雷达原理及系统
雷达工作原理
雷达工作原理雷达是一种用于探测和追踪目标物体的设备，广泛应用于军事、航空、航海和气象等领域。
它通过发射电磁波并接收其反射信号，通过分析信号的特征来确定目标物体的位置、速度和形态。
本文将介绍雷达的基本原理和工作过程。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波在空间传播时的特性。
雷达发射器发出一束电磁波，并通过天线将电磁波辐射出去。
当电磁波遇到目标物体时，会发生反射或散射，部分信号会被接收天线接收到。
二、雷达的工作过程1. 发射信号：雷达工作时，发射器发出一束有一定频率和功率的电磁波。
电磁波可以是无线电波、微波或其他频率的波。
2. 接收信号：目标物体会对电磁波进行反射或散射，部分反射信号会被雷达接收器接收到。
接收器通过天线接收到的信号转换为电信号，并传送给信号处理系统。
3. 信号处理：信号处理系统对接收到的信号进行处理和分析。
这包括测量信号的时间、频率和幅度特征，以确定目标物体的距离、方位和速度。
4. 显示结果：最后，雷达系统将分析得到的目标信息显示在显示器上。
这可以是雷达图表或其他形式的可视化信息，帮助操作人员更好地理解目标的位置和运动状态。
三、不同类型雷达的原理1. 连续波雷达（CW雷达）：连续波雷达发射器持续地发射连续的高频电磁波。
接收器接收到的信号经过混频或激励信号调制后得到目标信息。
2. 脉冲雷达：脉冲雷达发射器以脉冲的形式发射电磁波，每个脉冲都有固定的能量和重复频率。
接收器通过测量脉冲的往返时间来计算目标的距离。
3. 多普勒雷达：多普勒雷达是基于多普勒效应的原理工作的。
当目标物体相对于雷达运动时，接收到的反射信号的频率会发生变化。
根据频率变化的特征，可以计算出目标的速度和运动方向。
四、雷达的应用领域雷达在军事、航空、航海和气象等领域有着广泛的应用。
1. 军事：雷达在军事领域中用于目标探测、导航、火控和情报收集等任务。
它可以帮助军队追踪和监视敌方目标，提供重要的战术信息。
2. 航空和航海：雷达在航空和航海领域中用于导航和防撞系统。
雷达基本理论与基本原理
描。
325承受机的灵敏度指雷达承受微弱信号的能力，用承受机载一定的噪声电平时所能感知的输入 功率的大小来表示。
326终端装置和雷达输出数据的形式 327电源供给飞机和船舶上的雷达，为减轻重量，常常采用高频的交流电源 4、雷达方程与目标检测4.2.1提高雷达作用距离的途径：（1） 尽可能选用大孔径天线，即加大天线的有效面积或增益，但因此会影响雷达的抗风能力设计，机动能力设计和构造设计等；（2） 提高发射功率，但因此可能会出现高压打火以及增加设备的重量和 体积等问题；（3） 尽可能提高接收机的灵敏度，但也可能出现抗噪声性能下降等问题; （4） 尽可能降低系统的传输损耗L 。
4.2.2其他因素（1） 最小可检测信号的统计特性； （2） 目标雷达反射面积的统计特性； （3） 地球外表或大气传播的准确特性； （4） 雷达本身可能存在的各种损耗。
4.3对雷达方程的进一步讨论4.3.1检测因子：检测目标信号所需的最小输出信噪比，用D o 表示，其中:4.3.2用检测因子和能量表示雷达方程5、4.1根本雷达方程： 4.2雷达方程的讨论:[7PA/ 2S •Li min ■D oE L N o)omin(SNR)ominE r 为信 号冃匕量。
上图是主振放大式发射机组成框图，主振放大式发射机具有很高的频率稳定度，可以发射相位相参信号，能产生复杂的调制波形，并且适用于频率捷变雷达。
2.3雷达发射机的主要技术指标 2.3.1工作频率和射频带宽工作频率和雷达的工作能力和抗干扰性能有关，射频带宽和雷达的距离 分辨率有关。
2.3.2输出功率影响雷达的威力和抗干扰能力。
2.3.3总效率发射机的输出功率与输入总功率之比。
对于减轻整机的体积与重量很有意 义。
2.3.4调制形式根据雷达体制的不同选择不同的调制方式。
2.3.5信号稳定度与谱纯度信号的稳定度指信号的各项参数是否随时间做不应有的起伏变化，可分为 规律不稳定和随机不稳定两类。
《雷达原理与系统》课件
雷达在气象领域用于降水监测 、风场测量等方面，为气象预 报和灾害预警提供重要数据支
持。
CHAPTER 02
雷达系统组成
发射机
功能
产生射频信号，通过天线 辐射到空间。
组成
振荡器、放大器、调制器 等。
关键技术
高频率、大功率、低噪声 。
接收机
功能
01
接收空间反射回来的回波信号，并进行放大、混频、滤波等处
CHAPTER 04
雷达系统性能参数
雷达的主要性能参数
探测距离
雷达能够探测到的最远距离，通常由发射功 率、天线增益和接收机灵敏度决定。
速度分辨率
