雷达天线测向与定位控制系统

自动控制原理-雷达天线伺服控制系统

自动控制理论课程设计 设计题目雷达天线伺服控制系统 姓名 学号 专业 班级 指导教师 设计时间

目录 第一章绪论 (1) 1.1课题背景及意义 (1) 1.2课题研究的目的 (1) 1.3课题研究的主要内容 (2) 第二章系统的总体设计 (3) 2.1系统的组成图 (3) 2.2控制系统的结构图 (3) 2.3系统的简化方框图及简单计算 (4) 2.4系统的动态分析 (6) 第三章系统的根轨迹和伯德图 (7) 3.1系统的根轨迹图及分析 (7) 3.2系统的Bode图及分析 (8) 第四章校正设计 (10) 4.2校正后的根轨迹图及分析 (12) 4.2校正后的Bode图及分析 (13) 第五章总结 (15) 参考文献 (16)

第一章绪论 1.1课题背景及意义 雷达天线伺服控制系统是用来控制天线，使之准确地自动跟踪空中目标的方向，也就是要使目标总是处于天线轴线的方向上的，用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统，又称随动系统，主要解决位置跟随系统的控制问题。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度，加速度的反馈控制系统，并要求具有足够的控制精度。其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入地位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式反馈控制系统没有原则上的区别，它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。 雷达天线伺服控制系统，可以准确确定障碍物的位置。利用雷达天线伺服控制系统可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标，信息处理、数字处理,收集、综合地面运动目标和固定目标的情报及图像，还可以探测低空飞行的威胁，为用户提供包含面广的威胁画面。对空搜索、边搜索边测距、空地测距、自动检测；除了军事用途外，雷达在交通运输上可以用来为飞机、船只导航；在天文学上可以用来研究星体；在气象上可以用来探测台风，雷雨，乌云等等。雷达天线伺服控制系统的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。然而雷达天线伺服控制系统在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。 1.2课题研究的目的 雷达天线伺服控制系统的设计目的是通过采取各种控制策略，快速，准确，稳定，可靠地跟踪目标，使天线伺服系统的天线座驾的机械轴随控制指令运动，并能使天线的电轴始终对准目标，完成各项任务，并确保天线伺服系统安全，可靠，长期，稳定地工作。利用电磁波探测目标的电子设备，发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。而在我们设计的伺服控制系统中，天线的转动要求

探地雷达操作规程

探地雷达操作规程 （文件编号：****-010） 共1页第1页版本/版次：D/ 0 生效日期：2016-01-01 1. 目的 为了使检测员更好地熟悉和掌握检测仪器的操作方法，保证检测数据的科学、公正和准确性，特制定本规程。 2. 适用范围 适用于探地雷达仪器 3 操作步骤 3.1测试前的安装准备 检查所有部件是否带齐，包括：电池、雷达主机、数据线、处理器电源线、信号线、工具箱、备件、固定用绑扎带、记录本； 3.2试验/检测的工作程序 （1）测试连接。将地质雷达天线通过支架安装。 （2）在扫描前调试主机并对主机进行参数设置。 （3）打开电源，控制天线移动的人员根据操作主机的人员口令，将天线紧贴待测界面上匀速移动。 （4）测试结束。按下stop结束测试点，保存文件并退出； （5）拆除信号线，拆除天线，支架。 3.3扫描之前的仪器调试和参数设置 （1）菜单系统—>设置—>调用，选择所用的天线。 （2）系统—>单位垂直刻度设为时间，单位为ns （3）测程：900M天线探测混凝土的量程约为15纳秒，为使所有有效信号完全显示，一般设置为20ns （4）采样点数：一般设为512或1024 采样点数越多，扫描曲线越光滑，垂直分辨率越好。但是采样点数增大，使得扫 描速率下降 （5）每秒扫描数：64 （6）增益点数：2 （7）垂向高通滤波器：225MHz

（8）垂向低通滤波器：2500MHz （9）数据位：16位 （10）发射率：100 KHz，发射功率越高，采集速度越快，但若采集过高，易损坏雷达系统 （11）信号位置设为手动 （12）表面设为0 （13）调出完整的直达波（首波），调整延时参数 若检测结构与上次相同，可不再次设置以上参数，系统默认上次检测参数。 （14）增益设置为自动，增益函数手动设置，可以改变增益点数多少、并且可以调整各增益点的函数大小，进而调整信号强度。增益函数调整过大，在探测资料中可能 人为造成假象。设置方法为先设为手动，再设为自动。 编制/日期：批准/日期：

