2011雷达原理及系统第1章绪论[1]
雷达原理基础
雷达原理基础第1章绪论1．1 历史回顾1．2 电磁波基本理论1．3 雷达原理1．4 雷达基本组成和工作过程1．5 雷达系统的基本组成1．6 雷达系统类型1．6．1 一次雷达和二次雷达1．6．2 单基地雷达、双基地雷达和MIMO雷达1．6．3 搜索雷达与跟踪雷达1．6．4 连续波雷达和脉冲雷达1．6．5 其他分类方式注释和参考文献第2章雷达基本原理2．1 引言2．2 检测2．3 测距2．3．1 距离模糊2．3．2 距离分辨率2．4 测速2．5 目标位置测量2．6 反射率特征和成像习题第3章雷达方程3．1 雷达方程基本形式3．2 脉冲雷达方程3．2．1 低PRF雷达的信噪比3．2．2 高PRF雷达的信噪比3．3 搜索雷达方程3．4 跟踪雷达方程3．5 双基地雷达方程3．6 脉冲压缩雷达方程3．7 雷达干扰方程3．7．1 自卫式干扰3．7．2 远距离支援干扰3．8 二次雷达方程习题第4章目标和干扰4．1 引言4．2 雷达散射截面积4．2．1 球体的雷达散射截面积4．2．2 圆柱体的雷达散射截面积4．2．3 平板的雷达散射截面积4．2．4 角反射器的雷达散射截面积4．2．5 偶极子天线的雷达散射截面积4．2．6 复杂目标的雷达散射截面积4．3 雷达散射截面积起伏和统计模型4．4 雷达杂波4．4．1 面杂波4．4．2 体杂波4．4．3 点（离散）杂波4．5 杂波统计分布4．6 杂波谱4．7 雷达接收机噪声4．7．1 系统的噪声系数和有效噪声温度4．7．2 吸收网络的噪声温度4．7．3 系统的总有效噪声温度4．8 系统损耗4．8．1 设计损耗4．8．2 操作损耗4．8．3 传播损耗习题参考文献第5章雷达波的传播5．1 引言……第6章连续波雷达第7章动目标显示雷达和脉冲多普勒雷达第8章脉冲压缩雷达第9章合成孔径雷达第10章跟踪雷达第11章孔径天线和相控阵天线第12章雷达高度测量与测高仪第13章雷达电子战第14章超视距雷达第15章二次监视雷达附录部分习题答案。
雷达原理与系统教学讲义
雷达原理与系统教学
三、测速原理
当目标相对于RD运动后，出现△fD(回 波相对于发射ft 的频率偏移)，此时， 目标相对于RD的径向速度为：
角度采用度或密位表示, 其关系为：360度=6000密位 1度=16.7 密位 国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为：
1弧度=57度= 1000毫弧度 1毫弧度=0.057度
雷达原理与系统教学
注意：关于真北的概念及三北方向*
我国通用的标准方向有真子午线方向、 磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称 为真北方向、磁北方向和轴北方向， 即三北方向。
雷达原理与系统教学
3．坐标纵轴方向：
在高斯平面直角坐标系中 ， 其每一投影带中央子午线的 投影为坐标纵轴方向，即轴 北方向。若采用假定坐标系 则坐标纵轴方向为标准方向 。 在同一投影带内，各点的坐 标纵轴线方向是彼此平行的 。
雷达原理与系统教学
三北之间的关系*
+δ –γ
α
β A
1
2
三种方位角之间的关系
A=β+δ A=α+λ α=β+δ+λ
+δ –γ
α
β A
1
2
三种方位角之间的关系
雷达原理与系统教学
真北是通过地面或图面上某点指向北地 极的方向，即经线（亦称子午线）所指 的北，磁北则是通过地面或地图上某点 指向北磁极的方向，由于磁极与地极并 不完全一致，所以磁北方向与真北方向 常有一定的夹角。这个夹角叫做磁偏角。
雷达原理及系统课件：hotz-雷达系统-第一章
脉冲雷达的最大无模糊距离：Rmax=cTr/2
发射脉冲串波形时可能产生速度模糊 脉冲雷达的最大无模糊多普勒：fdmax=fr/2
10
2020/4/29
常见雷达波形介绍
两大类脉冲串波形：相参脉冲串和非相参脉冲串
A.源正弦波 B.相参脉冲串 C.非相参脉冲串
11
2020/4/29
第一章 雷达系统基础
1.1 常见雷达波形 1.2 雷达信号模糊函数
1
2020/4/29
背景
发射机 收发开关
天线
目标
终端 显示
信号 处理
接收机
R
雷达依赖天线向空间辐射电磁波，并接收由目标散 射的电磁波，以确定目标的存在。
雷达发射的电磁波具有一定的形式：连续波或脉冲 串，单频的或调频、调幅或相位编码的
27
分辨力
2020/4/29
距离模糊函数与距离分辨率
时延分辨常数 的频域形式
的自相关函数
：信号的自相关函数和功率谱是一对傅立叶变换对 ：帕斯瓦尔关系式
频域形式为：
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2020/4/29
距离模糊函数与距离分辨率