雷达区分不同速度目标的能力，通常由信号 处理算法决定。
分辨率
雷达区分两个相邻目标的能力，通常由发射 信号的波形和接收机处理决定。
角度分辨率
雷达区分不同方向目标的能力，通常由天线 设计和接收机处理决定。
距离分辨率
雷达的距离分辨率决定了雷达能够区 分相邻目标的能力，主要受发射信号 的带宽和脉冲宽度等因素影响。
多普勒效应与速度分辨率
多普勒效应
当发射信号与目标之间存在相对运动时，回波信号会产生多 普勒频移，通过测量多普勒频移可以推算出目标的运动速度 。
速度分辨率
雷达的速度分辨率决定了雷达能够区分相邻速度目标详细描述
相控阵雷达利用相位控制方法来改变雷达波束的方向，从而实现快速扫描和跟踪 目标。相比传统机械扫描雷达，相控阵雷达具有更高的扫描速度和抗干扰能力， 能够更好地适应现代战争中高速、高机动目标作战环境。
合成孔径雷达（SAR）
总结词
合成孔径雷达通过在飞行过程中对地面进行多次成像，将各个成像点的信息进 行合成处理，获得高分辨率的地面图像。
雷达原理与系统
雷达原理与系统
雷达是一种使用无线电波来探测目标并测量其距离、速度和方位的设备。
它利用无线电波的特性，将发射的无线电波射向目标物体，并通过接收目标返回的信号来获取有关目标的信息。
雷达系统由发射机、接收机、天线和信号处理等组成。
雷达的工作原理基于波的反射和多普勒效应。
雷达发射机产生高频电磁波，然后将它们转化为无线电波并向目标物体发送。
当无线电波遇到目标时，它会被目标表面反射回来，这些反射的信号会被雷达系统的接收机接收到。
接收到的信号会经过前端的放大和滤波，然后进入信号处理阶段。
在信号处理中，雷达系统会分析接收到的信号的时间延迟、频率差和相位差等信息，从而计算出目标的距离、速度和方位。
距离是通过测量信号的往返时间来确定的。
雷达系统会记录发射无线电波和接收到反射信号之间的时间差，并将其乘以无线电波在空气中的传播速度，以得到目标和雷达之间的距离。
速度是通过测量多普勒效应来计算的。
当目标以一定速度相对于雷达系统运动时，接收到的信号的频率会有所变化。
雷达系统通过比较接收到的信号的频率与发射信号的频率之间的差异，可以确定目标的速度方向。
方位是通过测量接收到的信号的相位差来确定的。
雷达系统会比较接收到的信号与发射信号的相位之间的差异，并根据这个差异来确定目标相对于雷达系统的方位角度。
通过不断发射和接收无线电波，并对信号进行处理和分析，雷达系统可以连续地监测和跟踪目标的位置和运动。
这使得雷达系统在军事、航空、气象、交通等领域具有广泛的应用。
《雷达原理与系统》课件
4 雷达抗干扰性能
指雷达系统对外部干扰源的抵抗和抑制能力。
主流雷达系统
雷达系统分类
根据工作原理和应用 领域，雷达系统可以 分为多种不同类型， 如从空中、地面和舰 船上操作的雷达系统。
机载雷达
机载雷达系统是安装 于航空器上的雷达设 备，用于探测和追踪 空中和地面目标。
地面雷达
地面雷达系统用于检 测和追踪来自空中和 地面的目标，广泛应 用于军事和民用领域。
天线用于发射和接收雷达信号，负责探测目标 并获取返回的信息。
信号处理器
信号处理器对接收到的雷达信号进行处理和分 析，提取出目标信息。
雷达系统技术指标
1 雷达探测距离
指雷达系统能够探测到目标的最远距离。
2 雷达探测范围
指雷达系统能够探测到目标的最大半径。
3 雷达精度
指雷达系统对目标位置和属性的测量精度。
4 地质勘探
雷达系统通过地下目标的探测和分析，可用 于地质勘探和资源调查。
雷达系统的未来
1
雷达系统发展趋势
雷达系统将继续朝着更高的探测距离、更快的信号处理和更强的抗干扰性能方向 发展。
2
雷达系统应用前景
随着技术的不断进步，雷达系统将在更多领域得到应用，如自动驾驶、安防和环 境监测。
《雷达原理与系统》PPT 课件
雷达原理与系统的概述。包括雷达系统的简介、应用以及雷达原理的电磁波 与反射、测距原理和信号处理过程。
雷达系统的组成
发射器与接收器
发射器负责发射雷达脉冲信号，接收器接收经 过目标反射回来的信号。
接收机
接收机用于接收和放大从天线接收到的雷达信 号，以供后续的信号处理。
天线系统
舰载雷达
舰载雷达系统安装在 舰船上，用于探测和 追踪海上和空中目标， 具有强大的远程探测 能力。
雷达系统工作原理详解
雷达系统工作原理详解雷达是一种广泛应用于军事、航空、气象等领域的设备，其工作原理基于电磁波的传播和反射。
本文将详细解释雷达系统的工作原理，并探讨其在不同领域的应用。
一、基本原理雷达系统通过向目标发射脉冲电磁波，并接收目标反射回来的回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。
雷达系统由发射机、接收机、天线和信号处理器组成。
