遙測天線是遙測系統中的傳輸設備，主波瓣較小，通常採用定向、程控、自動跟蹤和數字引導四種方式。
基本介紹
- 中文名：遙測天線
- 外文名： telemetry antenna
- 方式：定向、程控、自動跟蹤和數字引導
- 套用：遙測系統中的傳輸設備
- 套用學科：電子科學，通信工程
- 機載遙測天線：線陣、機械跟蹤天線和相控陣天線
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相關簡介
天線
天線是“輻射或接收無線電波的工具’’。換句話說，天線是自由空間與導波裝置之間的過渡設備。其中，發射天線的作用是將高頻電流變換成電磁波，向規定的方向發射出去；接收天線的作用是將來自一定方向的無線電波還原為高頻電流，經過饋線送入接收機的輸入迴路。這種高頻電流和電磁波之間的能量變換是可逆的，即從理論上講，發射天線可以當作接收天線使用，接收天線也可以當作發射天線使用。除了發射或接收能量以外，通常還要求天線能夠最佳化或增強某些方向上的輻射能量，並抑制其他方向的輻射能量。因而天線除了作為探測裝置以外，還應當作為定向裝置。工程上採用一些特性參量來表征天線的性能，如方向圖、主瓣寬度、副瓣電平、方向性係數、增益、極化、輸入阻抗等，對於特殊的天線還有一些特殊指標要求。
機載遙測天線
國內、外測量飛機所用機載遙測天線，一般有三種形式，即：天線陣、機械跟蹤天線和相控陣天線。天線陣即在飛機的不同位置設定多副天線，如在機頭兩側、機尾或機翼兩端等，用多副天線方向圖的拼接，來保證其覆蓋範圍。它的優點是天線簡單，造價低凜；缺點是天線方向圖拼接存在凹點，易丟失信號。另外，由於天線多，接收機也多，造成信道設備造價偏高。
機械跟蹤天線常採用新型拋物面天線，用四喇叭或四振子實現方位、俯仰跟蹤。它的優點是天線跟蹤範圍較寬，但是，由於其工作在高空、低溫和灰塵等惡劣環境中，機械結構的維護、保養困難，直接影響其工作的可靠性。國外較典型的是18英寸和24英寸天線，其跟蹤範圍為：方位+60°，俯仰一60至+10°。相控陣天線，由於其陣元比天線陣多且分布均勻，跟蹤方式為電子波束掃描，這樣就克服了天線陣和機械跟蹤天線的不足。但是，國外機載相控陣遙測天線大多為平面陣，且固定安裝在機頭兩側，所以，很難做到全方位覆蓋。
遙測天線分類
目前遙測天線通常採用定向、程控、自動跟蹤和數字引導四種方式，定向方式適用於被測目標運動引起遙測天線俯仰和方位變化不大的試驗，不適用於遠程火箭彈或飛彈等遙測彈的信號接收；程控方式按照預設彈道進行跟蹤，一旦發生彈道偏離，就會影響到遙測信號接收質量，甚至發生信號丟失，這樣就不能滿足全彈道、高質量遙測信號的要求；自跟蹤方式適用於飛機等慢速目標的跟蹤，而火箭彈或飛彈等最高彈速均達到5M以上，自跟蹤方式容易發生信號丟失，從而影響接收質量；數字引導是採用外來引導數據引導天線跟蹤被測目標，現在大多採用雷達提供的引導信息，由於雷達跟蹤距離的限制，也存在不能全彈道跟蹤被測目標等問題。
天線校準
單天線校準
多天線校準
為保證多試驗對象的遙測數據同時接收，試驗場所需配備數量較多的遙測天線，通常這些天線位置較為分散，給天線的集中校準帶來了很大困難。現行的方案是利用誤碼儀產生信號通過信號發生器調製後經遙測天線發射出去，接收機收到信號解調後將信號送回誤碼儀進行誤碼率測試完成單天線校準。
套用
遙測天線跟蹤彈道
目前，常規兵器彈箭大多射程都在150 km內，遙測接收一般採用單站首區布設的方式進行。隨著常規兵器向遠距離精確打擊方向的發展，愈來愈多的彈箭射程均超過了300 km，受地球曲率的影響，加之彈箭總體對末彈道控制參數和引信信號數據的迫切需求，單台遙測站已無法完成遙測信號的全彈道接收，這就需要在落區或彈道中段布設遙測站進行接力接收。在中繼遙測站接收過程中需要計算遙測天線理論跟蹤彈道(包括天線理論跟蹤俯仰角和方位角)來輔助。
建立如圖所示炮位坐標系，原點O為發射台中心在發射陣地的地面投影點上，z軸為在水平面上指向落點方向，了軸為沿發射點鉛垂線指向地球外，z軸為在水平面上與z軸、y軸構成右手坐標系。假設A點為彈道過程中任一點，A'為其在平面上的投影點，B點為理論落點，C點為遙測站點(遙測站點可以在平面的任意象限，圖示以在第二象限為例，暫不考慮遙測站點在彈道線的正下方的情況)。計算遙測天線理論跟蹤彈道包括計算天線跟蹤方位角和俯仰角。
炮位坐標系
炮位坐標系傳統遙測天線理論跟蹤彈道的計算方法就是在已知遙測站點(即點C)在炮位坐標系中的相對坐標的前提下計算得出遙測天線的跟蹤方位角OCA'(即角α)和俯仰角ACA'(即角β)，在單站首區布站時，該相對坐標由靶場通過經緯儀精確測得。
遙測地面站天線系統
數字引導是遙測地面站天線系統的一項重要功能，就是天線控制單元根據外界引導設備提供的各時刻的天線指令位置數字信息，控制天線沿著指令位置點確定的軌跡運動，在相應的時刻使天線指向規定的位置[3]。現階段，引導數據主要來自於雷達，如圖，但是存在幾個問題：
利用雷達數據引導天線
利用雷達數據引導天線1）雷達跟蹤距離不夠
目前遠程箭彈或飛彈的射程基本在200～350km之間，而大多數常規兵器靶場雷達跟蹤距離不到200km，不能滿足全彈道導引要求。
2）布站位置影響
遙測地面站系統和雷達系統在實際飛行試驗中，往往很難布置在同一位置或相近位置，這樣就造成了數據傳輸困難。