有效相关带宽定义：
★有效域 : 反映了
的能力
频域 ：反映了
1(均匀谱)
宽的有效相关带宽反映高距离分辨力
30
2020/4/29
速度模糊函数与速度分辨率
速度分辨问题描述
A、B相对雷达距离相同
fd
fd'
fd
f
' d
fd
只有径向速度差vr 多普勒频移
A
以目标A为基准，则：
fd
2vr
B
雷达原理
4
雷达原理
2.4 固态发射机
• 固态发射机发展概况和特点
– 逐步替代常规微波电子管发射机，优点如下 • 寿命长、可靠性高 • 体积小、重量轻 • 工作频带宽、效率高 • 系统设计和运用灵活、维护方便, 成本较低
– 平均功率大而峰值功率受限，适用于高工作比 雷达，如连续波雷达
– 在 UHF ~ L 波段发展较快
• 雷达的基本概念
– 利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有辐射 来探测目标，获取目标空间坐标、速度、特征 等信息的一种无线电技术，相应的设备称为雷 达站或雷达机，简称雷达
– 二次辐射：反射（单基地）、散射（多基地）
– 转发：二次雷达（导航）
– 固有辐射：通信及雷达信号（被动/无源）、随 机热运动电磁辐射（导引头）
雷达原理
1.1 雷达的概念
• 雷达信号处理
– 目标信号总是被淹没于 杂波（+干扰）+ 噪声
的背景中 – 杂波及干扰强度往往超过目标信号的千万倍 – 信号处理作用
• 增强待测目标信噪比，提取目标参数 • 抑制杂波和干扰信号
雷达原理
1.2 雷达探测原理
• 雷达回波中的可用信息
– 斜距 R （ Rmax 可由雷达方程估算）
• 总效率
– 发射机输出功率与其输入总功率之比 – 对主振放大式发射机应改善输出级的效率
雷达原理
2.2 雷达发射机电性能指标
• 信号形式（调制形式）
– 不同信号形式对发射机的要求各异
波形 简单脉冲 脉冲压缩 高工作比多卜勒
调制类型 矩形调幅
线性调频、相位编码 矩形调幅
工作比（占空比）% 0.01 ~ 1 0.1 ~ 10 30 ~ 50
雷达原理及系统课件：hotz-雷达系统-第一章
PART 06
Hotz-雷达系统的性能评 估
雷达系统性能指标
探测距离
指雷达能够探测到的 最远距离，通常以千 米为单位。
分辨率
指雷达区分两个相邻 目标的能力，通常以 角度、距离和速度来 表示。
精度
指雷达测量目标参数 的准确性，包括位置、 速度和姿态等。
抗干扰能力
指雷达在面对各种干 扰信号时的性能表现， 包括压制式干扰和欺 骗式干扰。
系统集成
将多个雷达系统集成在一起，实现信息共享和协同探测 ，提高整体性能。
ABCD
软件优化
通过改进雷达系统的信号处理算法，提高其抗干扰能力 和可靠性。
应用拓展
将Hotz-雷达系统应用于更多领域，如无人驾驶、无人机 侦察等，以满足不同需求。
WENKU DESIGN
WENKU DESIGN
2023-2026
目标跟踪与定位
目标跟踪算法
采用跟踪算法对检测到的目标进行连续跟踪，记录目标的运动轨迹。
数据关联与滤波
利用数据关联算法和滤波算法，对跟踪数据进行处理，减小测量误差 和干扰因素的影响。
目标定位
根据多个接收站接收到的信号，采用定位算法计算出目标的精确位置。
系统性能评估
根据实际应用需求，对Hotz-雷达系统的性能进行评估，包括探测距 离、定位精度、跟踪稳定性等指标。
天线
定向发送和接收电 磁波。
控制单元
控制雷达系统的运 行和操作。
Hotz-雷达系统的特点与优势
高精度测距和测速
利用电磁波的往返时间，计算 出目标物体的距离和速度。
抗干扰能力强
采用特定的编码和调制方式， 有效降低干扰的影响。
实时性强
2011雷达原理及系统第1章绪论[1]
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原始视频， 或经过处理的信息
控制天线转动
消除不需要的信号及干扰,通过 或加强由目标产生的回波信号
3
发射机： 产生辐射所需强度的脉冲功率。 脉宽τ，重复频率 fr
直接振荡式 主振放大式
直接振荡式发射机原理框图
天线 发射或接收电磁波
脉冲雷达天线具有强方向性。方向性越强，波瓣宽度越 窄，雷达测向的精度和分辨力越高。 天线常为抛物面反射体，馈源在焦点上，反射体将高频 能量聚成窄波束。
/SCR268.htm
/darts/scr584.html
Country, first use
System
Number built
WWII Radar Systems
Max Range Peak Power
Frequency
雷达天线、发射机、接收机等技术指标。如：天线波束形状、 天线增益及扫描方式、工作带宽、频率范围、工作方式、接 收机灵敏度、发射功率、发射信号形式等。
第二节 雷达的基本组成
