè)績(jī)占20分、投資人財(cái)務(wù)能力占10分。（在資格預(yù)審文件中投資人的財(cái)務(wù)能力+業(yè)績(jī)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)分值占90分）僅此而言，擁有微波水處理工藝的環(huán)保公司如果不依靠實(shí)力稍強(qiáng)的水務(wù)公司，即使報(bào)價(jià)在低也很難勝出，或者說(shuō)根本沒(méi)有進(jìn)入城鎮(zhèn)水務(wù)市場(chǎng)的機(jī)會(huì)。（3）知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)如果采取聯(lián)合體的方式進(jìn)行投標(biāo)，微波公司是以設(shè)備供應(yīng)商的身份出現(xiàn)，還是也參與日后的水廠運(yùn)營(yíng)，如果參與運(yùn)營(yíng)怎樣分配利潤(rùn)，并且在我國(guó)目前知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系并不完善的情況下，雙方合作后期怎樣保證專利持有人的利益，都是尚需仔細(xì)研究的問(wèn)題。

7、微波水處理工藝的工程實(shí)例多數(shù)業(yè)內(nèi)人士可能還不了解該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用情況，對(duì)該技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還抱有懷疑態(tài)度。其實(shí)該工藝在2000年就已經(jīng)走出了實(shí)驗(yàn)室，至今已成功應(yīng)用在多項(xiàng)實(shí)際工業(yè)及生活污水處理工程之中。北京潤(rùn)澤東方環(huán)保工程有限公司詳細(xì)的工程業(yè)績(jī)?nèi)绫?.1所示。表7.1 微波水處理工藝—工程業(yè)績(jī)（潤(rùn)澤東方）序號(hào)項(xiàng)目單位時(shí)間處理量處理類型 1 蘭州石化集團(tuán) 2001.1 2000T/d（一期）生活水回用處理工程 2005.2 10000T/d（二期）生活污水處理工程 2 北京和田寬食品有限公司 2003.7 6000T/d（一期）食品污水處理工程 2003.8 4000T/d（二期）3 內(nèi)蒙古發(fā)電有限公司 2002.10 2000T/d（一期）回用水處理工程 2004.3 10000T/d（二期）4 山東德州紙業(yè)有限公司 2003.9 2400T/d（一期）造紙污水處理工程 2004.4 15000T/d（二期）5 廣東中山電鍍有限公司 2004.12 2000T/d 電鍍污水處理工程 6 廈門化纖有限股份公司 2006.5 500T/d 化纖污水處理工程 7 高碑店城市污水處理廠 2006.8 500T/d 城市污水處理工程 8 ?？诼菪迳镉邢薰?2007.1 1000T/d 化工污水處理工程 9 Hyderabad pharma Infrastrncture a technologies Ltd（印度市政府工業(yè)污水處理項(xiàng)目）2007.3 100T/d 工業(yè)污水處理工程 10 臺(tái)灣新竹寶山水庫(kù) 2007.4 150000T/d 水庫(kù)水處理工程 11 大興生活污水工程 2001.6 2000T/d 生活污水處理工程 12 廈門邁克制藥工程 2006.3 2000T/d 制藥污水處理工程 13 廣東江門彩艷工程 2005.3 3000T/d 印染污水處理工程 14 廣東黃埔電鍍水工程 2005.3 5000T/d 電鍍污水處理工程 15 河南三金公司工程 2007.3 2000T/d 食品污水處理工程 16 河南高速公路工程 2007.7 3000T/d 生活污水處理工程 17 北京鶴望蘭工程 2004.2 100T/d 造紙污水處理工程 18 上海曹橋鎮(zhèn)工程 2005.8 2000T/d 河道水處理工程 19 廣西淀粉工程 2005.6 2000T/d 食品水處理工程 20 泰安電鍍廠工程 2007.1 100T/d 電鍍污水處理工程 21 山西臨汾工程 2006.5 3000T/d 印染污水處理工程 22 大連工業(yè)生活用水工程 2007.6 10000T/d 工業(yè)、生活水混合水處理工程

8、期待與展望一項(xiàng)新的技術(shù)從誕生到被公眾接受再到被廣泛的應(yīng)用，必然要經(jīng)歷曲折的過(guò)程,微

波水處理工藝的普及和推廣同樣也要有很長(zhǎng)的路要走。筆者讀研期間，曾經(jīng)接觸過(guò)微波水處理技術(shù)，可以肯定的是該技術(shù)對(duì)水中污染物的去除能力是目前的傳統(tǒng)工藝不可比擬的，對(duì)很多高難度處理的工業(yè)廢水，微波水處理技術(shù)都展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景。但是，是否如該技術(shù)的持有人孫憲彬（北京潤(rùn)澤東方環(huán)保集團(tuán)的董事長(zhǎng)）所宣稱的，在改良了敏化劑的組成和配比之后，在城鎮(zhèn)市政水處理領(lǐng)域，微波技術(shù)能以較低的成本運(yùn)營(yíng)及潤(rùn)澤東方能否在不久的將來(lái)也在國(guó)內(nèi)城鎮(zhèn)水務(wù)市場(chǎng)中占有一席之地，我們拭目以待。