1. 发射机发射机产生一系列高频脉冲信号，并通过天线发射出去。
这些脉冲信号的频率通常在微波到毫米波段，具有较高的能量和较短的脉冲宽度。
2. 接收机接收机接收目标反射回来的回波信号，并将其放大和处理，以提取有效的信息。
接收机必须能够有效地区分回波信号和背景噪声，并能够处理不同强度和频率的信号。
3. 天线天线是雷达系统的重要组成部分，它负责发射和接收电磁波。
天线的设计要满足较高的增益和较窄的波束宽度，以便提高目标检测的准确性和精度。
4. 信号处理器信号处理器对接收到的回波信号进行分析和处理，以提取目标的相关信息。
信号处理器可以采用数字信号处理技术，对信号进行滤波、幅度测量、频率分析等操作。
二、工作流程雷达系统的工作流程可分为发射和接收两个主要阶段。
1. 发射阶段在发射阶段，雷达系统通过发射机发射一系列脉冲信号。
这些脉冲信号经过天线发射出去，并传播到目标物体上。
2. 接收阶段目标物体会将部分电磁波回射回雷达系统。
接收机接收到这些回波信号后，通过天线传输到信号处理器。
信号处理器分析回波信号，并提取目标的相关信息。
三、应用领域雷达系统在军事、航空、气象等领域有着广泛的应用。
1. 军事应用军事雷达系统可用于侦察、追踪和指挥控制等。
雷达系统可以用于监测敌方舰艇、飞机和导弹等目标，提供战场情报和目标定位信息。
2. 航空应用航空雷达系统常用于飞行器的导航和避障。
它可以帮助飞行器在恶劣天气条件下准确控制航向，并检测和避免与其他飞行器或地形障碍物的碰撞。
3. 气象应用气象雷达系统可以用于监测天气现象，如降雨、雷暴等。
雷达工作原理
雷达工作原理雷达（Radar）是一种利用电磁波进行目标检测和测距的技术。
它广泛应用于军事、民用及科研领域，具有快速、准确、远程探测目标的特点。
本文将详细介绍雷达的工作原理及其基本构成部分。
一、雷达的基本原理雷达的工作原理是利用电磁波的特性与目标进行交互作用，通过测量信号的回波来推断目标的位置、速度和其他相关信息。
其基本原理可分为以下三个步骤：1. 发射信号雷达通过发射天线产生电磁波信号。
这些信号会以高速传播，并在与目标相交时部分反射、散射或被吸收。
雷达可以发射多种类型的信号，包括连续波（Continuous Wave, CW）和脉冲波（Pulsed Wave, PW）。
2. 接收回波雷达的接收天线会接收到目标反射回来的信号，即回波。
接收到的回波信号会被传送到接收机进行处理和分析。
雷达接收到的回波信号包含了目标的位置、速度以及其他相关信息。
3. 处理和显示雷达接收机会对接收到的信号进行处理和分析，以获得目标信息。
这些信息可以用来确定目标的距离、方位、高度和相对速度等。
最后，处理的结果会通过显示器或者其他输出设备进行展示和呈现。
二、雷达的基本构成部分一个雷达系统一般由以下几个基本构成部分组成：1. 发射器雷达的发射器负责产生电磁波信号。
发射器通常由稳定的振荡器、放大器和辐射系统组成。
稳定的振荡器可以产生一种稳定频率的连续波或者脉冲波信号。
放大器会将振荡器产生的信号放大到合适的功率水平。
辐射系统则负责将电磁波信号辐射出去。
2. 天线系统雷达的天线系统用于发射和接收电磁波信号。
发射天线负责将信号辐射出去，而接收天线则用于接收目标反射回来的信号。
天线系统的形式和结构各有不同，可以是定向的、全向的或者是阵列式的。
3. 接收器雷达的接收器主要负责接收、放大和处理接收到的回波信号。
接收器包括放大器、滤波器、检波器等。
放大器用于放大微弱的回波信号，以便后续处理。
滤波器用于选择特定频率范围内的信号进行处理。
检波器用于将脉冲波信号转换为连续波信号，以便进一步分析和处理。
雷达系统原理详解
雷达系统原理详解雷达技术是一种利用电磁波进行探测的高科技技术。
雷达系统通过发射并接收回波信号，可以探测目标的位置、速度和形状等信息。
本文将详细介绍雷达系统的原理。
一、雷达系统的基本原理雷达系统的基本原理可以简单概括为发射、接收及信号处理三个部分。
1. 发射：雷达系统通过发射天线向目标方向发射一束电磁波，一般使用的是射频电磁波。
发射的电磁波经过连续波、脉冲或者调频等方式进行调制，以便更好地与目标进行交互。
2. 接收：雷达系统的接收部分主要由接收天线和接收器组成。
接收天线接收到目标返回的电磁波信号，并将其转变为电信号送入接收器。
接收器负责放大、滤波、解调和信号恢复等处理，以提取有用的目标信息。
3. 信号处理：接收到的信号经过放大和滤波等处理后，进入雷达信号处理系统。
信号处理系统对信号进行分析、解调、去噪等处理，以提取出目标的位置、速度以及其他特征参数。
常见的信号处理方法包括脉冲压缩、多普勒处理等。