FAR2117船用监视雷达组成
水平极化天线
显示器
雷达主机
用户接口
产生发射信号
单基地脉冲雷达基本组成
收发隔离
辐射能量、接收回波
雷达的频率 和时间标准
Japan 1945
Tachi-31
70
35 km
50 kW
187~214 MHz
Pulse Length,
μsec 5~45
10~20
5
0.8
3
2
PRF, Hz 12.5, 25, 50
625 4098 1707 500 3750
Use
雷达原理与系统
雷达原理与系统雷达（Radar）是一种利用无线电波进行探测和测距的技术，它在军事、民用和科研领域都有着广泛的应用。
雷达系统由发射系统、接收系统、信号处理系统和显示系统组成，它能够探测目标的距离、方位、速度和其他特征，是现代导航、监视和控制系统中不可或缺的一部分。
雷达的工作原理是利用电磁波与目标物体相互作用，通过测量电磁波的反射信号来确定目标的位置和特征。
雷达系统首先通过天线发射一束窄波束的电磁波，这些电磁波会被目标反射并返回到雷达系统的接收天线。
接收系统会接收并处理这些返回的信号，通过分析信号的时间延迟、频率变化和幅度变化来确定目标的位置和特征。
信号处理系统会对接收到的信号进行滤波、放大、解调和解码等处理，最终将目标的信息传递到显示系统进行显示和分析。
雷达系统的性能取决于发射系统、接收系统和信号处理系统的性能。
发射系统需要能够产生高功率、窄波束和稳定频率的电磁波，以确保信号能够准确地照射到目标并被反射回来。
接收系统需要具有高灵敏度和低噪声的特性，以确保能够接收到目标反射的微弱信号并进行可靠的信号处理。
信号处理系统需要具有高速、高精度和高可靠性的特性，以确保能够对复杂的信号进行快速、准确的处理和分析。
雷达系统的应用包括空中监视、海上监视、地面监视、天气预报、导航定位、火控制导、地质勘探等领域。
在军事领域，雷达系统能够探测和跟踪敌方飞机、舰船、导弹等目标，为作战指挥和防空防御提供重要的情报支持。
在民用领域，雷达系统能够用于飞机导航、船舶导航、交通管制、天气预报等方面，为人们的生活和工作提供了便利和安全保障。
总的来说，雷达原理与系统是一门涉及电磁波、信号处理、探测技术等多学科知识的综合性科学，它在现代科技和军事领域有着重要的地位和作用。
随着科技的不断发展和进步，雷达技术将会不断地得到完善和应用，为人类的发展和安全提供更加可靠的保障。
雷达原理 教学课件 第一章 绪论
• （2）采用ASR-11数字化固态技术后，有望在大幅度降低维护 时间和维护费用的同时，功率节省和安全会获得数量级的改进。老 式的ASR-7和ASR-8雷达采用的是电子管技术，它们要用几百伏的 工作电2020压/7/1，ASR-11使用的是50伏的数字化发射机。
2020/7/1
第一章 绪论
– 雷达的探测目标:
雷达是利用目标对电磁波的反射（或称 为二次散射）现象来发现目标并测定其位置 的。
飞机、导弹、人造卫星，各种舰艇、车 辆、兵器、炮弹以及建筑物、山川、云雨等 等，都可能作为雷达的探测目标。不同用途 的雷达，主要探测的目标不同。
2020/7/1
三、雷达回波中的可用信息
• 到19世纪末，人类不仅实现了无线电通信，而且 也证实大型的船、舰对无线电波有反射现象。
2020/7/1
第一章 绪论
– 二、雷达的任务: – 雷达（Radar）是(Radio Detection and
Ranging)的音译缩写.原意是“无线电探测 和测距”，即用无线电方法发现目标并测定 它们在空间的位置。因此雷达也称为“无线 电定位”。随着雷达技术的发展，雷达的任 务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而 且还包括测量目标的速度，以及从目标回波 中获取更多有关目标的信息。
2020/7/1
第一章 绪论
三、雷达回波中的可用信息
• 目标的斜距R--雷达到目标的直线距离OP; • 方位角α---目标斜距R在水平面上投影OB与某一
起始方向（正北、正南或其它参考方向）在水平 面上的夹角。
• 仰角β---斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂 直面上的夹角，有时称为倾角或高低角。
雷达信号处理
雷达信号处理技术与系统设计第一章绪论1.1 论文的背景及其意义近年来，随着电子器件技术与计算机技术的迅速发展，各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域。
雷达信号的动目标检测(MAD)是利用动目标、地杂波、箔条和气象干扰在频谱上的差别，抑制来自建筑物、山、树、海和雨之类的固定或低速杂波信号。