第四篇：雷達(dá)陣列天線介紹

■開課目的

“陣列天線分析與綜合”是電子信息工程專業(yè)電磁場(chǎng)與微波通信方向的專業(yè)選修課程。課程的任務(wù)是使學(xué)生掌握陣列天線的基本理論、基本分析與綜合方法，掌握單脈沖陣列、相控陣掃描天線的基本理論和概念、以及陣列天線的優(yōu)化設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為今后從事天線理論研究、工程設(shè)計(jì)和開發(fā)工作打下良好的基礎(chǔ)。

■課程要求

● 約有五次作業(yè) ● 考核

平時(shí)成績(jī)占20％。包括平時(shí)作業(yè)，出勤情況。期末考試成績(jī)占80％(一頁(yè)紙開卷)

雷達(dá)陣列天線簡(jiǎn)介

1、“AN/SPY—1”S波段相控陣?yán)走_(dá)

是海軍“宙斯盾”(Aegis)武器系統(tǒng)中的一部分，由RCA公司研制。它有四個(gè)相控陣孔徑，提供前方半空間很大的覆蓋范圍。

接收時(shí)它使用帶68個(gè)子陣的饋電系統(tǒng)，每個(gè)子陣包含64個(gè)波導(dǎo)輻射器，總共有68×64＝4352個(gè)單元。

發(fā)射時(shí)，子陣成對(duì)組合，形成32個(gè)子陣，每個(gè)子陣128個(gè)單元，總共32×128＝4096輻射單元。

移相器為5位二進(jìn)制鐵氧體移相器，直接向波導(dǎo)輻射器饋電。為了避免相位量化誤差引起的高副瓣電平，后來(lái)移相器改為7位二進(jìn)制移相器，合成的相控陣由強(qiáng)制饋電功分網(wǎng)絡(luò)饋電，輻射單元也改為4350個(gè)，單脈沖的和、差波瓣及發(fā)射波束均按最佳化設(shè)計(jì)。

AN/SPY—1天線正在進(jìn)行近場(chǎng)測(cè)試(RCA公司電子系統(tǒng)部提供)目前該系統(tǒng)安裝在導(dǎo)彈巡洋艦上

導(dǎo)彈巡洋艦上的AN/SPY—1系統(tǒng)

2、愛國(guó)者(PATRIOT)多功能相控陣?yán)走_(dá)

是Raytheon公司為陸軍研制的一種多功能相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)。其天線系統(tǒng)使用光學(xué)饋電的透鏡陣列形式。和差波瓣分別通過(guò)單脈沖饋源達(dá)到最佳?？讖匠蕡A形，包含大約5000個(gè)單元，采用4位二進(jìn)制鐵氧體移相器和波導(dǎo)型輻射器單元。它安裝在車輛上，并可平疊以便于運(yùn)輸。

愛國(guó)者多功能相控陣?yán)走_(dá)天線(Raytheon公司提供)

3、機(jī)載預(yù)警和控制系統(tǒng)(AWACS)世界上第一個(gè)具有超低副瓣的作戰(zhàn)雷達(dá)天線是由西屋電氣公司為AWACS系統(tǒng)研制的。它取得成功后，便有很多產(chǎn)品緊隨其后，而且常常得到比規(guī)定的副瓣電平還要低的副瓣。AWACS雷達(dá)天線是波導(dǎo)窄邊縫隙陣列，有4000多個(gè)縫隙單元。該系統(tǒng)可用于空中監(jiān)視的預(yù)警機(jī)，如下圖所示。它在可一起轉(zhuǎn)動(dòng)的圓形天線罩內(nèi)做機(jī)械旋轉(zhuǎn)，在垂直面上用28個(gè)鐵氧體精密移相器實(shí)現(xiàn)相控掃描。

AWACS預(yù)警機(jī)雷達(dá)天線波導(dǎo)窄邊縫隙陣列(西屋公司提供)

4、電子捷變雷達(dá)

西屋電氣公司以前為機(jī)載應(yīng)用研制了這種X波段相控陣?yán)走_(dá)。后來(lái)此系統(tǒng)演化為B1－B轟炸機(jī)上的AN/APQ—164雷達(dá)，如下圖所示。該圖顯示正在裝配的這種雷達(dá)天線，它有1526個(gè)圓波導(dǎo)口輻射單元，組成的陣列為橢圓形孔徑，每個(gè)單元都帶有可逆鐵氧體移相器，可以實(shí)現(xiàn)空間二維掃描。該系統(tǒng)有形成波束變化的靈活性，其口徑相位的變化可以實(shí)現(xiàn)尖銳的筆形波束、余割平方波束、垂直扇形波束。極化可從垂直極化改變?yōu)閳A極化。這是通過(guò)每個(gè)單元的可開關(guān)的法拉第旋轉(zhuǎn)器結(jié)合鐵氧體?/4薄片來(lái)實(shí)現(xiàn)。天饋系統(tǒng)還包括故障定位和隔離系統(tǒng)，還有檢測(cè)、校驗(yàn)系統(tǒng)，這可通過(guò)合成信號(hào)的變化來(lái)確定合適的相位分布(校正饋電系統(tǒng)的誤差)，檢驗(yàn)激勵(lì)幅度，并檢查極化分集的功能。