PID雷达天线控制系统

自动控制理论课程设计报告 研究课题PID雷达天线控制系统 学院 专业班级 姓名 学号 年月

PID雷达天线控制系统 摘要： 这篇文章是把PID调节器运用于雷达位置伺服系统，使其跟踪能力和迅速反应能力得到改善。采用校正数字PID 控制器作为控制器，通过Matlab 仿真对校正 PID 控制雷达天线系统响应曲线进行分析，结果表明，基于校正 PID 控制的雷达天线系统响应时间短，满足了雷达天线对控制性能的要求。 关键词：PID 控制；雷达天线系统。 PID radar antenna control system Abstract: This article is to put PID adjustor into the radar servo system, and improve the tracking ability and rapid response ability.we choose the digital PID controller as controller.Through the simulation of Matlab to design of the calibration PID control radarantenna system and analyse the radar antenna system calibration PID response curve. Results show that based on the calibration of the PID control system of the radarantenna short response time meet the radar antenna to control performance requirements. Key words: P ID adjustor ; Radar antenna system. 1.引言： 在自动控制系统中，要提高系统的静态精度，增大放大倍数，但系统增大放大倍数后，由于系统中惯性的影响，容易使系统发生振荡，因此，提高放大倍数，减小静态误差和提高系统稳定性便成了一对主要矛盾。为了解决这个矛盾，使用比例（P）,积分（I），微分(D)（即所谓的(PID)调节器），以此作为自动控制系统的校正工具。比例调节的显著特点就是有差调节。如果采用比例调节，则在负荷扰动下的调节过程结束后，被测量不可能与设定值准确相等，它们之间一定有残差。积分调节的特点是无差调节，但采用积分调节时其调节过程比较缓慢，表现在振荡频率较低。PID调节器有P,I,D三种调节的优点，在系统中，比例（P）调节器的作用是按控制偏差的大小，迅速输出一个信号（电压），这个过程便是偏差大，调节作用大，偏差小，调节作用也小，积分（I）调节器的作用，不是迅速改变调节作用，而是根据偏差的大小逐渐地改变，偏差大的，调节作用变化速度快，偏差小的调节作用速度满，只有当偏差消除时，才停止改变调节作用，偏差不消除，调节作用总是在不断改变，微分（D）调节器的作用则是一有偏差出现，马上快速地，大幅度地改变调节作用，然后使调节作用逐渐见效，这就是所谓的超调，目的是使偏差快些消除。总而言之，P的作用是将偏差迅速传递到输出端；I的作用是缓慢消除偏差；D的作用是快速消除偏差。

雷达天线控制系统的设计.doc

雷达天线控制系统设计 摘要 本课题研究的雷达天线控制系统要求具有定位和等速跟踪功能，定位控制要求精度高、响应快，等速跟踪控制要求转速平稳。早期的雷达天控系统大多采用模拟电路实现，如需调整控制参数时，就要更换控制器中一些元件，同时受环境温度、外界干扰及元件老化等因素的影响，调节器参数都会发生变化，从而影响控制性能。 一般的雷达天线的性能主要取决于其伺服系统的设计水平。伺服系统的设计包括结构设计和控制设计两部分，这两部分是相互影响紧密耦合的。一般所采用的设计方法是对结构系统和控制系统先分别设计，然后再根据要求进行调校，这往往会导致产品研制的周期长、成本高、性能差、结构笨重，不能保证伺服系统总体的综合性能最优。针对雷达天线伺服系统设计中存在的结构设计与控制设计相分离的问题，提出一种结构与控制集成优化设计的模型，即采用手轮控制和电路自动化控制相结合的方式完成。 本文以雷达天线控制系统的研制为背景，设计了系统总体方案。雷达为机动型远程警戒雷达，天线在圆周360°方位中进行运转工作，在伺服系统中对天线的控制实现远程遥控和人工控制。工作中为了有效的消除云雨气象杂波的干扰，利用空间电磁场和目标的特性，在伺服系统中对云雨气象杂波的干扰实现线极化和原极化的转换控制。对于天线360°圆周运转状态，需要通过处理变换并把360°圆周运转的模拟方位信号转换为数字方位信号，同时为雷达各个分系统提供出方位数据；通过方位处理可实现雷达寻北，对方位数据进行自动教北。天线在架设时应进行升降俯仰控制，通过控制可安全操作升降俯仰。 关键词：雷达，天线，控制，精度，伺服