区分运动目标和杂波的基础是它们在运动速度上的差别，运动速度不同会引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等，这就可以从频率上区分不同速度目标的回波。
固定杂波的中心频率位于零频，很容易设计滤波器将其消除。
但对于运动杂波，由于其多普勒频移未知，不能像消除固定杂波那样很容易地设计滤波器，其抑制就变得困难了从本质上来讲，雷达信号的检测问题就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。
最初，这一任务由雷达操作员根据雷达屏幕上的目标回波信号进行人工判断来完成。
后来，出现了自动检测技术，一开始为固定或半固定门限检测，这种体制下当干扰和杂波功率水平增加几分贝，虚警概率将急剧增加，以至于显示器画面饱和或数据处理过载，这时即使信噪比很大，也不能作出正确的判断。
为克服这些问题进而发展了自适应恒虚警(Constant FalseAlarm Rate，CFAR)检测。
CFAR 检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷达、跟踪雷达、火控雷达等。
第二章 雷达信号数字脉冲压缩技术2.1 引言雷达脉冲压缩器的设计实际上就是匹配滤波器的设计。
根据脉冲压缩系统实 现时的器件不同，通常脉冲压缩的实现方法分为两类，一类是用模拟器件实现的 模拟方式，另一类是数字方式实现的，主要采用数字器件实现。
脉冲压缩处理时必须解决降低距离旁瓣的问题，否则强信号脉冲压缩的旁瓣 会掩盖或干扰附近的弱信号的反射回波。
这种情况在实际工作中是不允许的。
采 用加权的方法可以降低旁瓣，理论设计旁瓣可以达到小于-40dB 的量级。
雷达原理 第1章
警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里
高的导弹，预警时间为20分钟。
1964年美国装置了第一个空间轨道监视雷达，
雷 用于监视人造地球卫星或空间飞行器。
达 原
1971年加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。
理 与此同时，数字雷达技术在美国出现。
中国旋转雷达罩式预警机
雷 达 原 理
雷达探测
目
回波
理 而天线的增益较高，有利于定向传播；又因频率高，信道
容量大，应用的范围也很广。主要用作定点及移动通信、
导航。雷达定位测速、卫星通信、中继通信、气象以及射
电天文学等方面。
雷达的特点
• 主动工作设备 • 穿透能力强
雷 达 原 理
雷达的应用—军用雷达
• 预警雷达：作用距离数千公里，用于发现洲际导弹， 洲际战略轰炸机
铺路爪远程预警雷达系统 雷 达 原 理
以军先进的“绿松石”远 程
警戒雷达
火控雷达
俄罗斯S300制导雷达 中国Y-8战场监视飞机
预警雷达
• 任务：用于发现战略轰炸机,洲际导弹。
1
]4
雷达的组成
一个简单脉冲雷达
天线
前端
收发开关
功率放大器 脉冲发生器
雷
发射机
达
原
理
低噪声 放大器
混频器
中频放大器 (匹配滤波器)
检测器 显示/采样
接收机 本地振荡器
雷达的组成
• 天线：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波
• 收发开关：
– 发射状态 将发射机输出功率接到天线，保护接收机输入端 – 接受状态 将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号
雷 达
和识别
(整理)经典雷达资料-第1章 雷 达 概 论
第1章雷达概论Merrill I. Skolnik1.1 雷达描述雷达的基本概念相对简单，但在许多场合下它的实现并不容易。
它以辐射电磁能量并检测反射体（目标）反射的回波的方式工作。
回波信号的特性提供有关目标的信息。
通过测量辐射能量传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。
目标的方位通过方向性天线（具有窄波束的天线）测量回波信号的到达角来确定。
如果是动目标，雷达能推导出目标的轨迹或航迹,并能预测它未来的位置。
动目标的多普勒效应使接收的回波信号产生频移，因而即使固定回波信号幅度比动目标回波信号幅度大多个数量级时，雷达也可根据频移将希望检测的动目标（如飞机）和不希望的固定目标（如地杂波和海杂波）区分开。
当雷达具有足够高的分辨力时，它能识别目标尺寸和形状的某些特性。
雷达可在距离上、角度上或这两方面都获得分辨力。
距离分辨力要求雷达具有大的带宽，角度分辨力要求大的电尺寸雷达天线。
在横向尺度上，雷达获得的分辨力通常不如其在距离上获得的分辨力高。
但是当目标的各个部分与雷达间存在相对运动时，可运用多普勒频率固有的分辨力来分辨目标的横向尺寸。
