雷达原理及系统课件：第5章雷达作用距离
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雷达侦察作用距离(本科)
切线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS定义
在输入脉冲功率电平作用下,接收机输出端 脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线噪声( 只有接收机内噪声时)的顶部在一条直线上( 相切),则称此输入脉冲信号功率为切线信号 灵敏度PTSS。
当输入信号处 于切线电平时, 接收机输出端 视频信号与噪 声的功率比约 为8dB。
修正的侦察方程
(1)雷达发射机到雷达发射天线间的馈线损耗L1≈3.5dB; (2)雷达发射天线波束非矩形损失L2≈1.6～2dB; (3)侦察天线波束非矩形损失L3≈1.6～2dB; (4)侦察天线增益频带内变化所引起损失L4≈2～3dB;
(5)侦察天线与雷达信号极化失配损失L5≈3dB;
(6)从侦察天线到接收机输入端的馈线损耗L6≈3dB
工作灵敏度POPS的定义为:接收机输入端在 脉冲信号作用下,其视频输出端信号与噪声 的功率比为14dB时,输入脉冲信号功率为接 收机工作灵敏度POPS。 工作灵敏度的换算 PTSS+3dB 平方律检波 POPS= PTSS+6dB 线性检波
5.2 侦察作用距离
简化的侦察方程
假设侦察机和雷达的空间位置如图5―5所示,雷 达的发射功率为Pt,天线的增益为Gt,雷达与侦察 机之间的距离为R,当雷达与侦察天线都以最大增 益方向互指。
2 PG t t Rr 2 0.1L (4 ) P 10 r min 1 2
侦察的直视距离
在微波频段以上,电波是近似直线传播的,地球表面 的弯曲对传播有遮蔽, 侦察机与雷达间的直视距离 受到限制。假设雷达天线和侦察天线高度分别为 Ha,Hr, R为地球半径, 直视距离为
侦察接收天线收到的雷达信号功率
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.1.2 切线信号灵敏度PTSS的分析计算 侦察接收机与雷达接收机有两点明显的不同。首 先,雷达接收机的检波前滤波器、检波后滤波器都与其 接收信号处于准匹配状态;而对于侦察接收机来说,由于 侦收的都是未知信号,检波前和检波后的滤波器都与其 接收的雷达信号处于严重失配状态,检波前的滤波器带 , 宽∆fR 与检波后的视放带宽∆fV之比相差很大(雷达接收 机中∆fR/∆fV≈2);
2bPTSS b 1+ ≈ 1 + PTSS a a
代入(5―16)式,经配方整理,可得
2 2 KC KC ∆ f R2 A∆ fV = KT0 FR [ + 2 2 ]W ∆ f R + KC 2 f R ∆ fV − ∆ fV2 + 2 4 GR FR
PTSS
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
(5―21)
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
4. 检波前增益很高 A∆ fV 检波前增益很高, 2 2 GR FR 很小,切线信号灵敏度可按下式近似: 2 A∆ fV KC ∆ f R2 时, 当 ∆ fV ≤ ∆ f R ≤ 2∆ fV , 2 2 << 2∆ f R ∆ fV − ∆ fV2 +
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
图5―3 输入信号、噪声功率谱及放大器的幅频特性 (a)输入信号功率谱;(b)输入噪声功率谱; (c)放大器的幅频特性
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
因此,检波输出的噪声功率谱F(f)由下式给出:
γ2 ∆ fR 2 2 R [W0 ( ∆ f R − f ) + PS 0W0 ] 0 ≤ f ≤ 2 V F( f ) = 2 ∆ fR γ [W 2 ( ∆ f − f )] < f < ∆ fR 0 R 2 RV 2
雷达原理介绍ppt课件
的射频信号进行下变频以转化为视频信号（即中心频率等
于0）。正交解调接收机即可完成这样的下变频处理：
sm(t) = s(t) exp(-j2 f0t) 可见，正交解调处理将信号的中心频率降低了 f0 。
|s( f )|
s(t)
sm(t)
正交解 调前
exp(-j2 f0t)
0 |sm( f )|
f0
f
正交解
基本原理
发射系统 接收系统
目标
将雷达的接收信号与发射信号进行比较，就可 以获得目标的位置、速度、形状等信息，根据这些 信息，雷达进而可以完成对目标的检测、跟踪、识 别等任务。
基本原理
发射信号：
Tp
t
Tr
雷达发射周期性脉冲，记脉冲宽度为 Tp，重复周期为 Tr，雷达峰值功率（即脉冲期间的平均功率）为Pt，雷达 平均功率（即周期内的平均功率）为Pav，工作比（即脉冲 宽度与重复周期之比）为D。显然有：