二、雷达系统涉及的原理知识1. 电磁波传播原理：雷达系统利用电磁波进行探测和定位，因此对电磁波的传播规律有所了解是必要的。
电磁波在空间中传播的速度约为光速，可以通过速度与时间的关系计算目标的距离。
2. 脉冲压缩原理：当雷达系统发送窄脉冲时，可以获得更高的分辨率和更好的测量精度。
脉冲压缩就是通过对接收到的回波信号进行特殊处理，使得其时域和频域的展宽减少，从而实现更好的测量效果。
3. 多普勒效应原理：当雷达系统和目标相对运动时，回波信号的频率会发生变化，即多普勒效应。
利用多普勒效应可以获取目标的速度信息。
雷达系统通过测量频率差异来计算目标的相对速度。
三、雷达系统的应用领域雷达系统在军事、航空航天、气象、海洋、交通和地质勘探等领域都有广泛的应用。
在军事领域，雷达系统可以用于目标探测、识别和跟踪，为军事作战提供重要的情报支持。
在航空航天领域，雷达系统被广泛应用于飞机的导航、导弹的制导以及航空交通管制等方面。
在气象学中，雷达系统可用于天气预测和预警，监测降水情况以及探测龙卷风等极端天气现象。
雷达系统的原理与设计
雷达系统的原理与设计雷达（Radar）是一种应用广泛的电子设备，主要用于探测目标物体的位置、速度和方向等信息。
雷达系统的应用非常广泛，有军事用途、民用用途、天气预测用途以及航空航天等领域。
本文将介绍雷达系统的原理与设计。
一、雷达系统的原理雷达系统的探测原理是利用电磁波与被探测物体的相互作用，通过回波信号来获取目标物体的位置、速度和方向等信息。
雷达系统主要由以下几部分组成：发射机、天线、接收机和信号处理器。
1、发射机发射机产生的电磁波被天线发射出去，电磁波在空间中传播，当遇到物体时，部分电磁波被反射回来，这种反射波称为回波信号。
发射机产生的电磁波频率很高，一般在兆赫到千兆赫之间，这些电磁波能够穿透一定厚度的物体，对于金属等导电材料来说，电磁波一般会被反射回来，因此雷达可以探测到这些物体的位置和方向信息。
2、天线雷达天线一般采用方向性天线，具有较高的增益和较小的波束宽度，能够产生一定方向性的电磁波。
天线的类型包括扫描式天线、相控阵天线等，根据不同的应用场景选择不同的天线。
3、接收机接收机主要负责接收并处理回波信号，其主要功能是将接收的信号转化为电压或电流信号，然后传输给信号处理器进行处理和分析。
接收机一般具有良好的灵敏度和选择性能，能够有效抑制干扰信号并提高目标信号的信噪比。
接收机的设计对雷达系统的性能有着重要的影响。
4、信号处理器信号处理器主要负责对回波信号进行处理和分析，以获取目标物体的位置、速度和方向等信息。
信号处理器通常采用数字信号处理技术，能够实现信号滤波、解调、采样、FFT等操作，其处理精度和速度对雷达性能有着决定性的影响。
二、雷达系统的设计根据雷达系统的不同应用场景，其设计也有所不同，因此雷达系统的设计应该根据特定的应用需求进行优化。
1、天线设计天线是雷达系统中非常关键的部分，其设计直接关系到雷达系统的探测性能和方向性，因此需要根据应用需求选取合适的天线类型。
对于航空雷达或者军用雷达等对目标方位和距离信号波束宽度有着严格要求的雷达，需要采用高增益和射向特性方向图的相控阵雷达天线。
雷达系统工作原理详解
雷达系统工作原理详解雷达（Radar）是一种利用电磁波进行目标探测和测距的技术。
雷达系统由发射器、接收器、天线系统以及信号处理器组成，它能够探测、跟踪和识别远距离目标，广泛应用于军事、航空、气象等领域。
本文将详细介绍雷达系统的工作原理。
一、雷达系统的基本原理雷达的工作原理基于电磁波的特性和相对论的时差测量原理。
雷达系统通过发射一束脉冲电磁波，并接收反射回来的波束，通过计算往返时间和电磁波的速度，就可以计算出目标距离。
1. 发射器雷达系统的发射器负责产生高频率的电磁波，并将其转化为脉冲信号。
发射器通常采用放大器和脉冲发生器的组合，通过调节脉冲宽度和重复频率，可以控制雷达系统的探测范围和分辨率。
2. 天线系统雷达系统的天线系统用于发射和接收电磁波。
发射时，天线将电磁波以指定的方向发送出去；接收时，天线会捕捉目标反射回来的信号，并将其传输到接收器。
天线的设计和构造很重要，它决定了雷达系统的发射功率、辐射方向以及接收信号的灵敏度。
3. 接收器雷达系统的接收器负责接收和放大由目标反射回来的信号。
接收器通常包括前置放大器、带通滤波器和检波器等组件，用于提取和放大目标信号，并将其转化为与目标距离成正比的电压或距离相关的数字信号。
4. 信号处理器雷达系统的信号处理器负责对接收到的信号进行处理和分析。
它会对信号进行滤波、降噪、时域和频域分析等操作，以提取目标的特征信息。
信号处理器还可以将目标信号与之前的雷达图像进行比对，从而实现目标的识别和跟踪。