虽然人们通常认为SAR是通过在存储器中存储接收到的信号，从而产生大的“合成”天线，但是用于成像（如地形成像）的合成孔径雷达在横向尺度上获得的分辨力仍可解释为，是由于利用了多普勒频率分辨力的结果。
这两种观点（多普勒分辨力和合成天线）是等效的。
展望用于目标成像的ISAR所能得到的横向分辨力的途径，理所当然应该是多普勒频率分辨力。
雷达是一种有源装置，它有自己的发射机而不像大多数光学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。
在任何气象条件下，雷达都能探测或远或近的小目标，并精确测量它们的距离，这是雷达和其他传感器相比具有的主要优势。
雷达原理已在几兆赫兹（高频或电磁频谱的高频端）到远在光谱区外（激光雷达）的频率范围内得到应用。
这范围内的频率比高达109:1。
在如此宽的频率范围内，为实现雷达功能而应用的具体技术差别巨大，但是基本原理是相同的。
第 1 章 绪论
位为μs, 回波脉冲滞后于发射脉冲为一个微秒时, 所对应的目
标斜距离R为
R2ctr 15m 00.15km
能测量目标距离是雷达的一个突出优点, 测距的精度 和分辨力与发射信号带宽(或处理后的脉冲宽度)有关。脉冲越 窄, 性能越好。精品课件来自第一章 绪 论 发射脉冲
回波
t 噪声
tr
tr
t
图1.3 雷达测距
天线 收发转换开关
发射的电磁波
接收机 信号 处理机
显示器
接收的电磁波 R
目标
图1-2 雷达的原理及其基本组成
精品课件
第一章 绪 论 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线,
再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光 速(约3×108m/s)传播, 如果目标恰好位于定向天线的波束内, 则它将要截取一部分电磁能。目标将被截取的电磁能向各方向 散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集 到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。 接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息, 并将结果送至终端显示。
一起始方向(正北、 正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
精品课件
第一章 绪 论
O 雷达
P
目标
R
H
D
a
B 正北
图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置
精品课件
第一章 绪 论
(3) 仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂
面上的夹角, 有时也称为倾角或高低角。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐
其距离和角度随时间变化的规律中得到，并由此建立对目标跟
踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可
雷达原理复习总结
第一章 绪论（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息雷达概念：Radio Detection and Ranging 的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：雷达检测，目标定位，目标跟踪，目标成像，目标识别。
从雷达回波中可以提取目标的有用信息,获取方式： 目标信息 雷达提取 空间位置 距离 R=Ct/2 回波延时 方位 天线扫描 仰角速度 多普勒频移尺寸和形状 回波延时、多普勒频移2、目标距离的测量测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离测量原理:通过接收信号的时间延迟进行测距 R=Ct/2 (t:滞后时间) 距离测量分辨率最大不模糊距离3、目标角度的测量角度分辨率角度分辨率：位于同一距离上的两个目标在方位角平面或仰角平面上可被区分的最小角度4、雷达的基本组成哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备(Synchronizer)：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机(Transmitter)：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关(Duplexer): 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。