SNR = Ps / Pn 显然SNR越高，目标回波就越显著，就越有利于信号分析。
发射功率
不考虑各种损耗，影响目标回波峰值功率Ps的因素有：
雷达发射峰值功率Pt、目标的雷达截面积（RCS） 、目
标与雷达的相对距离R。它们之间存在关系：
Ps= Pt /R4 是与雷达系统及环境有关的常数。若 过小或R过大，则
Tp
t
响应的 3dB宽度称为雷 达距离分辨率，它表征 了雷达将相邻目标区分 开的能力。若接收机没 有脉冲压缩，可用发射
与雷达相距r的目标回波相对于发射脉冲 脉宽Tp近似距离分辨率；
的延时 = 2r / c，c为电磁波的传播速度。 若有脉冲压缩，分辨率
那么，与雷达的相对距离差为r的两个
雷达原理第三版丁鹭飞精品PPT课件
设雷达发射功率为Pt, 雷达天线的增益为Gt, 则在自由空间
工作时, 距雷达天线R远的目标处的功率密度S1为
S1
PtGt
4R2
(5.1.1)
目标受到发射电磁波的照射, 因其散射特性而将产生散射回波。
散射功率的大小显然和目标所在点的发射功率密度S1以及目标 的特性有关。用目标的散射截面积σ(其量纲是面积)来表征其散
Pr
Si min
PtAr2 42Rm4 ax
PtG 22 (4 )3 Rm4 ax
(5.1.7)
第 5 章 雷达作用距离
或
1
Rmax
PtAr2
42
Si
min
4
1
Rmax
PtG 22 (4 )3 Si min
4
(5.1.8) (5.1.9)
式(5.1.8)、(5.1.9)是雷达距离方程的两种基本形式, 它表明了作 用距离Rmax和雷达参数以及目标特性间的关系。
第 5 章 雷达作用距离
5.2 最小可检测信号
5.2.1 典型的雷达接收机和信号处理框图如图5.2所示, 一般把检波
器以前(中频放大器输出)的部分视为线性的, 中频滤波器的特性 近似匹配滤波器, 从而使中放输出端的信号噪声比达到最大。
第 5 章 雷达作用距离
Si min
kT0BnF
n
S N o min＝Do
Pr
Ar S2
PtGtA (4R2 )2
(5.1.4)
第 5 章 雷达作用距离
由天线理论知道, 天线增益和有效面积之间有以下关系:
G
4A 2
式中λ为所用波长, 则接收回波功率可写成如下形式:
Pr
PtGtGr2 (4 )3 R4
《雷达原理与系统》PPT课件
W
G 发射天线增益
倍
Ar 接收天线有效面积（孔径）m2
工作波长 m
目标的雷达截面积 m2
R 雷达与目标之间的距离 m
Pr min 接收机灵敏度 W
未考虑因素：大气衰减与路径（多精径选，课件曲p率pt），目标特性与起伏
9
1.1 雷达的任务
举例：
某雷达发射脉冲功率为200KW，收发天线增益为30dB，波长0.1m，抗研究所 2014年2月
精选课件ppt
1
主要内容
1、绪论
2、雷达发射机
3、雷达接收机
4、雷达终端显示器与录取设备
5、雷达作用距离
6、目标距离的测量
7、目标角度的测量
8、目标速度的测量
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2
主要内容
9、连续波雷达 10、脉冲多普勒雷达 11、相控阵雷达 12、数字阵列雷达 13、脉冲压缩雷达 14、双基地雷达 15、合成孔径雷达
收发信号载波频率的差（多卜勒频率）
举例：
fd
ttrt2Vr
2t
tr 2R0Vrt c
频率为10GHz的雷达，当目标径向速度为300m/s时，其多卜勒频率为
c f3 1 1 18 0 H m 0 0/s z0 .0m 3 ,fd2 0 3 .0m m 0 3 /s 0 2K 0Hz
精选课件ppt
8
灵敏度为-110dBm，不考虑大气损耗等，试求其对=1m2目标的最大作用
距离
1
Rm
ax
2
105 1032 0.12
4 3 1014
1
4
1
2 1023
4 3
4
100.786km
精选课件ppt
雷达基本工作原理ppt课件
3 对方位分辨率和测方位精度的关系
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
29
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
脉冲宽度越大，能量越大，作用距离越大
2 对最小作用距离的关系
固定距标圈 荧光屏边缘
10
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δ t: 往返于天线与目标的时间, C: 电磁波在空间传播速度3×108m/s。
R
=
1 C
×Δ
t
2
2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描.
11
2 雷达基本组成
微波传输线 发射脉冲
发射机
天线
回波 T/R
触发器
接收机
电源
测 (2)
无视线限制
测量目标参数 距离，方位，速度，航向...