Radar antenna control system design Summary Research of radar antenna control system requires a positioning and velocity tracking, positioning control requires high precision and fast response, speed speed tracking control requirements, such as stable. Most of the early days of radar controlled systems used analog circuits, need to adjust control parameters, it is necessary to replace the controller components in and influenced by environmental factors such as temperature, outside interference and component aging effects, changes regulator parameters, thus affecting performance. General performance of radar antenna mainly depends on the level of its servo system design. Design of servo system design including design and control of two parts, interaction between these two parts are tightly coupled. General system design method is used to structure and control system design, respectively, and then adjusted according to the requirements, which often leads to long product development cycles, high cost, poor performance, structure of heavy, cannot ensure the overall performance of optimal servo system. For the radar antenna servo system design of structure and control design of phase separation problem, proposed a model of integrated optimization design of structure and control, using hand wheel completed the combination of control and automatic control circuit. With development of the radar antenna control system in the background of this article, designing the general scheme of the system. Radar-Mobile early warning radar, antennas work running in a circle of 360 ° azimuth, remote control for antenna servo system of control and manual control. In order to be effective in eliminating Cloud and rain weather clutter interference using spatial characteristics of electro-magnetic fields and the target, Cloud and rain in a servo system of weather clutter jamming transition control for linear polarization and the polarization. Aerial 360 °circle running condition, use the transform and simulation of running in a circle of 360 °azimuth direction of signal into a digital signal, while for the radar system with location data through North azimuth radar homing, on North azimuth data

CAS探地雷达说明书

CAS探地雷达采集软件说明书 RadarSample 12.10.31 中国科学院电子学研究所 Institute of Electronics, Chinese Academy of Sciences

目录 1 连接WIFI无线网络 (3) 2 RadarSample主界面说明 (4) 2.1 标题栏 (4) 2.2 工具栏 (4) 2.3 图形显示区 (6) 2.4 状态栏 (6) 3 雷达参数设置 (6) 4 调色板设置 (8) 5 保存路径设置 (8) 6 系统设置 (9) 7 GPS设置 (10) 8 滤波设置 (10) 9 背景去除设置 (11) 10 拉伸显示 (12) 11 增益曲线 (13) 12 操作实例 (14)

1 连接WIFI无线网络 在连接WIFI无线网络之前，首先要设置IP地址，如图1-1所示，IP地址设置为“192.168.1.X”，最后一个字段可以是2~255之间的任意数；子网掩码设置为“255.255.255.0”。 图1-1 设置IP地址 然后连接WIFI无线网络。如图1-2所示，点击系统工具栏上的图标，弹出如图1-3所示的操作界面，然后点击相应频率雷达的网络名（网络名为Shielded_+天线频率），最后点击网络名下面的“连接”按钮即可。 图1-2 系统工具栏 图1-3 WIFI连接图

2 RadarSample 主界面说明 RadarSample 采集软件主界面如图2-1所示，可分为4个主要功能区：标题栏、工具 栏、图形显示区和状态栏。 图2-1 RadarSample 采集软件主界面 2.1 标题栏 图2-2 标题栏 标题栏主要显示当前保存的文件名和软件版本，如图2-2所示。 2.2 工具栏 图2-3 采集软件工具栏 工具栏 图形显示区 状态栏 文件名 标题栏 软件版本

雷达天线伺服控制系统要点

概述 用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。系统的原理图如图1-1所示。

1 雷达天线伺服控制系统结构及工作原理 图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图 系统的结构组成 从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、可逆功率放大器、执行机构。以上四部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。 现在对系统的组成进行分析： 1、受控对象：雷达天线 2、被控量：角位置m θ。 3、干扰：主要是负载变化（f 及L T ）。 4、给定值：指令转角*m θ。 5、传感器：由电位器测量m θ、*m θ，并转化为U 、*U 。 6、比较计算：两电位器按电桥连接，完成减法运算*U U e -=（偏差）。 7、控制器：放大器，比例控制。 8、执行器：直流电动机及减速箱。

伺服控制系统(设计)

第一章伺服系统概述 伺服系统是以机械参数为控制对象的自动控制系统。在伺服系统中，输出量能够自动、快速、准确地跟随输入量的变化，因此又称之为随动系统或自动跟踪系统。机械参数主要包括位移、角度、力、转矩、速度和加速度。 近年来，随着微电子技术、电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、材料技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，伺服技术已迎来了新的发展机遇，伺服系统由传统的步进伺服、直流伺服发展到以永磁同步电机、感应电机为伺服电机的新一代交流伺服系统。 目前，伺服控制系统不仅在工农业生产以及日常生活中得到了广泛的应用，而且在许多高科技领域，如激光加工、机器人、数控机床、大规模集成电路制造、办公自动化设备、卫星姿态控制、雷达和各种军用武器随动系统、柔性制造系统以及自动化生产线等领域中的应用也迅速发展。 1.1伺服系统的基本概念 1.1.1伺服系统的定义 “伺服系统”是指执行机构按照控制信号的要求而动作，即控制信号到来之前，被控对象时静止不动的；接收到控制信号后，被控对象则按要求动作；控制信号消失之后，被控对象应自行停止。 伺服系统的主要任务是按照控制命令要求，对信号进行变换、调控和功率放大等处理，使驱动装置输出的转矩、速度及位置都能灵活方便的控制。