天线(Antenna)：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机(Receiver)：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器(Scope)：显示目标回波，指示目标位置。
天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。
电源第二章 雷达发射机1、雷达发射机的任务雷达发射机的任务：为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。
2、雷达发射机的主要质量指标雷达发射机的主要质量指标：工作频率或波段，输出功率，总效率，信号形式，信号稳定度3、雷达发射机的分类雷达发射机的分类：1、按调制方式： ①连续波发射机 ②脉冲发射机2、按工作波段：①短波②米波③分米波④厘米波⑤毫米波3、按产生信号方式 ：①单级振荡式 ②主振放大式4、按功率放大使用器件： ①真空管发射机 ②固态发射机4、单级振荡式和主振放大式发射机组成， 以及各自的优缺点。
雷达原理第1章
2R=ctr
或
ctr R 2
第一章 绪 论 式中, R为目标到雷达站的单程距离, 单位为m; tr为电磁波往返于 目标与雷达之间的时间间隔, 单位为s; c为光速，c=3×108m/s。
由于电磁波传播的速度很快, 雷达技术常用的时间单位为μs,
回波脉冲滞后于发射脉冲为一个微秒时, 所对应的目标斜距离R 为
Pt GAe Pr Ae S2 (4 )2 R 4
第一章 绪 论 当接收到的回波功率Pr等于最小可检测信号Smin时, 雷达达到其
最大作用距离Rmax, 超过这个距离后, 就不能有效地检测到目标。
Rmax
P1GAe 2 ( 4π ) S min
1/ 4
第一章 绪 论
和角度随时间变化的规律中得到，并由此建立对目标跟踪; 雷
达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可得到目 标尺寸和形状的信息; 采用不同的极化，可测量目标形状的对 称性。原理上，雷达还可测定目标的表面粗糙度及介电特性等。
第一章 绪 论 目标在空间、陆地或海面上的位置, 可以用多种坐标系来表 示。最常见的是直角坐标系, 即空间任一点目标P的位置可用x、
1.2 雷达的基本组成
发射机 高放 调制器 电源
天线 微波 收发开关 激励器 激励和同步 同步器
接收机 底座 和伺服 高频 和混频 中放 信号处理
显示器 操作员
图1.5 脉冲雷达基本组成框图
第一章 绪 论
1.3 雷达的工作频率
按照雷达的工作原理, 不论发射波的频率如何, 只要是通过
辐射电磁能量和利用从目标反射回来的回波, 以便对目标探测和 定位, 都属于雷达系统工作的范畴。常用的雷达工作频率范围为 220~35 000MHz(220MHz~35GHz), 实际上各类雷达工作的频率 在两头都超出了上述范围。 例如天波超视距(OTH)雷达的工作 频率为4MHz或5MHz, 而地波超视距的工作频率则低到2MHz。 在频谱的另一端, 毫米波雷达可以工作到94 GHz, 激光(Laser)雷 达工作于更高的频率。工作频率不同的雷达在工程实现时差别 很大。
雷达原理与系统知识要点总结(必修)
雷达原理与系统（必修）知识要点整理第一章：1、雷达基本工作原理框图认知。
2、雷达面临的四大威胁3、距离和延时对应关系4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）5、距离分辨力，角分辨力6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用第二章雷达发射机1、单级振荡与主振放大式发射机区别2、基本任务和组成框图3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章接收机1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）2、灵敏度的定义，识别系数定义3、接收机动态范围的定义4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义5、级联电路的噪声系数计算6、习题7、AGC，AFC，STC的含意和作用第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；2、A型、B型、P型、J型第五章作用距离1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）2、增益G和雷达截面A的关系2、雷达目标截面积定义3、习题4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程5、奈曼皮尔逊准则的定义6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何，相参M~M倍。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）10、二次雷达方程、习题。