导航 (1) 避碰
(2) 定位
7
雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动 船桥系统是未来主要的导航系统
8
1.3雷达考核内容
雷达结构及其工作原理 雷达影像失真的特点及其产生原因 影响雷达正常观测的诸要素 雷达测距/测方位 雷达定位与导航 雷达航标
28
5.1 工作波长对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
正常天气观测较小的物标时，3cm雷达的rmax要比10cm的大 雨雪天，则10cm雷达的rmax要比3cm雷达的大得多
2 对距离分辨率和测距精度的关系
工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短，有 利于缩短脉冲宽度，提高距离分辨率
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
29
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
脉冲宽度越大，能量越大，作用距离越大
2 对最小作用距离的关系
固定距标圈 荧光屏边缘
10
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δ t: 往返于天线与目标的时间, C: 电磁波在空间传播速度3×108m/s。
R
=
1 C
×Δ
t
2
2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描.
11
2 雷达基本组成
微波传输线 发射脉冲
发射机
天线
回波 T/R
触发器
接收机
电源
测 (2)
无视线限制
测量目标参数 距离，方位，速度，航向...
导航 (1) 避碰
(2) 定位
7
雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动 船桥系统是未来主要的导航系统
8
1.3雷达考核内容
雷达结构及其工作原理 雷达影像失真的特点及其产生原因 影响雷达正常观测的诸要素 雷达测距/测方位 雷达定位与导航 雷达航标
28
5.1 工作波长对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
正常天气观测较小的物标时，3cm雷达的rmax要比10cm的大 雨雪天，则10cm雷达的rmax要比3cm雷达的大得多
2 对距离分辨率和测距精度的关系
工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短，有 利于缩短脉冲宽度，提高距离分辨率
《雷达基本工作原理》PPT课件(2024)
雷达抗干扰与隐身技术探讨
2024/1/28
15
常见干扰类型及抗干扰措施
有源干扰
通过发射与雷达信号相似的干扰信号，使雷达难以区分目标 回波和干扰信号。
2024/1/28
无源干扰
利用反射、散射等方式，使雷达信号偏离目标或产生虚假目 标。
16
常见干扰类型及抗干扰措施
01
02
03
信号处理技术
采用先进的信号处理技术 ，如脉冲压缩、动目标检 测等，提高雷达抗干扰能 力。
2024/1/28
雷达定义
利用电磁波的反射原理进行目标 探测和定位的电子设备。
发展历程
从20世纪初的萌芽阶段到二战期 间的广泛应用，再到现代雷达技 术的不断创新和发展。
4
雷达应用领域及重要性
应用领域
军事、民用航空、气象、海洋监测、 地质勘探等。
重要性
在各个领域发挥着不可替代的作用， 如保障国家安全、提高航空安全、预 测天气变化等。
强化信号处理部分
信号处理是雷达技术的核心，建议增加相关 课时和实验，深入讲解信号处理技术。
2024/1/28
33
课程安排建议和拓展学习资源推荐
• 引入新技术：随着科技的发展，新型雷达技术不断涌现，建议课程中加入新型雷达技术的介绍和 讨论。
2024/1/28
34
课程安排建议和拓展学习资源推荐
2024/1/28
02
在安检、反恐、生物医学等领域 具有潜在应用价值。
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30
06
总结回顾与课程安排建议
2024/1/28
31
关键知识点总结回顾
雷达基本概念
雷达是一种利用电磁波进行探测和测 距的电子设备，广泛应用于军事、民 用等领域。
第五章 雷达作用距离-修改解读
KT0BnFn
检波器
检波后积累
检测装置
► 信噪比表示的雷达方程
检测门限
由
则
灵敏度
可得，
识别系数M
min
作用距离
灵敏度
min
检测因子
在接收机匹配滤波器输出端（检波器输入端）测量的信号噪声 功率比值。表示检测目标信号所需的最小输出信噪比称为D 0