正在裝配的AN/APQ—164相控陣?yán)走_(dá)天線(西屋公司提供)

5、多功能電掃描自適應(yīng)雷達(dá)(MESAR)

這是一部具有挑戰(zhàn)性的S波段固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)，它由英國(guó)海軍部研究中心和Plessey雷達(dá)公司共同研制。陣面為1.8m×1.8m孔徑，共有918個(gè)波導(dǎo)型輻射單元，如下圖所示。采用4位二進(jìn)制移相器，功率放大器為分立器件，有22％的帶寬，2W輸出功率。接收時(shí)信號(hào)在模塊中被前置放大和移相，并在波束形成器中聚集成16個(gè)子陣，每一子陣都有各自的接收機(jī)，這些接收機(jī)的輸出用8位A/D轉(zhuǎn)換器數(shù)字化，提供強(qiáng)大的自適應(yīng)置零能力。

MESAR固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)天線(Plessey公司提供)

6、AN/TPS-70多波束陣列雷達(dá)

這是一種不用移相器相控掃描的低副瓣陣列，在方位上為低副瓣波束并采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描，在俯仰面上實(shí)現(xiàn)多個(gè)波束以覆蓋空間較大的范圍。天線使用36根水平波導(dǎo)管，每根波導(dǎo)管上有94個(gè)縫隙以形成主瓣寬度為1.6o的方位窄波束。在俯仰面上，發(fā)射時(shí)激勵(lì)22根波導(dǎo)管，產(chǎn)生20o的俯仰波束，該波束為賦形波束，低仰角時(shí)的增益高，高仰角時(shí)的增益低；接收時(shí)來(lái)自全部36根波導(dǎo)的能量結(jié)合在一起產(chǎn)生6個(gè)同時(shí)波束以覆蓋0～20o的仰角范圍。6個(gè)波束的仰角寬度從最低波束的2.3o變化到6o。這6個(gè)波束均有自己的接收機(jī)，通過(guò)比較這些波束中的能量可提供仰角的單脈沖信息。

同時(shí)多波束的優(yōu)點(diǎn)是，在強(qiáng)雜波環(huán)境中它能提供實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理功能所需的時(shí)間。該雷達(dá)可運(yùn)輸。其作用距離240英里，有3MW的峰值功率和5KW的平均功率。該雷達(dá)及其改型已在全世界廣泛使用。

AN/TPS-70多波束陣列雷達(dá)天線(西屋公司提供)

7、AN/TPQ-37武器定位雷達(dá)

又稱火力搜索雷達(dá)，為美軍陸軍裝備，由休斯(Hughes)飛機(jī)公司研制。用來(lái)探測(cè)炮彈彈道，并反向?qū)ふ移浒l(fā)射點(diǎn)。該雷達(dá)使用有限掃描相控陣，它能在方位上提供寬掃描角，在仰角上提供有限的掃描角，有限掃描范圍將大大減少移相器數(shù)目。系統(tǒng)只使用360個(gè)二極管移相器，每個(gè)移相器控制陣列垂直線上的6個(gè)輻射單元。其峰值功率為4KW，平均功率為165W。

該雷達(dá)為單脈沖體制，其饋電網(wǎng)絡(luò)可形成和波束、方位差波束和俯仰差波束，饋電網(wǎng)絡(luò)由空氣帶狀線和波導(dǎo)功分器組成。天線尺寸8×12×2(ft)3。在美國(guó)和其他國(guó)家和地區(qū)，以裝備了數(shù)十套這種雷達(dá)。

AN/TPQ-37武器定位雷達(dá)(Hughes公司提供)

8、鋪路爪(Pave Paes)雷達(dá)

該雷達(dá)由Raytheon公司研制。它用于提供彈道導(dǎo)彈的預(yù)警，也可實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的跟蹤，它是超高頻(UHF)固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)。一套系統(tǒng)包含孔徑相互傾斜120o的兩部雷達(dá)，可提供240o的總觀察范圍，它可檢測(cè)到3000英里處的10m2的目標(biāo)。

鋪路爪超高頻固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)天線(Raytheon公司提供)

9、丹麥眼鏡蛇(Cobra Dane)雷達(dá)