1.1.2伺服系统的组成 伺服系统是具有反馈的闭环自动控制系统。它由检测部分、误差放大部分、部分及被控对象组成。 1.1.3伺服系统性能的基本要求 1）精度高。伺服系统的精度是指输出量能复现出输入量的精确程度。 2）稳定性好。稳定是指系统在给定输入或外界干扰的作用下，能在短暂的调节过程后，达到新的或者恢复到原来的平衡状态。 3）快速响应。响应速度是伺服系统动态品质的重要指标，它反映了系统的跟踪精度。 4）调速范围宽。调速范围是指生产机械要求电机能提供的最高转速和最低转速之比。 5）低速大转矩。在伺服控制系统中，通常要求在低速时为恒转矩控制，电机能够提供较大的输出转矩；在高速时为恒功率控制，具有足够大的输出功率。 6）能够频繁的启动、制动以及正反转切换。 1.1.4 伺服系统的种类 伺服系统按照伺服驱动机的不同可分为电气式、液压式和气动式三种；按照功能的不同可分为计量伺服和功率伺服系统，模拟伺服和功率伺服系统，位置

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目录

1 雷达天线伺服控制系统简介 1.1 概述 用来精确地跟随或复现某个过程的反馈控制系统。又称随动系统。在很多情况下，伺服系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统，其作用是使输出的机械位移（或转角）准确地跟踪输入的位移（或转角）。伺服系统的结构组成和其他形式的反馈控制系统没有原则上的区别。它是由若干元件和部件组成的并具有功率放大作用的一种自动控制系统。位置随动系统的输入和输出信号都是位置量，且指令位置是随机变化的，并要求输出位置能够朝着减小直至消除位置偏差的方向，及时准确地跟随指令位置的变化。位置指令与被控量可以是直线位移或角位移。随着工程技术的发展，出现了各种类型的位置随动系统。由于发展了力矩电机及高灵敏度测速机，使伺服系统实现了直接驱动，革除或减小了齿隙和弹性变形等非线性因素，并成功应用在雷达天线。伺服系统的精度主要决定于所用的测量元件的精度。此外，也可采取附加措施来提高系统的精度，采用这种方案的伺服系统称为精测粗测系统或双通道系统。通过减速器与转轴啮合的测角线路称精读数通道，直接取自转轴的测角线路称粗读数通道。因此可根据这个特征将它划分为两个类型，一类是模拟式随动系统，另一类是数字式随动系统。本设计——雷达天线伺服控制系统实际上就是随动系统在雷达天线上的应用。系统的原理图如图1-1所示。 图1-1 雷达天线伺服控制系统原理图

1.2 系统的组成 从图1-1可以看出本系统是一个电位器式位置随动系统，用来实现雷达天线的跟踪控制，由以下几个部分组成：位置检测器、电压比较放大器、可逆功率放大器、执行机构。以上四部分是该系统的基本组成，在所采用的具体元件或装置上，可采用不同的位置检测器，直流或交流伺服机构等等。 现在对系统的组成进行分析： 1、受控对象：工作机械（雷达天线）。 2、被控量：角位置m θ。 3、干扰：主要是负载变化（f 及L T ）。 4、给定值：指令转角*m θ。 5、传感器：由电位器测量m θ、*m θ，并转化为U 、*U 。 6、比较计算：两电位器按电桥连接，完成减法运算*U U e -=（偏差）。 7、控制器：放大器，比例控制。 8、执行器：直流电动机及减速箱。 1.3 工作原理 现在来分析该系统的工作原理。由图1-1可以看出，当两个电位器1RP 和2RP 的转轴位 置一样时，给定角*m θ与反馈角m θ相等，所以角差* m m m 0θθθ?=-=，电位器输出电压 *U U =，电压放大器的输出电压ct U 0=，可逆功率放大器的输出电压d U 0=，电动机的转 速n 0=，系统处于静止状态。当转动手轮，使给定角* m θ增大，m 0θ?>，则*U >U ，ct U 0>， d U 0>，电动机转速n >0，经减速器带动雷达天线转动，雷达天线通过机械机构带动电位 器2RP 的转轴，使m θ也增大。只要*m m θθ<，电动机就带动雷达天线超着缩小偏差的方向运动，只有当* m m θθ=，偏差角m 0θ?=，ct U 0=，d U 0=，系统才会停止运动而处在新的稳定状态。如果给定角* m θ减小，则系统运动方向将和上述情况相反