► D0表示的雷达方程
带宽校正因子
雷达各部分损耗 引入的损失系数
第五章 雷达作用距离
作用距离是雷达的重要性能指标之一，它决定了雷达 能在多大的距离上发现目标。 作用距离的大小取决于雷达本身的性能，其中有发射 机、接收系统、天线等分机参数，同时又和目标的性 质及环境因素有关。
第一节 雷达方程
雷达作用距离方程，表征雷达作用距离和发射机、接收系 §5.1.1 基本雷达方程 统、天线分机参数以及目标的性质、环境因素等的关系 距离R 处任一点的雷达发射信号功率密度： 考虑到定向天线增益G： 目标散射截面积设为σ，则其接收的功率为σS1 以目标为圆心，雷达处散射的功率密度：
第三节 积累对作用距离的改善
► 积累的作用：增加信号功率，提高检测性能 ► 积累的方法：相干积累，非相干积累
相干积累
在检波前完成，亦称检波前积累或中频 M个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的M倍 积累，相干积累要求信号间有严格的相 位关系，即信号是相干的。
非相干积累
M个脉冲的视频理想积累对信噪比的改善为原来的 M～M倍之间
§5.3.1 积累效果
► 相干积累
1
原因：信号功率增大M 2 倍，噪声功率增大M 倍
► 非相干积累
,
1
积累效率
► 积累对作用距离的改善
检波器
检波后积累
检测装置
► 信噪比表示的雷达方程
检测门限
由
则
灵敏度
可得，
识别系数M
min
作用距离
灵敏度
min
检测因子
在接收机匹配滤波器输出端（检波器输入端）测量的信号噪声 功率比值。表示检测目标信号所需的最小输出信噪比称为D 0
► D0表示的雷达方程
带宽校正因子
雷达各部分损耗 引入的损失系数
第五章 雷达作用距离
作用距离是雷达的重要性能指标之一，它决定了雷达 能在多大的距离上发现目标。 作用距离的大小取决于雷达本身的性能，其中有发射 机、接收系统、天线等分机参数，同时又和目标的性 质及环境因素有关。
第一节 雷达方程
雷达作用距离方程，表征雷达作用距离和发射机、接收系 §5.1.1 基本雷达方程 统、天线分机参数以及目标的性质、环境因素等的关系 距离R 处任一点的雷达发射信号功率密度： 考虑到定向天线增益G： 目标散射截面积设为σ，则其接收的功率为σS1 以目标为圆心，雷达处散射的功率密度：
第三节 积累对作用距离的改善
► 积累的作用：增加信号功率，提高检测性能 ► 积累的方法：相干积累，非相干积累
相干积累
在检波前完成，亦称检波前积累或中频 M个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的M倍 积累，相干积累要求信号间有严格的相 位关系，即信号是相干的。
非相干积累
M个脉冲的视频理想积累对信噪比的改善为原来的 M～M倍之间
§5.3.1 积累效果
► 相干积累
1
原因：信号功率增大M 2 倍，噪声功率增大M 倍
► 非相干积累
,
1
积累效率
► 积累对作用距离的改善
雷达技术 第五章 雷达作用距离15-20
Rmax
PG t t Gr 3 (4 ) kT B F D 0 n n 0
2 1/4
1/4
, D0
1/4
Pd 50%, Pfa 106 , D01 11dB Rmax1 1 D02 , Rmax 2 2 D01 Pd 90%, Pfa 1012 , D02 15.5dB Rmax1 300km, 1 2, 2 40,
第5章 雷达作用距离
5.1 雷达方程
5.2 最小可检测信号
5.3 脉冲积累对检测性能的改善
5.4 目标截面积及其起伏特性
5.5 系统损耗
5.6 传播过程中各种因素的影响
5.7 雷达方程的几种形式
1
研究雷达作用距离的实际意义
1.雷达方程能表示当雷达参数或环境特性发生
变化时对雷达作用距离变化的规律；
N
tK T
K 1 TK K 1 N K
1 B
(tK )平均 1 (TK )平均 T fa B
TK＋ 1 tK＋ 1
1 T fa lim N N
大or小？
T
K 1
N
K
虚警数
tK＋ 2
噪声电压的包络
tK UT 门限电压
门限
n f 1 Pfa
噪声电压 平 均 值 时间
识别系数，目标检测
Si min kT0 Bn Fn D0
S 检测因子 D0 N o
p fa , pd
16
5.2 最小可检测信号
多数现代雷达利用统计判决方法来实现信号检测,此时, 检 测目标信号所需的最小输出信噪比称之为检测因子 (Detectability Factor)Do, 即
雷达对抗原理第5章 雷达侦察作用距离和截获概率
U s1 2U n U n s K 2 cU n e U n se
(5-7)
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率 信号功率与其电压具有如下关系:
U U
n se
ne
R V Pn s R V Pn
U s R V Ps
代入式(5-7)，转换成功率关系, 可得
视放输出的信号功率Ps为
Ps
2
4RV
Ps20
(5-5)
噪声电压峰值与有效值之比为常数Kc(峰值系数)。假设有、 无信号时的噪声电压峰值分别为Un+s、Un，则噪声峰值与有 效值U(n+s)e、Une的关系分别为
Uns KcUnse
Un
KcUne
(5-6)
在切线灵敏度状态下的信号电压Us为
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率 图5-5 单个脉冲线性检波时检测概率和所需信噪比的关系曲线
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.2 侦察作用距离
5.2.1 侦察方程
在忽略大气传播衰减、系统损耗、地面和海面反射等因
素影响的情况下，假设雷达与雷达侦察机的相对位置和空间
波束互指，如图5-6所示，则经过侦察接收天线输出的雷达
图5-1 切线灵敏度示意图
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.1.2 P TSS的分析计算 侦察接收机对雷达信号的接收处理大部分是处于非匹配处理
状态，许多侦察接收机在检波前的带宽ΔfR远大于检波后的带宽 ΔfV，而且有些侦察接收机在检波前的增益严重不足，以至于视 频放大器的噪声对系统的影响不能忽略。因此不能直接采用窄带 接收机的灵敏度分析计算，需要另外推演侦察接收机在上述情况 下的PTSS，再将结果推广到其它情况。
雷达原理ppt课件
l 波形条件――信号调制参数在侦察设备的检 测能力之内。
雷达干扰的基本原理
雷达发射
传播
目标
雷达接收
空间
干扰机
雷达干扰的机理和途径：
l 破坏电波传播路径
l 产生干扰信号进入雷达接收机，破坏 目标检测
l 减小目标的雷达截面积
雷达对抗的主要技术特点
1) 宽频带、大视场 雷达侦察系统的频率覆盖范围为：10～40GHz， 75~140GHz 具备陆、海、空、天全空域、全方位、全高度 的对抗能力 2) 瞬时信号检测、测量和高速信号处理 适应传统脉冲雷达、捷变频雷达、低辐射雷达 信号的检测与识别能力，对雷达参数的测量实时 完成，信号的处理必须是高速实现。
雷达干扰的分类
按作用原理分 遮盖性干扰
在雷达接收机中，干扰与目标回波叠 加在一起，使雷达难以从中检测目标信 息。 欺骗性干扰 在雷达接收机中，干扰与目标回波难以 区分，以假乱真，使雷达不能正确检测 目标信息。
雷达干扰的分类
按雷达、目标、干扰机相对位置分
远距离支援干扰(SOJ)，干扰机远离目标，通过 辐射强干扰信号掩护目标，一般为遮盖性干扰，干 扰雷达旁瓣。
雷达 侦察 设备
干扰 决策
资源 管理
干扰 资源库
功率 合成
波束 形成
国外电子战装备技术发展现状与趋势
由于美国是当今世界最发达国家，其技术水平 代表了当今世界的最高水平，因此这里重点介绍 有关美国的电子战装备技术的发展现状与趋势。
美军“2010年联合设想”是其确定其装备技术 发展方向和未来高技术作战的基本出发点。以信 息技术为核心的高技术迅猛发展而引发的这场新 军事革命，将改变21世纪初叶的战场格局，并给 未来高技术局部战争带来深刻而深远的影响。为 了赢得高技术战争，迎接和推动新军事革命，美 国军方提出了“2010年联合设想”，为其武装部 队的发展，提供了作战标准，成为其三军设想的 基础。
雷达原理及系统课件：第5章雷达作用距离
检测准则
降低门限的缺点：只要有噪声存在，其尖峰超过门限 电平的概率增加，虚警相应增加。 门限检测采用奈曼-皮尔逊准则：在给定的信噪比条件 下，在满足一定的虚警概率时的发现概率最大，或者 漏警概率最小。
§5.2.2 检测性能和信噪比
由： Pd＋Pla＝1， Pan＋Pfa＝1 雷达信号的检测性能由其发现概率Pd和 虚警概率Pfa定义
Pd
VT
pd (r)dr
VT
r
2
exp
r2
2
A2
2
I0
rA
2
dr
P137，图5-7
Pfa P(VT
r )
VT
r
2
exp
r2
2 2
dr
exp
VT 2
2 2
虚警概率Pfa一定，门限电平VT随之确定
结论： 门限电平VT一定时，发现概率Pd随信噪比增大而增大 信噪比一定时，虚警概率Pfa越小（VT越高），Pd越小
1 Pfa
发现概率Pd
振幅为A的正弦信号同高斯噪声一起输入到中频滤波器 设信号的频率是中频滤波器的中心频率fIF，则包络检 波器的输出包络的概率密度函数为：
pd
(r)
r
2
exp
r2
2
A2
2
I0
rA
2
r0
式中
I0 (z)
n0
z2n 22n n! n!