二、雷达系统的探测原理雷达系统利用电磁波与目标的相互作用实现目标的探测和测距。
雷达发送的电磁波遇到目标时，会被目标反射、散射或折射。
根据反射的特点，可以得到以下几种雷达探测原理。
1. 相干雷达相干雷达利用目标对电磁波的散射和反射特性进行探测。
当电磁波与目标相互作用时，会引起电磁波的散射，目标散射回来的波束会被接收器接收到。
通过分析接收到的波束，可以确定目标的位置、速度以及形状等信息。
雷达原理和系统复习
双天线测角精度低于三天线
多卜勒信息的提取
ƒd与ƒ0相比很小 ƒd / ƒ0 = 2v / C 提取 ƒd 要用差拍方法.即： ƒr 、ƒd 的差值
1、连续波多卜勒雷达
连续波 发射机
放大器 相检器
多卜勒 滤波器
指示器
ƒ0
ƒ0
ƒ0 ƒd
产生频率为f0的等幅高频振荡
少量发射能量耦合至接收端作为基准电压
由于M个等幅相参中频脉冲可以提高输出信噪比M倍,则达到原来要求的作用距离只需原来发射功率的1/M.
大气折射和雷达直视距离
改变雷达的测量距离,产生测距误差；引起仰角测量误差
原因：
大气成分随时间、地点而改变,且不同高度的空气的密度也不相同,大气密度随高度变化的结果使折射系数对高度增加而减小.因此电磁波在正常大气下的传播折射常使电波射线向下弯曲.
利用多个天线所接收到的回波信号间的相位差测角
实现方法：将两天线收到的高频信号与同一本振差频后在中频上比相.
相位法测角原理
测角误差与多值性问题
测角误差
当 ，此时 ， 可能超出2π，
实际读数
解决方法
三天线测角
测角原理：利用天线收到的回波信号幅度来做角度测量.幅度变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式.
超外差技术 如图所示,当接收的电波频率fRF变化时,本振频率fL和选频滤波器的中心频率f0= fRF能够同步改变,从而使输出的fIF固定不变,这种技术称为外差技术,当fIF低于fRF而高于信号带宽B时就称为超外差技术.超外差技术具有灵敏度高、选择性好、工作稳定、中频部分可标准化等优点.
选频滤波
混频器
本振
滤波
解调
滤波
无线电波
解调输出
雷达系统工作原理详解
雷达系统工作原理详解雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测距、测速的技术。
它在军事、航空、航海、气象等领域有着广泛的应用。
雷达系统工作原理的详解需要从雷达信号的发射、接收、处理以及相关参数的计算等方面进行说明。
一、雷达信号的发射雷达系统通过发射器产生一定频率和功率的电磁信号。
这些信号经过调制和放大后，通过天线辐射出去。
在雷达系统中，常用的发射方式有连续波、脉冲波和调频连续波等。
这些发射方式在不同的应用场景下有不同的优劣。
二、雷达信号的接收当雷达信号与目标相交时，目标周围的物体会散射回一部分信号。
雷达系统的接收器将接收到的信号经过放大和滤波等处理后，送入雷达信号处理系统进行后续的分析和计算。
雷达接收信号的质量直接影响到后续处理的准确性和可靠性。
三、雷达信号的处理雷达信号处理是雷达系统中非常重要的环节。
在接收到信号后，雷达信号处理系统对信号进行解调、滤波、增益控制和目标特征提取等操作，以获取目标的位置、速度、方位等信息。
这些操作包括了数字信号处理、自适应波形设计和信号重建等技术。
四、雷达参数的计算雷达系统通过测量信号的往返时间、多普勒频移等参数，计算得到目标的位置、速度和方位等信息。
根据测量原理的不同，雷达系统分为无源雷达和有源雷达。
无源雷达主要利用接收到的信号特性来计算目标的信息，而有源雷达则需要发送一定的信号后，通过信号的回波来计算目标信息。
总结：雷达系统工作原理的详解包括了信号的发射、接收、处理以及相关参数的计算等方面。
通过这些环节的操作，雷达系统可以准确地感知目标的位置、速度和方位等信息。
随着科技的发展，雷达系统在军事、航空、航海、气象等领域的应用将会不断地扩展和改进。
雷达和卫星的工作原理
雷达和卫星的工作原理
您好,非常感谢您的问题。
雷达和卫星的工作原理我将用中文详细概括如下:
一、雷达的工作原理
1. 发射电磁波:雷达系统会发射出高频电磁波,通常在MHz到GHz范围。
2. 电磁波传播:电磁波以光速在空气或其他介质中传播,遇到目标会被反射。
3. 接收反射波:雷达用接收器接收到反射回来的电磁波。
4. 分析信号:通过分析接收信号的方向、距离、频率变化等参数,可以分析出目标的方位、速度、大小等信息。
5. 信息处理:计算机对接收信号进行数字化处理,提取目标特征,生成雷达图像或数据供用户使用。
6. 显示结果:将处理后的雷达探测结果在显示器上显示,形成雷达图或雷达资料。
二、卫星的工作原理
1. 发射入轨:使用运载火箭将卫星发送到设计的轨道上。