是Raytheon公司研制的一部龐大的L波段相控陣?yán)走_(dá)，它是為收集國(guó)外洲際導(dǎo)彈試驗(yàn)情報(bào)而研制和部署的，其雷達(dá)天線如下圖所示。它有一些與眾不同的特性，它是一種稀疏陣列，直徑為95ft，共有34768個(gè)單元，其中15360個(gè)單元是有源單元，其余是無(wú)源單元。有源單元分成96個(gè)子陣，每個(gè)子陣有160個(gè)輻射器。發(fā)射時(shí)由行波管饋電，加到天線上的總峰值功率為15.4MW，其頻帶寬度為200MHz，有2.5ft的距離分辨能力，以探測(cè)目標(biāo)的尺寸和形狀。

丹麥眼鏡蛇L波段相控陣?yán)走_(dá)天線(Raytheon公司提供)

10、“朱迪”眼鏡蛇雷達(dá)

是一種獨(dú)特的大型相控陣?yán)走_(dá)，由Raytheon公司為美國(guó)空軍研制。用以收集國(guó)外彈道導(dǎo)彈實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。他安裝在美國(guó)艦船“膫望島”的轉(zhuǎn)臺(tái)上，如下圖所示。陣列直徑為22.5ft，包含12288個(gè)單元，由16個(gè)行波管饋電

美國(guó)艦船“膫望島”上的“朱迪”眼鏡蛇大型可旋轉(zhuǎn)相控陣?yán)走_(dá)天線

(Raytheon公司提供)

11、空中預(yù)警機(jī)雷達(dá)

又叫機(jī)載搜索雷達(dá)。最初是為遠(yuǎn)程偵察機(jī)探測(cè)艦艇研制的，第二次世界大戰(zhàn)后期美海軍研制了幾種機(jī)載預(yù)警雷達(dá)，用來(lái)探測(cè)艦艇雷達(dá)天線探測(cè)不到的低空飛行的飛機(jī)。在增大對(duì)空、對(duì)海面目標(biāo)的最大探測(cè)距離方面，機(jī)載雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的。因?yàn)楹Ｃ嫔细叨葹?00ft的天線，其雷達(dá)視線距離只有12英里，而高度為10000ft的飛機(jī)，雷達(dá)視線距離為123英里。

日本神風(fēng)突擊隊(duì)的襲擊造成美國(guó)多艘哨艦的損失，激發(fā)了機(jī)載預(yù)警雷達(dá)的設(shè)想，后來(lái)這種系統(tǒng)發(fā)展成為一種用于洲際防空的邊界預(yù)警巡邏機(jī)。

下圖為航空母艦的艦載E－2C預(yù)警機(jī)。

E－2C預(yù)警機(jī) 12、3D雷達(dá)概念

又叫三坐標(biāo)雷達(dá)，這種雷達(dá)可同時(shí)測(cè)量目標(biāo)的3個(gè)基本位置坐標(biāo)(距離，方位和仰角)。3D雷達(dá)是一種警戒雷達(dá)，其天線在方位上機(jī)械旋轉(zhuǎn)，以測(cè)量目標(biāo)的距離和方位，在仰角上掃描一個(gè)或多個(gè)波束，或者通過(guò)鄰接的固定仰角波束來(lái)獲得目標(biāo)的仰角。

按照怎樣形成仰角波束和怎樣在仰角上的掃描波束，3D雷達(dá)可分為堆積多波束雷達(dá)，頻掃雷達(dá)、相掃雷達(dá)，機(jī)械掃描雷達(dá)和數(shù)字波束形成雷達(dá)。

13、S713Martello堆積多波束3D雷達(dá)

它是L波段可移動(dòng)的包含8個(gè)波束的堆積多波束雷達(dá)，如下圖所示。其平面陣列高10.6m，寬6.1m，共有60行，每行32個(gè)輻射單元，裝有60個(gè)接收機(jī)用以把接收到的射頻信號(hào)下變頻為中頻。方位波束寬度為2.8o，機(jī)械旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為3圈/秒。仰角上，發(fā)射時(shí)為余割平方方向圖，覆蓋范圍30 o，接收時(shí)形成并處理8個(gè)堆積窄波束。發(fā)射峰值功率為3MW，平均功率8KW。這種雷達(dá)為警戒雷達(dá)。對(duì)100英里處的小型戰(zhàn)斗機(jī)，其測(cè)高精度達(dá)1000ft(約300m)。

S713Martello堆積多波束3D雷達(dá)(Marconi公司提供)

14、AN/SPS－52C頻掃3D雷達(dá)

頻率掃描雷達(dá)是指天線輻射波束指向隨頻率改變而改變的雷達(dá)。應(yīng)用于空中監(jiān)視任務(wù)的3D雷達(dá)技術(shù)之一是頻率掃描。頻掃陣列是利用一段波導(dǎo)傳輸線的相位頻率相關(guān)特性來(lái)掃描筆形波束。饋電波導(dǎo)在陣列的一側(cè)折疊成蛇形狀，對(duì)波導(dǎo)行波陣進(jìn)行耦合饋電，如下圖所示。改變發(fā)射或接收頻率在口徑上產(chǎn)生不同的相位變化剃度，從而使天線輻射波束指向發(fā)射偏轉(zhuǎn)。實(shí)際應(yīng)用的頻掃陣列天線如下圖所示的AN/SPS-52C雷達(dá)天線。