设置门限电平VT，发现概率Pd（r超过门限的概率）为：
门限
输出包络超 过门限，认 为目标存在
§5.2.2 门限检测
信号是否超出门限判断目标有无的四种情况
发现：存在目标，判为目标－－－－－－－Pd 漏报：存在目标，判为无目标－－－－－－Pla 正确不发现：不存在目标，判为无目标－－Pan 虚警：不存在目标，判为目标－－－－－－Pfa
雷达原理--第5章
1/ 4
4、跟踪雷达方程
1/ 4
Rmax
M=1
M=5
M=10
M=20
M=50
M=100
M=200
M=1000
§5.4 系统损耗
雷达方程：
Rmax = [ ( 4π )3 KT B F D C L ]
0 n n 0 B
Pt Gt G r σλ 2
1 4
其中，L表示雷达个部分损耗引入的损失 系数，L大于1，用正分贝数来表示。 引起损耗的因素包括：波导传输损耗、接 收机失配损耗、天线波束形状损耗、 操纵 员损耗、设备工作不完善损耗。
1：存在目标时判为有目标，这是一 种正确判断，称为发现，其概率称为发现 概率 2：存在目标时判为无目标，这是错 误判断，称为漏报，其概率称为漏报概率 3：不存在目标时判为无目标，称为 正确不发现，其概率称为正确不发现概率 4：不存在目标时判为有目标，称为 虚警，这也是错误判断，其概率称为虚警 概率
§5.3 脉冲积累 对检测性能的改善
二 地面或水面反射 对作用距离的影响
地面或水面的反射是雷达电波在非自由 空间传播时的一个最主要影响。
作业一 某雷达系统，已知： Pt=100Kw，τ=2μS，fr=400Hz，fc=10GHz，φA=1.2m， θ0.5=2°，收发共用天线，天线扫描速度νt=6转/分钟， Simin=-107dBm ， 噪 声 系 数 Fn=1.5 ， 接 收 机 失 配 损 失 Cb=0.56dB，雷达总的损耗L=3.5+1.6+2=7.1dB，求： 〈1〉理想无耗最大作用距离； 〈2〉当雷达仰角为5°时，最多可能的脉冲积累数； 〈3〉考虑失配损失和损耗时，雷达的最大作用距离； 〈4〉当电波衰减系数δ=0.01dB/km时的雷达最大作用距离 ，并估计现在大约是什么样的气象条件？ 〈5〉当Pf=10e-3时，检测概率Pd=? 〈6〉计算M=20个脉冲相参积累后的检测性能； 〈7〉当Pf=10e-8，Pd=0.999，M=20，距离可增大到多少；
4、跟踪雷达方程
1/ 4
Rmax
M=1
M=5
M=10
M=20
M=50
M=100
M=200
M=1000
§5.4 系统损耗
雷达方程：
Rmax = [ ( 4π )3 KT B F D C L ]
0 n n 0 B
Pt Gt G r σλ 2
1 4
其中，L表示雷达个部分损耗引入的损失 系数，L大于1，用正分贝数来表示。 引起损耗的因素包括：波导传输损耗、接 收机失配损耗、天线波束形状损耗、 操纵 员损耗、设备工作不完善损耗。
1：存在目标时判为有目标，这是一 种正确判断，称为发现，其概率称为发现 概率 2：存在目标时判为无目标，这是错 误判断，称为漏报，其概率称为漏报概率 3：不存在目标时判为无目标，称为 正确不发现，其概率称为正确不发现概率 4：不存在目标时判为有目标，称为 虚警，这也是错误判断，其概率称为虚警 概率
§5.3 脉冲积累 对检测性能的改善
二 地面或水面反射 对作用距离的影响
地面或水面的反射是雷达电波在非自由 空间传播时的一个最主要影响。
作业一 某雷达系统，已知： Pt=100Kw，τ=2μS，fr=400Hz，fc=10GHz，φA=1.2m， θ0.5=2°，收发共用天线，天线扫描速度νt=6转/分钟， Simin=-107dBm ， 噪 声 系 数 Fn=1.5 ， 接 收 机 失 配 损 失 Cb=0.56dB，雷达总的损耗L=3.5+1.6+2=7.1dB，求： 〈1〉理想无耗最大作用距离； 〈2〉当雷达仰角为5°时，最多可能的脉冲积累数； 〈3〉考虑失配损失和损耗时，雷达的最大作用距离； 〈4〉当电波衰减系数δ=0.01dB/km时的雷达最大作用距离 ，并估计现在大约是什么样的气象条件？ 〈5〉当Pf=10e-3时，检测概率Pd=? 〈6〉计算M=20个脉冲相参积累后的检测性能； 〈7〉当Pf=10e-8，Pd=0.999，M=20，距离可增大到多少；
雷达技术 第五章 雷达作用距离15-20
最大作用距离方程 用信噪比表示
Rmax PG t 3 (4 ) Si min
2 2 1/4
