雷达系统工程：天线基础知识与机械扫描详解

雷达系统工程第8讲天线第1部分深入探讨了雷达天线的基础知识和机械扫描原理。本节内容主要围绕以下几个关键知识点展开： 1. 雷达系统框图： 雷达系统由发射机、天线、接收机和信号处理部分组成，图1展示了雷达系统的整体架构。发射机产生无线电波，天线负责发射和接收这些电磁波，接收机则解析接收到的信息，整个过程满足麦克斯韦方程组。 2. 天线函数与雷达方程： 发射的电磁波需具有良好的方向性，以确保能量集中在目标方向，减少其他方向的干扰。雷达方程关联了雷达系统的性能参数，如发射功率、天线增益、目标距离等，对设计高效能雷达至关重要。 3. 天线尺寸和形状多样性： 天线设计有各种形式，包括电子扫描天线（连续改变波束方向）、机械扫描天线（通过机械转动覆盖不同角度）和混合扫描方式。每种类型的天线都有其特定的应用场景和优势。 4. 天线原理： - 基本概念：介绍了天线类型的基本分类，如偶极子、喇叭形等，以及电磁场的产生与计算方法，涉及到辐射机制、电流模型和电磁波的计算。 - 场区域：区分了近场和远场，近场主要研究能量存储和耦合问题，远场则研究平面波特性，如极化、方向性增益和雷达截面积(RCS)。 - 电磁场方程：讲解了自由空间传播和不同电磁波模式，如TEM、TE、TM模式，以及功率密度的定义和测量。 5. 反射天线-机械扫描： - 基本特性和几何形状：反射天线的核心是反射器，其形状和设计会影响天线性能，如反射效率和扫描范围。 - 溢出和堵塞：描述了反射器可能遇到的问题，如能量溢出到非期望区域或因结构阻碍而降低性能。 - 孔径照明：指天线在目标区域的覆盖程度，是评估扫描性能的重要指标。 本节内容详细阐述了雷达天线的设计原则、基本原理，以及在机械扫描雷达中的具体应用，为理解雷达系统的功能和优化设计提供了扎实的理论基础。