頻掃雷達(dá)的測(cè)量精度比不上堆積多波束雷達(dá)和相掃單脈沖雷達(dá)。其原因之一是為了控制波束指向需要改變系統(tǒng)工作頻率，從而導(dǎo)致目標(biāo)回波幅度的波動(dòng)，降低了多波束目標(biāo)回波中可用的目標(biāo)角度信息的質(zhì)量。

具有蛇形波導(dǎo)饋電的波導(dǎo)窄變縫隙陣列及AN/SPS-52C艦載頻掃3D雷達(dá)

(Hughes公司提供)

15、AN/FPS－117相掃3D雷達(dá)

方位上采用機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描，仰角上采用相控掃描來(lái)進(jìn)行目標(biāo)的三坐標(biāo)定位，是3D雷達(dá)測(cè)高技術(shù)中最為靈活的雷達(dá)?？梢院拖鄴哧嚵幸黄鹗褂玫臏y(cè)高技術(shù)包括各種相參同時(shí)波束轉(zhuǎn)換技術(shù)(單脈沖、和相位干涉等)，以及幅度比較順序波束轉(zhuǎn)換技術(shù)。相控陣?yán)走_(dá)在當(dāng)今武器市場(chǎng)中變得越來(lái)越普遍，這要?dú)w因于目標(biāo)和環(huán)境的威脅不斷地升級(jí)和變化。

AN/FPS－117固定站固態(tài)相掃3D雷達(dá)(通用電氣公司提供)AN/FPS－117是典型的S波段相掃3D雷達(dá)，如上圖所示。其天線為平面陣列，共有44行帶狀線饋電的水平振子，每行有30個(gè)單元。44行中的每一行包含它自己的固態(tài)收發(fā)組件。該收發(fā)組件由峰值功率為1KW的固態(tài)發(fā)射機(jī)、集成電源、低噪聲接收機(jī)、移相器、收發(fā)開關(guān)和邏輯控制單元組成，且全部安裝在天線上。平面陣列的饋源結(jié)構(gòu)在接收時(shí)可產(chǎn)生雙軸單脈沖波束集，即一個(gè)和波束與兩個(gè)差波束。一個(gè)附加的列饋為最低角波束位置提供了特殊的低仰角測(cè)高能力。饋源產(chǎn)生一對(duì)和波束被小心地放置在某仰角上并作為單脈沖對(duì)其進(jìn)行處理，采用此技術(shù)使多路徑的影響為最小。

16、其他雷達(dá)天線

波導(dǎo)寬壁縱縫陣

低副瓣的波導(dǎo)窄壁斜縫陣(機(jī)載預(yù)警雷達(dá)天線)

機(jī)載雷達(dá)天線及饋電網(wǎng)絡(luò)

機(jī)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)天線及饋電網(wǎng)絡(luò)形式

圓環(huán)陣列天線

多普勒角度掃描縫隙陣列

圓柱形頻率掃描陣列

俯視圖

A方向側(cè)視圖

B方向側(cè)視圖

圓錐共形陣列(單元為直縫、斜縫和橫縫)

俯視圖

A方向側(cè)視圖

B方向側(cè)視圖

圓錐共形陣列(單元為“十”字縫)

彈頭錐體上的“十”字縫隙陣，及單元形式

球形開關(guān)陣列

雙極化C波段微帶貼片天線

八木天線陣列

對(duì)稱振子天線陣列

第五篇：雷達(dá)系統(tǒng)仿真?zhèn)€人總結(jié)

第一章

1、雷達(dá)的基本任務(wù)可以概括為：探測(cè)、定位、成像、識(shí)別。

2、系統(tǒng)仿真的定義: 系統(tǒng)仿真就是進(jìn)行模型試驗(yàn)，通過(guò)系統(tǒng)模型的試驗(yàn)去研究一個(gè)已經(jīng)存在的或正在設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)的過(guò)程。這個(gè)模型是對(duì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化提煉，能反映問(wèn)題的本質(zhì)或主要矛盾，這種建立在模型系統(tǒng)上的試驗(yàn)技術(shù)稱之為仿真技術(shù)。

3、系統(tǒng)模型：是系統(tǒng)某種特定性能的一種抽象形式。

系統(tǒng)模型實(shí)質(zhì)是一個(gè)由研究目的所確定的，關(guān)于系統(tǒng)某一方面本質(zhì)屬性的抽象和簡(jiǎn)化，并以某種形式來(lái)描述。

模型可以描述系統(tǒng)的本質(zhì)和內(nèi)在的關(guān)系，通過(guò)對(duì)模型的分析研究，達(dá)到對(duì)原型系統(tǒng)的了解。系統(tǒng)模型的建立是系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)。