PG t 3 (4 ) kT0 Bn Fn S N o min
2 2
1/4
最大作用距离方程 用检测因子表示
Rmax PG t t Gr 3 (4 ) kT0 Bn Fn D0
第5章 雷达作用距离
5.1 雷达方程
5.2 最小可检测信号
5.3 脉冲积累对检测性能的改善
5.4 目标截面积及其起伏特性
5.5 系统损耗
5.6 传播过程中各种因素的影响
5.7 雷达方程的几种形式
1
研究雷达作用距离的实际意义
1.雷达方程能表示当雷达参数或环境特性发生
变化时对雷达作用距离变化的规律；
Er S D0 N 0 o min N o min
定义：Do是在接收机匹配滤波器输出端(=检波器输入端)单个脉 冲达到所需检测性能的最小信号噪声功率比值。
发现概率Pd 虚警概率Pfa 单脉冲和多脉冲 信噪比哪个大？
5.3脉冲积累
17
5.2 最小可检测信号
Rmax
PG t t Gr 3 (4 ) kT B F D 0 n n 0
2 1/4
1/4
, D0
1/4
Pd 50%, Pfa 106 , D01 11dB Rmax1 1 D02 , Rmax 2 2 D01 Pd 90%, Pfa 1012 , D02 15.5dB Rmax1 300km, 1 2, 2 40,
5.1 雷达方程
P2 点目标 S1
Rmax PG t 3 (4 ) Si min
2 2 1/4
PG t 3 (4 ) kT0 Bn Fn S N o min
2 2
1/4
最大作用距离方程 用检测因子表示
Rmax PG t t Gr 3 (4 ) kT0 Bn Fn D0
第5章 雷达作用距离
5.1 雷达方程
5.2 最小可检测信号
5.3 脉冲积累对检测性能的改善
5.4 目标截面积及其起伏特性
5.5 系统损耗
5.6 传播过程中各种因素的影响
5.7 雷达方程的几种形式
1
研究雷达作用距离的实际意义
1.雷达方程能表示当雷达参数或环境特性发生
变化时对雷达作用距离变化的规律；
Er S D0 N 0 o min N o min
定义：Do是在接收机匹配滤波器输出端(=检波器输入端)单个脉 冲达到所需检测性能的最小信号噪声功率比值。
发现概率Pd 虚警概率Pfa 单脉冲和多脉冲 信噪比哪个大？
5.3脉冲积累
17
5.2 最小可检测信号
Rmax
PG t t Gr 3 (4 ) kT B F D 0 n n 0
2 1/4
1/4
, D0
1/4
Pd 50%, Pfa 106 , D01 11dB Rmax1 1 D02 , Rmax 2 2 D01 Pd 90%, Pfa 1012 , D02 15.5dB Rmax1 300km, 1 2, 2 40,
5.1 雷达方程
P2 点目标 S1
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检测准则
降低门限的缺点：只要有噪声存在，其尖峰超过门限 电平的概率增加，虚警相应增加。 门限检测采用奈曼-皮尔逊准则：在给定的信噪比条件 下，在满足一定的虚警概率时的发现概率最大，或者 漏警概率最小。
§5.2.2 检测性能和信噪比
由： Pd＋Pla＝1， Pan＋Pfa＝1 雷达信号的检测性能由其发现概率Pd和 虚警概率Pfa定义
门限
输出包络超 过门限，认 为目标存在
§5.2.2 门限检测
信号是否超出门限判断目标有无的四种情况
发现：存在目标，判为目标－－－－－－－Pd 漏报：存在目标，判为无目标－－－－－－Pla 正确不发现：不存在目标，判为无目标－－Pan 虚警：不存在目标，判为目标－－－－－－Pfa
显然 Pd＋Pla＝1， Pan＋Pfa＝1
第五章 雷达作用距离
第一节 雷达方程
§5.1.1 基本雷达方程
距离R 处任一点处的雷达发射信号
功率密度：S1
Pt
4 R2
考虑到定向天线增益Gt：
目标的雷达散射面积
S1
PtGt
4 R2
目标接收到的功率： S1
以目标为圆心，雷达处散射的功率密度：
雷达收到功率：Pr
Ar S2
PtGt Ar (4 )2 R4
S2
S1 4 R2
4 R2
PtG
4 R2
雷达天线接收面积
接收功率Pr 为接收机最小检测功率Simin 最大测量距离
1
Rmax
PtGt Ar (4 )2 Simin
4
当接收功率为接收机最小检测功率Simin时 Rmax
收发不同天线时，最大作用距离
1
Rmax
PtGt Ar (4 )2 Simin
灵敏度
Si min