一种新型探地雷达天线的设计分析

第３ｌ卷第６期２００９年６月 电子与信息学报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ＆ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｂｌ．３１Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２００９一种新型探地雷达天线的设计分析 吴秉横纪奕才方广有 （中国科学院电子学研究所北京１００１９０） 摘要：该文研究了一种近似椭圆结构的超宽带偶极子天线。通过设计沿着振子向末端方向渐变的导体臂，可以有效地减小天线末端电流的反射，改善天线的输入阻抗特性，拓宽天线的带宽。由于没有采用任何加载措施，此天线相比电阻加载宽带天线具有更高的效率。采用三维电磁仿真软件对天线进行了分析和设计，根据设计结果实际制作了一副天线样机，并对其电压驻波比和辐射特性进行了测试，测试结果与仿真设计结果吻合良好。仿真结果和实验测试结果表明，该天线在很宽的工作频带内具有良好的阻抗特性和辐射特性。 关键词：探地雷达天线；超宽带；椭圆偶极天线：阻抗特性 中图分类号：ＴＮ９５７．２文献标识码：Ａ文章编号：１００９－５８９６（２００９）０６－１４８７－０３ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｆａＮｏｖｅｌＧＰＲＡｎｔｅｎｎａ 渐ＪＢｉｎｇ－ｈｅｎｇＪｉＹｉ－ｃａｉＦａｎｇＧｕａｎｇ－ｙｏｕ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅ讲ｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｅｌｌｉｐｓｅ－ｌｉｋｅＵＷＢｄｉｐｏｌｅｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｂｙｄｅｓｉｇｎｉｎｇａｎｏｖｅｌａｎｔｅｎｎａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｄｉｐｏｌｅ，ｔｈｅｉｎｐｕｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｂａｎｄｗｉｄｔｈｉｓｗｉｄｅｎｅｄ．Ｔｈｅｄｉｐｏｌｅｉｓｍｏｒｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｈａｎｔｈｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｌｏａｄｅｄｂｏｗ－ｔｉｅａｎｔｅｎｎａ．Ｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ，ｔｈｅｄｉｐｏｌｅｉｓａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙａｎＥＭｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｏｏｌ ａｎｄａｓａｍｐｌｅａｎｔｅｎｎａｉｓｐｒｏｄｕｃｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｓｕｌｔｓ．ＴｈｅＶＳＷＲａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｔｅｎｎａａｒｅｍｅａｓｕｒｅｄａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｅｔｈｅｖａｌｉｄｉｔｙｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｎｏｖｅｌａｎｔｅｎｎａｈａｓａｗｉｄｅｂａｎｄｗｉｄｔｈａｎｄａｇｏｏｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＧＰＲａｎｔｅｎｎａｓ；ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ（ＵＷＢ）；Ｅｌｌｉｐｓｅ－ｌｉｋｅｄｉｐｏｌｅ；Ｉｍｐｅｄａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ １引言 基于无载波脉冲体制的探地雷达（ＧＰＲ）由于其非破坏性的探测特点，越来越受到国内外工程部门的关注，近几年得到了长足的发展，现已广泛应用于浅层地下目标的探测之中。探地雷达主要应用于公路、桥梁、隧道以及矿井的无损探测、地质勘探和研究，以及地下管线等各种金属和非金属目标的检测、定位、成像等。 天线是探地雷达系统中至关重要的一个组成部分，它直接影响着整个系统的性能。探地雷达系统普遍采用超宽带窄脉冲信号，因此要求天线应具有良好的辐射特性和宽带特性，以及较好的时域特性。总结各种类型的超宽带天线，只有几种类型的天线可以满足探地雷达的需要，如：电阻加载的蝶形天线，ＴＥＭ喇叭天线及其变形以及螺旋天线等等。其中，蝶形天线…１由于平面的结构以及相对简单的制作方法得到了最广泛的应用。目前通过电阻加载吲此类天线，可以有效地消除天线末端的二次反射，从而获得满意的波形以及驻波特性，但是这类天线的缺点是效率偏低，影响探测效果。 对于超宽带平面天线的研究例，除去蝶形偶极子天线， ２００８－０９－０８收到，２００８－１２－０９改回 国家自然科学基金（６０５５１００２）｛ｆｌ［］家８６３计划项目（２００８ＡＡｌ０２２０５）资助课题通过共面波导馈电的单极子超宽带天线被广泛深入研究，其中不少天线在结构上推陈出新１４－６Ｉ。本文提出了一种特殊形状的偶极子天线，通过设计沿着振子向末端方向渐变的导体臂，有效地降低了天线末端电流的反射、改善了天线的输入阻抗特性，拓宽了天线的带宽。 ２天线的结构 文献ｆｌ，２１提到，通过电阻加载的方法来减小天线末端的电流反射，可以抑制辐射脉冲拖尾，展宽天线工作带宽，然而电阻是能量消耗元件，因此天线的辐射效率相对较低。本文设计的天线并未引入任何电阻元件，具有较高的辐射效率。图１给出了偶极天线的结构。天线的振子由一个半椭圆和半圆组合而成，通过优化确定椭圆的长轴为ａ＝１０ｃｍ，短轴为ｂ＝６ｃｍ，半圆的半径为ｂ，中心馈电点之间的距离是４ｍｍ。整副天线印制在Ｌ×Ｗ的覆铜板上，其中Ｌ＝３４４ｍｍ，Ｗ＝２２０ｍｍ，覆铜板的基底是介电常数巳＝４．９的ＦＲ－４材料。 图１天线的结构图 　万方数据