4、計(jì)算機(jī)仿真的步驟：1）模型建立階段：系統(tǒng)分析與描述、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型

2）模型轉(zhuǎn)換階段：數(shù)據(jù)收集、建立系統(tǒng)的仿真模型、模型驗(yàn)證、模型確認(rèn)

3）模型試驗(yàn)階段：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、仿真運(yùn)行研究、仿真結(jié)果分析

清楚仿真每一步步驟，知道關(guān)鍵步驟。

請(qǐng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)模型的概念以及系統(tǒng)仿真的步驟。

第二章

1、蒙特卡洛方法，也叫隨機(jī)抽樣法或統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法，又稱計(jì)算機(jī)隨機(jī)模擬方法，其基本原理是事件發(fā)生的“頻率”來(lái)決定事件的“概率”。

2、蒙特卡洛（Monte Carlo）方法實(shí)現(xiàn)步驟：構(gòu)造或描述概率過(guò)程、實(shí)現(xiàn)從已知概率分布抽樣、建立各種估計(jì)量。

3、蒙特卡洛方法的理論基礎(chǔ)是概率論中的基本定律——大數(shù)定律。

4、重要抽樣技術(shù)——小概率事件仿真。重要抽樣技術(shù)的基本思想：通過(guò)尺度變換（Change of Measure，CM）來(lái)修改決定仿真輸出結(jié)果的概率測(cè)度，使本來(lái)發(fā)生概率很小的稀有事件頻繁發(fā)生，從而加快仿真速度，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)得到稀有事件。

5、重要抽樣技術(shù)利用修改了的概率密度函數(shù)進(jìn)行抽樣，得到以較高概率出現(xiàn)的樣本，然后通過(guò)對(duì)其輸出結(jié)果加權(quán)來(lái)補(bǔ)償由修改密度函數(shù)帶來(lái)的偏差。按以上思路，可以在較短的時(shí)間內(nèi)得到稀有事件。

6、請(qǐng)按照蒙特卡洛方法的步驟計(jì)算下面的積分，并用數(shù)學(xué)公式解釋重要抽樣技術(shù)的思想。

清楚蒙特卡洛定義。仿真是蒙特卡洛的應(yīng)用，給題目，怎么用蒙特卡

洛實(shí)現(xiàn)。概念、實(shí)施過(guò)程，定積分

第三章

1、均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：物理方法——真隨機(jī)數(shù)；數(shù)學(xué)方法——偽隨機(jī)數(shù)，包括：線性同余法、聯(lián)合法（組合發(fā)生器）、反饋位移寄存器法。

2、非均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：理論方法：反變換法、舍選抽樣法、復(fù)合法、變換法、查表法。

3、反變換法：由已知的分布函數(shù)r = F(x)反過(guò)來(lái)求x = F-1(r)。

4、變換法：利用變換關(guān)系從一種分布的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生另一種分布的隨機(jī)數(shù)。反變換法是此法特例。

請(qǐng)解釋一下變換法與反變換法的區(qū)別與聯(lián)系。

第四章

1、隨機(jī)矢量的定義

2、隨機(jī)矢量抽樣

隨機(jī)矢量用協(xié)方差陣描述各變量之間的相關(guān)性。若視隨機(jī)矢量的一次抽樣為一隨機(jī)序列，則它可以仿真相關(guān)隨機(jī)序列。

缺點(diǎn)：當(dāng)N很大時(shí)其計(jì)算量非常大，一般情況僅具有理論意義。

3、線性濾波法（產(chǎn)生高斯色噪聲）：理論基礎(chǔ)——概率分布要求、功率譜密度要求

4、概率分布要求的物理解釋：由高斯隨機(jī)變量性質(zhì)知：n維高斯隨機(jī)變量的線性組合仍為高斯分布，因此Y(t)是高斯分布的。顯然Y(t)在任意m個(gè)時(shí)刻取值構(gòu)成的m個(gè)隨機(jī)變量都可看成輸入隨機(jī)過(guò)程X(t)的n(無(wú)窮)維高斯變量線性變換所得，這樣m個(gè)隨機(jī)變量間僅存在線性相關(guān)關(guān)系，故它們服從m維高斯分布，即輸出Y(t)是高斯過(guò)程。只要求得系統(tǒng)的輸出均值及相關(guān)函數(shù)集合，即可得到輸出隨機(jī)過(guò)程的多維概率密度函數(shù)。

5、功率譜密度要求的解釋：輸出隨機(jī)過(guò)程的功率譜形狀主要取決于系統(tǒng)的幅頻特性，這樣為產(chǎn)生特定相關(guān)特性(特定功率譜密度)的隨機(jī)過(guò)程，可將白噪聲通過(guò)一個(gè)特定的線性系統(tǒng)來(lái)產(chǎn)生