2. 绕地运转:依靠环绕地球运行的相对速度,卫星实现环绕地球的周期性运动。
3. 功能实现:卫星上搭载的探测仪器对地球进行各种探测任务,并将数据传送回地面站。
4. 遥测遥控:地面站通过遥测遥控系统,监控卫星状态,控制姿态和运行参数。
5. 数据传输:卫星将探测获得的数据通过电磁波形式传输到地面站。
6. 信息应用:地面站对卫星传回的数据进行处理和分析,用于气象预报、导航定位等多种应用。
7. 轨道维持:进行轨道制动和调整,以保持卫星在设计轨道上运行。
综上所述,这概括了雷达和卫星系统的基本工作流程和原理,两者都利用电磁波实现对目标的探测和信息获取,但系统方式有所不同。
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。
雷达原理与系统-雷达信号检测
在数学上，奈曼－皮尔逊准则可表示为：在Pfa=P(H1|H0) = α(常数) 的 条 件 下 ， 使 检 测 概 率 Pd =P(H1|H1) 达 到 最 大 ， 或 使 漏 警 概 率 Pm =P(H0|H1)=1-Pd达到最小。其解的必要条件是应使式(6.1.6)的目标函数 达到极小。
| |
H1 ) H0 )
0 , 判为有目标 0 , 判为无目标
(6.1.13)
定义有信号时的概率密度函数和只有噪声时的概率密度函数之比 为
似然比 ，即
(x) p(x | H1) p(x1, x2...xN | H1) p(x | H0 ) p(x1, x2...xN | H0 )
似然比 (x)是取决于输入x(t)的一个随机变量，它表征输入x(t)是由 信号加噪声还是只有噪声的似然程度。当似然比足够大时，有充分理
16
6.2：雷达信号的最佳检测
虚警时间Tfa是指当只有噪声时超过判定门限(发生虚警)的平均时间，
它与虚警概率的关系为
Tfa
lim
N
1 N
N
Tk
k 1
Tk 是噪声包络超过门限 VT 的时间间隔
Tk
Tk+1
虚警时间是一种比
tk
虚警概率更能使雷 VT
达用户或操作员理 n
tk+1
tk+2
解的指标。
虚警概率 是噪声包络真正超过门限的时间 与其可超过门限的总时间之比， 噪声超过门限的平均持续时间 < tk >av近似为中频 带宽B的倒数。 Tk 的平均值为虚警时间Tfa 。
雷达的工作原理
雷达的工作原理雷达是一种利用电磁波进行探测和测量的技术，广泛应用于军事、航空、气象和海洋等领域。
本文将从雷达的工作原理、主要组成部分、工作模式和应用领域等方面进行详细介绍。
一、雷达的工作原理：1. 发射和接收信号：雷达通过发射射频信号，并监听回波信号来进行目标探测。
发射的信号会以电磁波的形式向四周传播。
2. 接收回波信号：当发射的电磁波与目标相遇时，会产生回波信号。
雷达接收器通过接收回波信号，以获取目标的位置、距离和速度等信息。
3. 信号处理和显示：雷达接收器将接收到的回波信号进行信号处理，如滤波、放大、解调等操作，以提取有用的目标信息。
处理后的数据可以通过显示设备以图形或数字的形式呈现。
二、雷达的主要组成部分：1. 发射器：负责产生并发射射频信号，通常使用高频、大功率的电子设备。
2. 接收器：接收回波信号，并进行信号处理和解调等操作，以提取有用的信息。
3. 天线系统：用于发送和接收电磁波信号，一般包括发射天线和接收天线。
4. 控制器：负责控制雷达的工作模式和参数设置，并处理接收到的目标信息。
5. 显示设备：用于显示目标信息，可以是示波器、计算机屏幕或专用的雷达显示器等。
三、雷达的工作模式：1. 连续波雷达（CW雷达）：发射连续的电磁波信号，并通过检测回波信号的频率变化来估计目标的速度。
2. 脉冲雷达：以脉冲的形式发射电磁波信号，测量回波信号的时间延迟来计算目标的距离。
3. 多普勒雷达：基于多普勒效应，通过测量回波信号频率的变化来确定目标的速度和运动方向。
四、雷达的应用领域：1. 军事应用：雷达在军事领域广泛用于目标探测、情报侦察、导航引导和火力控制等任务。
2. 航空应用：雷达在航空领域被用于飞行器导航、空中交通控制以及天气预报和防雷等方面。
3. 气象应用：气象雷达可以探测大气中的降水情况，对气象预报和气候研究起到重要作用。
4. 海洋应用：海洋雷达可以用于测量海洋表面的波高、潮汐、海流等参数，对海洋科学和海上交通具有重要意义。
雷达原理与设备
SEA AUTO
5.2.2 自动FTC (AUTO RAIN) 处理
在屏幕框[PICTURE]操作菜单中选择OFF/1/2/3/4 。
采用moving average deviations 得到偏置电平。 K取决于FTC的 设置。
