雷达原理及系统

《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