4、ARMA模型——產(chǎn)生實(shí)高斯色噪聲

5、復(fù)高斯白噪聲線性濾波法——產(chǎn)生復(fù)高斯色噪聲

6、功率譜密度逆變換——產(chǎn)生復(fù)色噪聲

請(qǐng)解釋線性濾波法的原理并畫出框圖，解釋一下兩個(gè)約束條件。

第五章

1、相關(guān)傳遞法：可以使一個(gè)隨機(jī)序列的相關(guān)特性傳遞給另一個(gè)隨機(jī)序列。

具體過(guò)程：只要使第一個(gè)序列具有所要求的振幅分布，第二個(gè)序列具有規(guī)定的相關(guān)特性，通過(guò)使第一個(gè)序列按第二個(gè)序列的大小次序排列就可使前者同時(shí)具有規(guī)定的概率密度函數(shù)和相關(guān)特性。

解釋：概率分布是隨機(jī)序列值大小的總體描述而與其排列次序無(wú)關(guān)，而自相關(guān)特性不僅與隨機(jī)序列值大小有關(guān)，更取決于序列值的相對(duì)位置，因此概率分布特性與自相關(guān)特性是兩個(gè)截然不同、完全無(wú)關(guān)的概念，可以分別單獨(dú)考慮實(shí)現(xiàn)。

2、ZMNL方法的思想：首先通過(guò)線性濾波產(chǎn)生相關(guān)高斯隨機(jī)過(guò)程，然后經(jīng)過(guò)某種非線性變換得到所要求的相關(guān)隨機(jī)序列。

3、ZMNL中線性變換產(chǎn)生特定的PSD，非線性變換產(chǎn)生特定的PDF

4、SIRP方法是一種外生模型，它允許對(duì)雜波的邊緣概率密度函數(shù)和自相關(guān)函數(shù)獨(dú)立進(jìn)行控制，從而克服了ZMNL方法中非線性變換對(duì)相關(guān)函數(shù)的影響?；舅悸肥牵簩⒏咚拱自肼曅蛄衱?k?經(jīng)過(guò)一個(gè)線性系統(tǒng)H?z?，得到一個(gè)相關(guān)高斯隨機(jī)序列y?k?，然后用特定的概率密度函數(shù)的隨機(jī)序列s?k?進(jìn)行調(diào)制即得到所需的序列x?k?。其產(chǎn)生框圖為： w?k?s?k?H?z?yx?k?

請(qǐng)解釋zmnl 方法的原理以及框圖

第六章

1、正交雙通道處理的定義：中頻回波信號(hào)經(jīng)過(guò)兩個(gè)相似的支路分別處理，其差別僅是其基準(zhǔn)的相參電壓相位差900，這兩路稱為： 同相支路(Inphase Channel)——I支路 正交支路(Quadrature Channel)——Q支路

2、正交雙通道處理框圖

3、復(fù)非高斯色噪聲的產(chǎn)生：零記憶非線性變換法(ZMNL)、球不變隨機(jī)過(guò)程法(SIRP)、幅相分離法(APSM)請(qǐng)解釋復(fù)色噪聲產(chǎn)生的難點(diǎn)

對(duì)數(shù)正態(tài)不能由球不變法產(chǎn)生，原因:對(duì)數(shù)正態(tài)的PDF不滿足SIRP隨機(jī)過(guò)程PDF性質(zhì)(積分表達(dá)式)

第七章

了解概念

第八章

1、概率分布的三種基本參數(shù)：位置參數(shù)、比例參數(shù)、形狀參數(shù)。

2、做直方圖的步驟如下：

1、將數(shù)據(jù)x1,x2,?,xN分組 先求數(shù)據(jù)的xmax、xmin，再取邊界點(diǎn)a??xmin?和b??xmax?。將?a,b?k等分得分界點(diǎn)a?a0?a1?a2???al???ak?b，其中ai?ai?1?

2、統(tǒng)計(jì)落入每一子區(qū)間的數(shù)據(jù)頻率fi?b?a,i?1,2,?,k。kMi，Mi為落入每一子區(qū)間數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。N3、據(jù)區(qū)間分界點(diǎn)及每個(gè)子區(qū)間數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)畫出直方圖。

3、參數(shù)點(diǎn)估計(jì)的基本要求：無(wú)偏估計(jì)、有效估計(jì)

4、參數(shù)估計(jì)方法：矩估計(jì)法（優(yōu)點(diǎn)是方便，但大樣本下其精度不如極大似然估計(jì)）、極大似然法（一致、不變、漸近無(wú)偏估計(jì)）

5、直方圖的改進(jìn)：核函數(shù)估計(jì)、近鄰估計(jì)

公式不做要求，概念要知道。無(wú)偏估計(jì)、有效估計(jì)舉例子、結(jié)果

第九章

1、由樣本尋找T及其漸近分布的兩個(gè)基本方法：概率論中的中心極限定理、概率統(tǒng)計(jì)中的皮爾遜卡方檢驗(yàn)。

2、3、擬合性檢驗(yàn)——概率密度函數(shù)——PDF（1）卡方檢驗(yàn)