机载气象雷达天线控制系统

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/8d4425970.html, 机载气象雷达天线控制系统 作者：方智觅 来源：《科技视界》2015年第34期 【摘要】机载气象雷达天线控制系统是机载气象雷达的重要组成部分，用来控制天线的 运动，是飞机进行气象目标和地形探测的前提。机载气象雷达天线控制系统是自动控制技术在雷达中具体应用的产物，它涉及多方面的技术知识。 【关键词】天线控制；步进电机；光电脉冲发生器 随着航空技术的不断发展，人们对飞机的要求也越来越高，这促进了雷达技术的不断发展。机载气象雷达是雷达的一种，民用机载气象雷达的应用与发展则为飞行的安全性提供了可靠的保障。目前，具有风切变预警功能的机载气象雷达在民航飞机上的重要作用不可低估，已成为民航飞机必不可或缺的重要电子设备。机载气象雷达除了可以探测航路上的危险气象区域外，还可以用于观察地形并实现其他一些功能。现代机载气象雷达可实现的功能有以下几个方面： （1）探测航路前方扇形区域中的降雨区、冰雹区等气象区域； （2）探测夹带着雨粒的湍流区域； （3）观察飞机前下方的地形； （4）发现航路上的山峰等障碍物； （5）显示由其他系统输入的文字或图形信息； （6）用作雷达导航信标。 气象雷达天线是一种方向性很强的X波段微波天线。气象雷达发射机与接收机通过收发 转换开关通过天线实现雷达信号的辐射与回波信号的接收。在发射脉冲持续期内，气象雷达天线将发射机所产生的射频脉冲信号会聚成能量高度集中的雷达波束辐射到空中，在脉冲间隙期内（接收期内），目标所形成的反射回波由天线接收，输送给雷达接收机。 为了探测飞机前方广阔的扇形区域中的气象目标或观测飞机前方广阔的扇形区域中的气象目标或观测飞机前下方的地形，天线在辐射和接收雷达信号的同时，进行着往返的方位扫掠运动。与此同时，天线还必须根据飞机俯仰姿态和倾斜姿态的实时变化，自动地进行相对于飞机机身平面的俯仰修正运动，以保持天线扫掠平面的稳定。此外，还可在一定范围内对天线进行俯仰调节。为了实现雷达系统对天线运动及姿态的控制，天线组中除了用以辐射雷达信号的天

天线稳定转台系统结构设计技术研究.

舰船电子对抗 ! 4 ?((( 年?天线结构的力学分析在考虑天线的风载荷惯性载荷自重以、、 , 点主力骨架对反射体的支点及其附近的节点除外 % 其位移的绝对值越大 , , 。与变形前的及多种工况的情况下利用有限单元法对天情况比较变形后的反射面向后倾斜倾斜角?‘ 一? % , 线结构进行了多次力学分析计算 , 。、。根据计算这是由于支撑反射体的主力骨架受。结果对结构设计作了多次修改目的是在保力变形的缘故 , 由于天线电性能对倾斜角。?证天线结构具有足够的强度刚度和固有频率的前提下尽量减轻它的重量所采用的计算模型是把反射体主力骨架和馈源支架作为一个整体结构来考虑的有 ! ? #6 、。、不太敏感可以暂不考虑由于反射面向后倾 , 。斜而引起的节点位移在这种情况下反射面上所有节点位移的绝对值大大减小位移的均方根值由 # 4 , , 该计算模型包含、 # 4 ( 2 1 1 减小到? 4 # 4 ? 1 1 左右 , 个板壳元个节点、、??个梁单元?2 、个边 , 节点的最大位移由 62? 1 1 , 。?( , 1 1 减小到界元、 ! 22 。反射体的面板主力骨计算结果表明反射面的变形不 , 架馈源支架和风力平衡板均采用板壳元反射体的背筋映接反射体与

