二次雷达原理与设计
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2.1 设备组成

典型的二次雷达系统组成如图2.2所示,主要由以下设备组成:询问机、询问天线、应答机、应答天线、目标点迹录取器、飞行航迹提取器和ATC显示器。询问天线具有定向方向图特性,它的功能是将询问机的发射信号转换成电磁波向空间辐射,同时将截获的应答信号电磁波转换成应答信号传送给询问机。询问机由发射机、接收机和信号处理器组成,它的功能是产生询问信号,并将其放大后传送给询问天线,从而对目标进行询问,同时在对询问天线送来的应答信号进行变频、放大、滤波和检波后,将视频脉冲传送给目标点迹录取器。目标点迹录取器从噪声中检测出有用的应答信号,对应答信号进行译码,测量目标距离和方位角,提取目标应答信息。

在二次监视雷达中,目标点迹录取器将目标的距离、方位角数据及应答信息形成目标点迹报告,传送给飞行航迹提取器。飞行航迹提取器对接收到的目标点迹数据进行进一步处理,如应答信号与应答信号相关、剔除假目标等,将接收到的距离和方位角原始数据形成飞行航迹数据,与飞机高度数据、识别代码一起显示在ATC显示器上,并且定期更新飞机的飞行航迹数据。

在二次雷达敌我识别系统中,目标点迹录取器的功能包含在信号处理器中。信号处理器接收到应答信号后,首先从噪声中检测出有用的应答信号,完成目标距离和方位角测量;然后对提取的应答数据进行解密处理,形成目标报告,并在波束驻留时间内对多次询问的应答信号进行相关处理;最后将目标位置数据和识别信息传送给一次雷达或指挥控制中心,并与一次雷达的目标位置关联,判别目标的敌我属性。识别的目标信息通常在一次雷达显示器上显示,询问机提供的目标信息应与显示设备兼容,且满足目标关联和分辨力要求。

应答机及应答天线的功能是接收并处理询问信息。如果判定是友方询问,则发射应答信号。如果判定不是友方询问,则停止询问信息处理,不发射应答信号。

图2.2 典型的二次雷达系统组成

二次雷达敌我识别系统组成如图2.3所示。除二次雷达分系统(子系统)之外,二次雷达敌我识别系统还包括密码分系统和时间同步分系统。二次雷达分系统的主要功能是通过询问-应答获取目标信息,测量目标的方位角和距离,完成目标敌我属性识别。密码分系统和时间同步分系统的用途是提高系统的安全性,使系统适应现代战争作战环境,防止被敌人欺骗和利用,是二次雷达敌我识别系统中不可缺少的组成部分。

图2.3 二次雷达敌我识别系统组成

密码分系统由密码数据管理中心和识别器装备配属的密码机组成。密码数据管理中心包括密码算法设计分中心和密钥管理分中心,分别负责密码算法的设计及验证和密钥的产生及分发。密钥注入器负责将从密钥管理分中心得到的基础密钥、作战密钥等注入各个设备的密码机。密码分系统的功能是对二次雷达的射频参数或传输信息进行双重加密。密码分系统的作用是提高系统的安全性、保密性,当设备或密码丢失后,通过更换密钥系统仍然能安全工作。

时间同步分系统包括授时设备和战术时钟。为了实现自动、同步更换二次雷达的射频参数和密码分系统的密码,系统必须选择统一的时间基准,实现精密时间同步。授时设备接收统一的系统时间参考信息,负责对战术时钟进行校时和授时。战术时钟分为授时时钟和守时时钟:授时时钟的频率稳定度和频率精确度较低,每次设备开机都必须自动进行授时和校时,并且要求定期进行时间校准;守时时钟的频率稳定度和频率精确度很高,可以很长时间不进行时间校准。例如,潜艇使用原子钟作为守时时钟,几个月不进行时间校准也能保证时间准确度满足系统要求。时间同步分系统的功能是为系统提供精确的时间信息,实现二次雷达的射频参数和密码分系统的密码自动、同步更换。射频参数快速更换大大提高了系统的抗干扰能力和电子对抗能力;密码快速更换提高了系统的安全性、保密性,使敌方对系统进行欺骗、伪装和利用变得非常困难。