11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。
第六章距离测量1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系3、双重频判距离模糊、习题。
4、调频连续波测距原理，（距离到频率的转换，简单推导）,测速。
5、相位差与距离的关系6、习题第七章测角1、相位测角原理（路程差与相位差的相互补偿）2、三天线测角原理、习题。
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2
雷达坐标系
ห้องสมุดไป่ตู้
球（极）坐标系
斜距R，雷达到目标的直线距离
仰角β，目标斜距R与 其在水平面上的投影 OB在铅垂面上的夹角
β α
方位角α，目标斜距R在水平面 上的投影OB与某起始方向（参
考方向）在水平面上的夹角
圆柱坐标系
α
水平距离：D = R cosβ 高度： H = R sinβ 方位角：α = α
N
提供目标的其他信息
形态、表面信息等
应用载体：地面、汽车、舰船、飞机、卫星
探测目标：飞机、导弹、人造卫星、舰艇、车 辆、建筑、山川、云雨
工作原理：目标对电磁波的反射（二次散射） 现象，以此发现目标并测定其位置
发展历史：
30 年代 二战期间
上世纪50～60年代 上世纪70年代以后
制造雷达成为可能 军事需求促进发展 功能要求日益提高 应用范围日趋扩大
Anti aircraft
Early warning
Anti aircraft
2 1.5 25~30 2 N/A
1875 3570 500, 1000 1000 N/A
Anti aircraft
Anti aircraft
Early warning
Anti aircraft
Anti aircraft
上世纪50年代的雷达 超视距雷达，woodpecker
雷达的基本工作原理
单基地脉冲雷达
发射机 电信号 收发开关
接收机
收发开关 天线
电磁波
天线
大气
大气 回波 目标反射
§1.1.3雷达的战术和技术参数
战术参数：与战术使用有关的参数
技术参数：分配到雷达各组成部分的技术指标
战术参数通常包括： 威力范围、威力范围内的多目标探测能力、精度（测量值 与真实值之间的最小误差）、分辨能力（所能区分的最小 目标空间范数值）、抗干扰能力、体积、重量、功耗、展 开时间、无故障工作时间、故障恢复时间等等。 技术参数通常包括：
雷达天线、发射机、接收机等技术指标。如：天线波束形状、 天线增益及扫描方式、工作带宽、频率范围、工作方式、接 收机灵敏度、发射功率、发射信号形式等。
第二节 雷达的基本组成
FAR2117船用监视雷达组成
水平极化天线
显示器
雷达主机
用户接口
产生发射信号
单基地脉冲雷达基本组成
收发隔离
辐射能量、接收回波
雷达的频率 和时间标准
雷达原理及系统
Tel：61830708
Addr：科B423
Email：qianlu706@
参考书：
雷达手册，M.I.Skolink等，王军等译，电子工业出版社，2003年 雷达原理，王意青 张明友， 电子科技大学出版社，1993年 雷达原理，丁鹭飞、耿富录，西安电子科技大学出版社，2004年 雷达系统，向敬成、张明友， 电子工业出版社，2001年 雷达系统，张明友、汪学刚，电子工业出版社，2006年 雷达系统分析，张有为、李少洪，国防工业出版社，1981年
/SCR268.htm
/darts/scr584.html
Country, first use
System
Number built
WWII Radar Systems
Max Range Peak Power
Frequency
F-35的电子战系统
5
军用雷达的发展
雷达反干扰 隐身和反隐身的斗争 反侦察和反摧毁
雷达反干扰
Germany 1942
Mannheim
Japan 1942
Tachi-6
1500 400 350
40-60 km
7~11 kW
517~566 MHz
25-40 km
15~20 kW
300 km
?