*（2）柯爾莫哥洛夫—斯米爾諾檢驗(yàn)（K-S檢驗(yàn)）：小樣本，只適用于連續(xù)分布函數(shù)

*（3）正態(tài)性檢驗(yàn)——特殊方法

4、?2檢驗(yàn)是關(guān)于試驗(yàn)頻數(shù)與理論頻數(shù)有無(wú)顯著差異的檢驗(yàn)，即檢驗(yàn)直方圖與所擬合的理論密度函數(shù)之間的差異是否顯著。將所擬合的分布的取值范圍分為k個(gè)區(qū)間：[a0,a1]、[a1,a2]、…、[ak?1,ak]。若取值范圍為(??,?)，則取第一區(qū)間為(??,a1]，最末區(qū)間為[ak?1,?)。設(shè)N點(diǎn)數(shù)據(jù)x1，x2，…，xN落入第i個(gè)區(qū)間的頻數(shù)為Mi，所選擇的理論分布在第i個(gè)區(qū)間取值的概率為pi，即理論頻數(shù)Ti?Npi，則 k(Mi?Ti)2(Mi?Npi)2????? TiNpii?1i?12k當(dāng)N??時(shí)?2~?2(k?l?1)，l為用數(shù)據(jù)估計(jì)參數(shù)個(gè)數(shù)。此法關(guān)鍵在于選擇子區(qū)間數(shù)，它與數(shù)據(jù)、樣本容量、所擬合的概率分布等有關(guān)。

5、獨(dú)立性檢驗(yàn)——白噪聲——PSD 自相關(guān)函數(shù)估計(jì)：定義法（時(shí)域法）、間接法（頻域法）

功率譜密度估計(jì)：直接法（周期圖法）、間接法（按定義）、現(xiàn)代譜估計(jì)方法

6、不相關(guān)性檢驗(yàn)針對(duì)白噪聲進(jìn)行的，而相關(guān)性檢驗(yàn)則是針對(duì)色噪聲而言的，一般意義上講，不相關(guān)性檢驗(yàn)可視為相關(guān)性檢驗(yàn)的一種特例。

7、相關(guān)性檢驗(yàn)——色噪聲

功率譜比值法、自相關(guān)求差法、白化法——待深入研究。請(qǐng)敘述直方圖估計(jì)和卡方檢驗(yàn)的步驟，并解釋相關(guān)性檢驗(yàn)的目的 和方法。

第十章

1、等間距線性陣列模型

2、陣列信號(hào)的空時(shí)等價(jià)性

將空域陣列對(duì)單目標(biāo)回波的采樣序列amexp[jmψr]=amexp[j2π(cosφr)(md/λ)]與時(shí)域單頻信號(hào)的采樣序列形式snexp[j2πfsn?t]相比較，得到如下空時(shí)對(duì)偶特性：

3、請(qǐng)解釋陣列信號(hào)的時(shí)空等價(jià)性以及幅度加權(quán)和相位加權(quán)。

第十一章

1、雷達(dá)系統(tǒng)仿真：類比模擬（物理仿真）、數(shù)字計(jì)算機(jī)模擬（數(shù)字仿真）

2、數(shù)字仿真分為：功能仿真——實(shí)信號(hào)、相參視頻信號(hào)仿真——復(fù)信號(hào)(目標(biāo)回波+雜波+噪聲)

請(qǐng)敘述雷達(dá)系統(tǒng)仿真、雷達(dá)系統(tǒng)數(shù)字仿真的分類以及常用的目標(biāo) 散射特性

各種分布的噪聲的產(chǎn)生方法

1、均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：物理方法——真隨機(jī)數(shù)；數(shù)學(xué)方法——偽隨機(jī)數(shù)，包括：線性同余法、聯(lián)合法（組合發(fā)生器）、反饋位移寄存器法。

2、非均勻分布白噪聲的產(chǎn)生：反變換法、舍選抽樣法、復(fù)合法、變換法、查表法。

3、高斯色噪聲的產(chǎn)生：線性濾波法

4、實(shí)高斯色噪聲的產(chǎn)生：ARMA模型

5、復(fù)高斯色噪聲的產(chǎn)生：復(fù)高斯白噪聲線性濾波法；時(shí)域?yàn)V波法、頻域逆變換法（后兩個(gè)是第六章的）

6、復(fù)色噪聲的產(chǎn)生：功率譜密度逆變換

7、非高斯色噪聲的產(chǎn)生：相關(guān)傳遞法、零記憶非線性變換法ZMNL、球不變隨機(jī)過(guò)程法SIRP

8、復(fù)非高斯色噪聲的產(chǎn)生：零記憶非線性變換法(ZMNL)、球不變隨機(jī)過(guò)程法(SIRP)、幅相分離法(APSM)