kT0 Bn Fn
S N
o min
信噪比的接收信号能量表示形式
简单矩形脉冲： 能量 功率 脉冲宽度
S S S Er
N N0 Bn N0 N0
检测因子
噪声功率谱密度
D0
S N
o min
Er N0
o min
S N
o min
Er N0
o min
检测目标信号所需的最小输出信噪比
PtG2 2 (4 )3 Simin
4
Pt A2 4 2Simin
4
A G2 4
R4max ∝1/λ2
天线面积不变时，波长λ增加天线增益下降，Rmax下降；天 线增益不变时，波长λ增加要求天线面积增加，天线有效面 积增加→ Rmax增加。
总结：
基本雷达方程给出了作用距离和各参数间的定量关系， 但由于未考虑设备的实际损耗和环境因素，且目标有效反 射面积σ和最小可检测信号Simin不能准确预定，因此仅用来 作估算的公式，考察各参数对作用距离的影响。
➢ 接收仅为回波信号，任何微弱信号都可被检测 ➢ 接收=回波+噪声(干扰) ，微弱信号检测困难
噪声是限制微弱信号检测的基本因素 雷达检测取决于信噪比 首先决定可靠检测的信噪比要求
§5.2.1 最小可检测信噪比
Simin
Si min Ni
匹配接收机
So No
min
检波器
检波后积累
检测装置
D0表示的雷达方程
1
1
Rmax
PtG2 2 (4 )3 Simin
4
(4
)3
PtG2
kT0 Bn Fn
2
(S
4
N )omin
1
1
Rmax
(4
PtG2 2
)3 kT0BnFn
D0
4
4
Pt A2
2kT0 Bn Fn
D0
4
能量形式的雷达方程
1
1
Rmax
EtG2 (4 )3 kT0
2
Fn D0
4
Pt A2 4 2kT0BnFnD0
4
接收检测系统方框图
将积累输出与某一 门限电压比较
Simin
Si min Ni
匹配接收机
So No
min
检出信号包络
检波器
检波后积累
检测装置
KT0Bn
在中频部分对单个脉冲 信号进行匹配滤波
对检波后的n个脉 冲进行加权积累
KT0Bn
信噪比表示的雷达方程
门限
F Si Ni 灵敏度 So No
Si
FNi
So No
FkT0 Bn
So No
Simin
FkT0 Bn
So No
min
识别系数M
1
1
RmaxBiblioteka PtG2 2 (4 )3 Simin
4
(4
)3
PtG2
kT0 Bn Fn
2
(S
4
N )omin
4
收发同天线时
Ar At A
Gr Gt G
1
1
Rmax
PtG2 2 (4 )3 Simin
4
Pt A2 4 2Simin
4
A G2 4
雷达实际作用距离受目标后向散射截面积σ、 Simin、噪声和 其他干扰的影响，具有不确定性，服从统计学规律。
R4max∝λ2
1
1
Rmax
虚警概率Pfa
接收机中放上的噪声通常是宽带高斯噪声，其概率密度
函数：
p(v)
1
2
exp
v2
2 2
高斯噪声通过窄带中频滤波器（带宽<<噪声中心频率）
后加到包络检波器，输出噪声电压包络振幅的概率密度
函数：
p(r)
r
2
exp
r2
2 2
r0
设置门限电平VT，则Pfa（噪声包络超 过门限的面积）即虚警概率：
Pfa P(VT
r )
VT
r
2
exp
r2
2 2
dr
exp
VT 2
2 2
当噪声分布函数一定时，虚警大小完全取决于门限
散射总功率 照射功率密度
4 *
返回接收机每单位立体角内的回波功率 入射功率密度
➢ 在远场条件（平面波照射的条件）下，目标处每单 位入射功率密度在接收机处的单位立体角内产生的 反射功率乘以4π。
➢ 导电良好、各向同性的金属球σ=球体几何投影面积。 ➢ 外形复杂的实际目标，不同照射方向有不同的σ值。
习题
雷达在噪声和其他干扰背景下检测目标，同时，复杂目 标的回波信号本身存在起伏，因此，接收机输出的是一个 随机量。雷达作用距离也不是一个确定值而是统计量，通 常只在概率意义上讲，当虚警概率（如10-6）和发现概率 （如90%）给定时的作用距离是多大。
§5.1.2 目标的雷达截面积
目标的雷达截面积定义： 实际测量：
设单基地雷达目标距离为R0 ，当标准金属圆 球（截面积为σ）置于目标方向离雷达R0 /2处 时，目标回波的平均强度正好与金属球的回波 强度相同，试求目标， 的雷达横截面积。
解：
Pr
PtG2 2 (4 )3 R0 2
4
PtG2 2 t (4 )3 R04
t
R04
R0 24
16
第二节 最小可检测信号