483~566 MHz 68~80 MHz
Japan 1943
Tachi-1
30
17 km
5 kW
200 MHz
AN/FPS-16
上世纪60~80年代的雷达 相控阵、OTHR、SAR、预警机
E-3
/irp/imint/docs/rst/Intro/Part2_26e.html /p-37936022.html#
上世纪90年代的雷达 四大威胁：隐身，RCS（散射截面积）↓↓；综合电子 干扰(ECM)；反辐射导弹(ARM)；低空突防 本世纪的雷达 高性能、多功能的综合体 （雷达与通信、指挥控制、电子战等）
雷达频段划分和对应频率
国际电讯联盟
高频（HF）（短波）
3~30MHz
甚高频（VHF）（米波） 30~300MHz
特高频（UHF）（分米波） 300M~3GHz
超高频（SHF）（厘米波） 3~30GHz
极高频（EHF）（毫米波） 30~300GHz
雷达常用频段
UHF L S C X Ku K Ka
Duga-3 C-2 70’s
/radio/nsnl/nsnl120/nsnl120kiev_woodpecker.html
单脉冲跟踪雷达：AN/FPS-16
/wiki/AN/FPS-16
研制SAR、 机载PD雷达
/content/m15667/latest/
E-10A
/cgi-bin/story.cgi?number=72692412 /767%20mc2a.htm
§1.1.1 雷达回波中的可用信息
雷达回波中的可用信息
距离和空间角度
目标位置变化（时间变化规律） 目标尺寸和形状（分辨率） 目标形状的对称性（极化） 表面粗糙度及介电特性
显示及控制
第三节 雷达的工作频率
只要是通过辐射电磁能量，利用从目标反射回来的回波 对目标探测和定位，都属于雷达系统的工作范畴。 常用雷达工作频率范围：220MHz～35GHz 天波超视距雷达（OTHR）：4MHz～5MHz 地波超视距雷达：2MHz 毫米波雷达：94GHz
雷达频段划分和对应频率
4
接收机 放大回波信号
结构多为超外差式，由高放、混频、中放、检波、 视放等电路组成。
信号处理 消除不需要的信号（杂波等）及干扰， 通过或加强目标回波信号。
信号处理含多普勒滤波（PD雷达中）和MTI，亦含复 杂信号的脉压。
数据处理 检测判决后作数据处理。如自动跟踪、 目标识别。
数据处理输入端的杂波剩余可用CFAR等技术加以补救。
SCR-584
Freya
Würzburg Model D
1600 >1000 3000~4000
29~55 km 160 km 20-30 km
300 kW 20 kW 7~11 kW
2700~2900 MHz 57~187 MHz 483~566 MHz
Germany 1940
Giant Würzburg
按信号形式分
脉冲，连续波，脉冲压缩（LFM/相位编码）等
按角度跟踪分
单脉冲，圆锥扫描雷达，隐蔽锥扫雷达等
按测量目标的参量分 按信号处理方式分 按天线扫描方法分
测高，两坐标，三坐标，测速，目标识别等
分集雷达，相参，非相参积累雷达，动目标显 示雷达，合成孔径雷达等 机械扫描，相控阵，频扫等
天线的扫描方式
机械扫描 电子扫描
平面相控阵 电子扫描阵列天线
收发开关
收发共用天线雷 达系统所特有
隔离发射和接收支路
发射时 通发射机，断接收机端，避免强大的 发射功率进入接收机，烧毁接收机高 放混频部分。
接收时 通接收机，断发射机端，避免微弱的 接收功率因发射机旁路而更加减弱。
组成 高频传输线和放电管，或环行器及隔离器
Japan 1945
Tachi-31
70
35 km
50 kW
187~214 MHz
Pulse Length,
μsec 5~45
10~20
5
0.8
3
2
PRF, Hz 12.5, 25, 50
625 4098 1707 500 3750
Use
Early warning
Early warning
Anti aircraft
学时分配：课堂讲授40学时，实验8学时
考核方式：开卷考试
成绩构成：卷面成绩，平时成绩（专题报告，实验报告）
第一章 绪论
第一节 雷达的任务
什么是雷达（radar）？
Radio Detection and Ranging 无线电探测与测距
雷达的作用 测量目标的距离、方位和仰角 测量目标的速度
高频放大，混频，中频 放大，检波，视频放大
原始视频， 或经过处理的信息
控制天线转动
消除不需要的信号及干扰,通过 或加强由目标产生的回波信号
3
发射机： 产生辐射所需强度的脉冲功率。 脉宽τ，重复频率 fr
直接振荡式 主振放大式
直接振荡式发射机原理框图
天线 发射或接收电磁波
脉冲雷达天线具有强方向性。方向性越强，波瓣宽度越 窄，雷达测向的精度和分辨力越高。 天线常为抛物面反射体，馈源在焦点上，反射体将高频 能量聚成窄波束。
从提高距离分辨率、角分辨率、天线增益的角度来看，希 望λ要短一些。
从目标检测来看，目标的散射特性与λ有关：当目标尺寸 >>λ时，目标对电磁波以散射为主，以绕射为辅，RCS 大；当目标尺寸<< λ时，目标对电磁波以绕射为主，以散 射为辅，RCS小。对隐身目标，波长在两个极端即米波或 毫米波为好。
从地面或水面的反射影响来看：水平极化的米波雷达，由于 地面反射，波瓣分裂；地面反射对厘米波影响较小，故中等 作用距离的引导雷达均采用厘米波段。