5.2.3 NOISE REJ处理 将屏幕框[PICTURE]操作菜单中的“4:NOISE REJ”置为ON 。
RFC接收并处理 SPU 的 GAIN、STC 和TUNE控制信号用 以控制调制板 MD 、 中放板IF、电源 PWR (RF) 板和 MIC 的限幅器 TR 。
RFC还把方位信号、 首线信号和TUNE IND电压、磁控管电 流、电源电压等各 种监测数据 发给 SPU板。
4 雷达接收机
4.1 接收机的任务、技术指标与组成 接收机的任务：将天线所收到的微弱射频回波信号从噪声和干扰电
在信号显示时，利用相关处理，便于区分目标回波与杂波（水面回 波、雨雪回波等）。
EAV-1：过去两次天线扫描周期的相关处理，适合于抑制一般的海 杂波、雨雪杂波和其他杂波。
EAV-2：过去三次天线扫描周期的相关处理，适合于抑制较强的海 杂波、雨雪杂波和其他杂波，但弱目标会有损失。
EAV-3：以增强的方式突出地显示回波图像，进而增强弱目标的回 波强度（灵敏度），特别是远距离的目标回波。但海杂波、雨雪 杂波等不需要的回波也会得到加强，采用EAV-3前，应先通过 FTC和STC等方法调整回波观测，尽量去除杂波。
的速度，数值为3108m/s；
目标的距离R为：
1 R= 2 c tR
1s相当于150m。
二、脉冲法测距——幅度调制
雷达周期性发射脉冲，目标的后向散射回波脉冲相对发射脉冲的时 延取决于目标的距离。
雷达探测原理
雷达探测原理雷达（Radar）是一种利用无线电波进行探测和测距的技术手段。
雷达系统通过发射脉冲电磁波并接收其反射信号来获取目标的位置、速度和其他特征信息。
本文将介绍雷达的基本原理和工作过程。
一、基本原理雷达的基本原理是利用电磁波在传播过程中的传播速度及其遇到各种物体时的反射、散射、透过等特性来实现目标探测。
雷达系统由发射机、接收机、天线和信号处理系统组成。
在雷达工作时，发射机向天线输送一定的电能，经过调制形成脉冲信号，然后由天线辐射出去。
当脉冲信号遇到目标物时，部分电磁波会被目标物吸收、反射或散射，其中一部分被接收机的天线接收到。
接收机将接收到的信号进行放大、滤波和解调处理后，通过信号处理系统提取出目标的信息。
二、工作过程雷达在工作过程中经历了发射、传播、接收和信号处理几个步骤。
1. 发射：发射机向天线提供一定的电能信号，通过调制形成脉冲信号。
脉冲信号的特点是脉冲宽度短且能量集中，可以提高目标探测的精度和距离分辨率。
2. 传播：脉冲信号通过天线辐射出去，并沿着一定的传播路径向目标传播。
传播路径中的电磁波会遇到大气、云层、地面等物体，部分能量会被这些物体所吸收、散射或反射。
3. 接收：当脉冲信号遇到目标时，目标会吸收、反射或散射部分电磁波，其中一部分会被雷达接收机的天线接收到。
接收机会把接收到的微弱信号进行放大、滤波等处理，以提高信噪比和增强目标的回波强度。
4. 信号处理：接收机输出的信号经过信号处理系统进行处理，通过解调、滤波、放大等操作，将回波信号与发射信号进行比较，并提取出目标的位置、速度和其他特征信息。
三、应用领域雷达技术广泛应用于军事、民航、海事、气象等领域。
以下是雷达在一些典型应用领域的应用案例：1. 军事应用：军事雷达用于目标探测、识别和跟踪，可在地面、海洋和空中监测敌方的舰船、飞机、导弹等目标，并提供信息支持于战术决策。
2. 民航应用：民航雷达用于航空交通管制，可以监测和引导飞机，确保航班的安全与准时。
雷达原理与系统-雷达系统组成与雷达方程
2.2 基本雷达方程
如果雷达接收天线的有效接收面积为Ar，天线增益Gr和有效面积Ar之间的关
系为 Ar
Gr 2
4π
，则接收回波的功率Pr为
Pr
Ar S2
PtGt Ar
(4π)2 R12 R22
PtGtGr 2
(4π)3R12 R22
W
单基地脉冲雷达通常采用收发共用天线，
（6）信号处理机。接收机输出信号经A/D采样、中频数字正交检 波后，完成脉冲压缩、MTI/MTD、检测、点迹凝聚等处理，提高目 标回波的信噪比，同时抑制杂波和干扰。为了抑制干扰，通常需要 进行副瓣对消、副瓣匿影等处理。不同体制的雷达，信号处理的差 异也较大，例如，阵列雷达需要进行DBF或ADBF等处理。
SNR
F
i
Si Ni
No
SNR o
SiGa No
NiGa
Ni kT0B 输入端信号功率为
No : 实际接收机的输出噪声功率
Ni : 接收机的输入噪声功率
Ga : 接收机的增益
Si
kT0
BF
SNR
o
若雷达的检测门限设置为最小输出信噪比(SNR)omin=D0，则最小可检测信号 功率可表示为
雷达原理与系统
雷达系统组成与雷达方程
1
本章教学目的与内容
雷达系统的基本组成 掌握雷达方程的作用、计算方法 了解目标的散射截面积(RCS) 了解电波传播对雷达的影响 了解雷达的系统损耗 了解终端设备及其信息处理