主力骨架的?个 6 ? 大天线结构具有足够的刚度能满足电性能要求 ! ?4 。形件以及主力骨架上的?个套筒用于联 ! 。。 4 ! 强度 , 接风力平衡板 % 均采用梁单元将天线系统与稳定转台方位轴的安装平面作为刚性约束?在风正吹的情况下最大应力出现在主力骨架中的背架与座架联接处的图力板4 Ζ 点参看本天线结构在风正吹时的力学计算模型如图所示。?% 。‘ 。根据第四强度理论该点处的相当应 4 , 一! ( ! Π 8 1 1 , 。背架与座架是通过铝 , ? ?6 % 焊接在一起的取许用应力 [司一 81 1 Δ 。? 2 Π 显然。 , 。’ ∴ [ ? ] 、这表明天线结构具有足够的强度 ! ? 4 4 ?固有频率?主天线的三阶固有频率和相应的振动方式如表型。所示?。图表示了主天线的一阶振表符图?固有频率与振动方式χ Ρ 号固有频率δ 4 % 振动方式式主天线对β 力学计算模型Ν ?Υ&Η ? 4 ?# 轴的扭转振动下面简要介绍利用Μ_ ?⊥ Ν Μ 、软件计算Χ洛 8 ?? 4 ??主天线对Ξ 轴的扭转振动主天线对Δ 轴的扭转振动 / ? 4 7 Μ Ν ? % 对天线结构进行力学分析。所得到的结果 ! ? 4 ?( 4 ?# ??刚度 , 在载荷作用下天线结构会发生变形节点产生位移就图 0 , 。 , ! 4 ? 4 重量重心与转动惯量 ;< 。、位移越小表明结构刚度越高 , 。天线系统的重量为?! # 天线时天线系统的重量为 , 不包括询问。 , 所示的直角坐标系α Ξ β , βΔ , 来说当风 , 0仍 ; < 正吹时在平行于轴的直线上反射面上。β 图 0 所示α Ξ : 0 3 βΡ 坐标系中天线系统重 , 坐标越大的节点其位移的绝对值越大 , 在平心〔、的坐标是Ξ 一# 4 β《Λ 、 62? 2 1 1 4 , Δ ‘ 一行于Ξ 轴的直线上Ξ 坐标绝对值越大的节一?2 221 第期天线稳定转台系统结构设计技术研究量轻转子惯量小过载能力强转矩一转速特 , , , 性的线性度好。。带有制动器时电机锁紧可 , , 靠试验结果表明该电机能满足舰载雷达舱室外设备的环境要求与它配套使用的变频器和适配变压器能满足舱室内设备的环境要。 , 求?4 该电机的应用对于减轻稳定转台的重量。是非常有利的 ! 稳定转台 驱动系统的传动型式图 2 表示了稳定转台的驱动系统。方位。图一阶振型转台的驱动系统采用外置双曲柄少齿差行星Α 、天线系统对

探地雷达毕业报告

地球物理与空间信息学院应用地球物理系 毕业实习报告 题目：探地雷达实习报告 姓名：胡浩 班级：061071-22 学号：20071002609 指导教师：邓世坤 二○一一年四月二十二日

前言 探地雷达是利用超高频脉冲电磁波探测地下介质分布的一种地球物理勘探方法。实践证明，它可以分辨地下1m尺度的介质分布，因此探地雷达方法以其特有的高分辨率在浅层于超浅层地质调查中有着极其广阔的应用前景。 探地雷达利用一个天线发射高频宽带电磁波，另一个天线接收来自地下介质界面的反射波。电磁波在介质中传播的时，其路径、电磁场强度于波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化。因此，根据接收到的波的旅行时间、幅度、与波形资料，可推断介质的结构。 第一章探地雷达的探测原理 探地雷达探测是一种快速、连续、非接触电磁波探测技术，具有采集速度快、分辨率高的特点。探地雷达向地下发送脉冲形式的高频宽带电磁波，电磁波在地下介质传播的过程中，当遇到存在电性目标体时，如空洞、分界面时，电磁波便会发生反射，返回到地面时由接收天线所接收；对接收到的电磁波进行信号处理与分析，根据信号波形、强度、双程走时等参数来推断地下目标体的空间位置、结构、电性及几何形态，从而达到对地下隐蔽目标体的探测。 如图A所示，由发射天线向地下介质中发射一定中心频率的电磁脉冲波，电磁波在地下介质中传播时，遇到介质中的电磁性（电阻率、介电率及磁导率）差异分界面发生反射和透射等现象；被反射的电磁波传回地表，由接收天线接收；通过电脑进行操作和控制；接收天线所接收的地下反射回波信号经由光纤传输到仪器控制台，转换成时间序列信号；这种时间序列即构成每一测点上的雷达波形记录道，它包含该测点处所接收到的雷达波的幅度、相位及旅行时间等信息。由电脑收集并存储每一测点上雷达波形序列，形成一个由若干记录道构成的雷达剖面（见图B）。通过对地质雷达剖面进行处理与推断解释，便可获得探测剖面线下方有关的地质特征与信息（或地下目标体的内部结构特征信息）。

天气雷达天线伺服控制系统研究

第27卷 第4期2010年12月河 北 省 科 学 院 学 报Jo urnal o f the H ebei A cademy o f Sciences V o l.27N o.4Dec.2010 收稿日期:2010-08-30 作者简介:乔建江(1974-),男,硕士,工程师,主要从事天线伺服控制系统的设计与研究. 文章编号:1001-9383(2010)04-0038-05 天气雷达天线伺服控制系统研究 乔建江 (中国电子科技集团公司第54所,河北石家庄 050081) 摘要:介绍了某天气雷达天线伺服控制系统的设计,提出了解决伺服带宽的方法:伺服系统环路设计中采 用凹口滤波器技术、串联滞后补偿网络、加速度负反馈技术和复合控制技术来抑制伺服系统结构谐振频率进而提高伺服系统带宽;采用Bang Bang 控制技术加快系统快速性,较好的解决了伺服控制系统设计中系统快速性和系统稳定性的问题;实际应用表明,该天线伺服控制系统设计方案是合理的成功的。关键词:凹口滤波器;Bang Bang 控制;复合控制;加速度负反馈中图分类号:T N820.3 文献标识码:A The research on weather radar antenna servo control system QIAO Jian jian g (T he 54th Resear ch Institud e of CET C ,Shij iaz huang H ebei 050081,China) Abstract:The desig n for one kind of w eather r adar antenna servo contr ol sy stem w as presented.And som e so lutions for the servo bandw idth are provided here:Notch filer technique,Serial lag com pensa to ry netw o rk,Acceleration Negativ e Feedback and Compound Contr ol w ere adopted in loop cir cuit de sign to restrain the m achinery reso nance of servo control system and then improv e the servo sy stem bandw idth.T he Bang Bang control w as applied here to improve the dynam ic perform ance.This kind of design solv ed the pro blems for system speediness and stability.In practical applicatio ns,this design w as also prov ed to be r easo nable and successful. Keywords:Notch filer;Bang Bang Control com pound control;Acceleratio n negative feedback 0 引言 一般的高精度天线伺服控制系统要求有定位和等速跟踪功能,定位控制精度高,响应快,等速跟踪平稳。而在我们设计的伺服控制系统中,天线的转动要求伺服控制系统快速无超调进行大角度调转、定位精度高,而且伺服系统要具有多种快速扫描方式:水平扫描、垂直扫描以及快速定位等。这些都将对伺服系统的环路设计提出更高的要求。本文主要就是对该天线伺服控制系统环路中的几个关键部分方案进行探讨和分析。 1 伺服带宽分析 伺服带宽是天线伺服控制系统中很重要的一项指标,它反映了天线跟随目标的能力。对于大型天线伺服系统来说,伺服带宽及其稳定裕度主要受天线座结构谐振频率及其阻尼系数所制约。可见,提高天线座结构谐振频率和阻尼系数就能提高伺服系统的带宽及其稳定裕度。 天线座的结构谐振频率计算公式[1]为: f L = 12 K J (1)

雷达天线

雷达天线 1 雷达天线的简介 雷达中用以辐射和接收电磁波并决定其探测方向的设备。雷达天线具有将电磁波聚成波束的功能，定向地发射和接收电磁波。雷达的重要战术性能，如探测距离、探测范围、测角(方位、仰角)精度、角度分辨力和反干扰能力均与天线性能有关。 雷达天线在空间聚成的立体电磁波束，通常用波束的水平截面图(即水平方向图)和垂直截面图(即垂直方向图)来描述。方向图呈花瓣状，又称为波瓣图。常规的天线方向图有一个主瓣和多个副瓣。主瓣用于探测目标。副瓣又称旁瓣，是无用的，愈小愈好。雷达的战术用途不同，所要求的天线波束形状也不相同。常规雷达的发射波束和接收波束是相同的，一些特殊体制的雷达，发射波束和接收波束不同。脉冲雷达多数是发射和接收共用一个天线，靠天线收发开关进行发射和接收工作状态的转换。有些雷达(如多基地雷达和连续波雷达)，其发射天线和接收天线是分开的。 2 雷达天线的种类 雷达天线类型很多，按其结构形式，主要有反射面天线和阵列天线两大类。按天线波束的扫描方式，雷达天线可分为机械扫描天线、电扫描天线和机电扫描结合的天线 反射面天线由反射面和辐射器组成。辐射器又称馈源、辐射元、照射器，它向反射面辐射电磁波，经反射形成波束。典型的反射面天线是旋转抛物面天线，切割抛物面天线、抛物柱面天线、卡塞格伦天线、单脉冲天线、叠层波束天线、赋形波束天线和偏馈天线等多种形式。机械扫描天线通过机械的方法驱动天线转动，实现天线波束在方位和仰角二维的扫描，扫描的速度较慢。电扫描天线，天线固定不动，波束在方位和仰角二维的扫描，都是用电子技术控制阵列天线上各辐射单元的馈电相位或工作频率来实现，波束扫描的速度很快。机电扫描结合的天线一般是方位扫描由机械驱动天线旋转进行，仰角扫描由电子技术控制各辐射单元的馈电相位或工作频率来实现，因此其方位扫描较慢，仰角扫描很快。有时也把机电扫描结合的天线叫一维电扫描天线。