了解不同体制雷达的作用距离计算方法
2
2.1 雷达系统基本组成
天线
高功率发射部分 （100W到1MW的量级）
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《雷达原理与系统》课程复习
α
β
斜距R，雷达到目标的直线距离方位角α，目标斜距R 在水平面上的投影OB 与某以起始方向（参考
方向）在水平面上的夹角
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
收发开关
天线大气目标反射
大气
天线
收发开关
发射机接收机
电信号
电磁波回波
tr
2
r ct R =
2r R t c =
C ：光速，
利用发射信号回波时延求得
2
r
ct R =150R m =测距精度与发射信号（时宽）带宽（或处理后脉冲宽度）有关，
脉冲越窄、性能越好
利用天线方向性实现
α接收回波最强时的天线波束指向
利用回波多普勒频移测相对速度
2r
d v f λ
=
r
v v
cos r v v θ
=⋅径向速度也可用距离的变化率来求得
利用足够高的分辨力获得
22c c R B
τ∆==
012k D
λϕβ∆==
习题
r
v v
2
r
ct R =
2r
d v f λ
=
cos r v v θ
=⋅
雷达的工作频率
雷达频段划分和对应频率－－书P7，表1.1频率选择因素：体积、分辨力、用途、功能
雷达发射机的任务和基本组成
输出功率
输出信号功率
平均功率
峰值功率单位时间内发出的功率能量P av ，脉冲重复周期内的输出平均功率。
脉冲发出时间点的功率P t ，脉冲期间射频振荡
的平均功率。
•总效率
输入发射机的总平均功率输出和输入的功率比工作比，占空比
雷达发射机的性能指标
习题
雷达接收机
选频滤波
混频器本振
滤波解调滤波无线电波
解调输出
f L f IF f RF
雷达显示器的主要类型
基本雷达方程推导
雷达收到功率：A r ：雷达天线接收面积
r
r 雷达接收到的回波功率反比于目
标与雷达站间距离
R
的四次方
雷达实际作用距离受目标后向散射截面积σ、S imin 、噪声和其他干扰的影响，具有不确定性，服从统计学规律。
当接收功率为接收机最小检测功率S imin 时：
最小可检测信噪比
匹配接收机检波器检波后积累检测装置S imin
KT0B n F n
D0
i
min
识别系数M
作用距离
灵敏度
积累对作用距离的改善
非相干积累在检波前完成，亦称检波前积累或中频
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。
M个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的M倍
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
习题
改变雷达的测量距离，产生测距误差；引起仰角测量误差原因：
气的密度也不相同，大气密度随高度变化的结果
使折射系数对高度增加而减小。
因此电磁波在正
与大气折射系数n
随高度的变化率有
关。
P159
习题
用信号能量表示的雷达方程
•例：
目标距离的测量
2
r ct R =2r R t c =常用方法：脉冲法、频率法、相位法
最小可测距离
最大单值测距范围
特殊场合，雷达重复频率不能满足单值测距要求，此时
出现测距模糊
解距离模糊的方法：多重复频率法、舍脉冲法
只在时间上延迟了t R （回波时延）。
如图：B
f 0T t R
t R f （t ）
t
f b （t ）
t
差拍频率调频周期
调频带宽
人工距离跟踪
习题
角度测量
测角的性能参数：测角范围、测角速度、测角精度或准确度、角分辨力。
测角的方法：相位法，振幅法。
天线对于不同方向到达的电磁波具
有不同的振幅和相位的响应利用振幅响应进行测角
利用相位响应进行测角
测角误差
，实际读数
解决方法
振幅法测角
天线的波束形状及扫描方式
目标高度测量
圆锥扫描自动测角系统
目标方向
x 方位
y 仰角
等信号轴
A
φ0
波束中心
波束截面
波束中心运动轨迹
天线最大辐射方向偏离等信φ0/ωs
顺序波瓣测角法
ωs
思考
习题
双天线测角精度低于三天线
即：ƒr 、ƒd 的差值1、连续波多卜勒雷达
连续波发射机
放大器相检器
多卜勒滤波器
指示器
ƒ0
ƒ0
ƒ0 ƒd
产生频率为f 0的等幅高频振荡
少量发射能量耦合至接收端作为基准电压
混频后的信号经放大，在相位检
波器输出端取出差拍电压
提取多卜勒频率信号
由于相位检波器参考电压远大于回波电t
u d
d
u t
U 0。