第_3_章__雷达接收机.ppt
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ppt-第3章超声波雷达
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
第 32 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
第 33 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
第 34 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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第 21 页
3.7 超声波雷达的测试
第 22 页
3.7 超声波雷达的测试
第 23 页
3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
第 25 页
3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
第3章 超声波雷达
➢ 3.1 超声波雷达的定义 ➢ 3.2 超声波雷达的组成 ➢ 3.3 超声波雷达的特点 ➢ 3.4 超声波雷达的原理 ➢ 3.5 超声波雷达的类型 ➢ 3.6 超声波雷达的技术参数 ➢ 3.7 超声波雷达的测试 ➢ 3.8 超声波雷达的产品及应用
第1页
第3章 超声波雷达
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第3章 超声波雷达
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3.5 超声波雷达的类型
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3.6 超声波雷达的技术参数
第 15 页
3.7 超声波雷达的测试
第 16 页
3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
第3章 超声波雷达
➢ 3.1 超声波雷达的定义 ➢ 3.2 超声波雷达的组成 ➢ 3.3 超声波雷达的特点 ➢ 3.4 超声波雷达的原理 ➢ 3.5 超声波雷达的类型 ➢ 3.6 超声波雷达的技术参数 ➢ 3.7 超声波雷达的测试 ➢ 3.8 超声波雷达的产品及应用
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第3章 超声波雷达
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第3章 超声波雷达
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3.5 超声波雷达的类型
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3.6 超声波雷达的技术参数
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
雷达系统PPT课件
RCS：目标的单基地雷达截面积（m2）； Gt和Gr：分别为目标方向雷达发射、接收天线增益； D0：雷达系统抗干扰因子； Rt：目标与雷达之间的距离（m）； Lt：雷达发射综合损耗； Lr：雷达接收综合损耗； LAtm：电磁波在大气中的传输损耗； λ：雷达系统的工作波长（m）。
（1）脉冲雷达方程
设Pt为雷达系统的发射功率，Gt为雷达天线增益，Gr 为雷达天线增益，目标的等效反射截面为RCS， Pt为雷 达发射功率，Rt为目标与雷达之间的距离，Lt为雷达的发 射机馈线损耗，Lr为雷达的接收馈线损耗。
雷达系统接收功率Prs：
Prs
PtGtGr2 •RCS (4)3Rt4Lt Lr
目标的运动速度测定:当目标和雷达之间存在着相对位 置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变 量称为多普勒频移，据此确定目标的相对径向速度。
14
雷 地面雷达：高塔、车、船、地基等为雷达平台
达 平
空载雷达：飞机、导弹、气球、飞艇等
台 天基雷达：卫星、飞船、空间站、航天飞机等
电磁波的特性:
15
1.4 雷达系统的基本方程
P jG jK jP tG t4 •R R C t4S•R 2 j •G G t(t )•L p o lL L tjL f
自卫式干扰 (Rt=Rj，Gt=Gt(θ)):
Kj
4PjGjR2j • Lt
PtGt •RCS LpolLjLf
PjGj KjPt4GtR •2 jRCS•LpolL LtjLf 21
以FPGA和宽带 ADC器件为核心构 成的宽带雷达信号
处理系统
以高速DSP器件为 核心构成的雷达
信号处理系统
11
(5) T/R组件
微波光子 收发组件
（1）脉冲雷达方程
设Pt为雷达系统的发射功率，Gt为雷达天线增益，Gr 为雷达天线增益，目标的等效反射截面为RCS， Pt为雷 达发射功率，Rt为目标与雷达之间的距离，Lt为雷达的发 射机馈线损耗，Lr为雷达的接收馈线损耗。
雷达系统接收功率Prs：
Prs
PtGtGr2 •RCS (4)3Rt4Lt Lr
目标的运动速度测定:当目标和雷达之间存在着相对位 置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变 量称为多普勒频移，据此确定目标的相对径向速度。
14
雷 地面雷达：高塔、车、船、地基等为雷达平台
达 平
空载雷达：飞机、导弹、气球、飞艇等
台 天基雷达：卫星、飞船、空间站、航天飞机等
电磁波的特性:
15
1.4 雷达系统的基本方程
P jG jK jP tG t4 •R R C t4S•R 2 j •G G t(t )•L p o lL L tjL f
自卫式干扰 (Rt=Rj，Gt=Gt(θ)):
Kj
4PjGjR2j • Lt
PtGt •RCS LpolLjLf
PjGj KjPt4GtR •2 jRCS•LpolL LtjLf 21
以FPGA和宽带 ADC器件为核心构 成的宽带雷达信号
处理系统
以高速DSP器件为 核心构成的雷达
信号处理系统
11
(5) T/R组件
微波光子 收发组件
雷达原理3-雷达接收机新ppt课件.ppt
S i
m in
k T0 Bn F0
So No
m in
(3.2.36)
通常,我们把(So/No)min称为“识别系数”, 并用M表示, 所以灵敏 度又可以写成
S i
m in
kT0Bn F0M
(3.2.37)
第3章雷达接收机
为了提高接收机的灵敏度, 即减少最小可检测信号功率Si min, 应做到:
F 1 N
k T0 BnGa
ΔN2=(F2-1)kT0BnG2
于是式(3.2.24)可进一步写成
(3.2.25)
No=kT0BnG1G2F0=kT0BnG1G2F1+(F2-1)kT0BnG2
化简后可得两级级联电路的总噪声系数
F0
F1
F2 1 G1
(3.2.26)
第3章雷达接收机 三级级联推导
之比, 叫做动态范围。
第3章雷达接收机 4. 中频的选择和滤波特性
接收机中频的选择和滤波特性是接收机的重要质量指标之 一。
在中频的选择可以从30 MHz到4GHz之间。 如何选择接收机的中频？ 短波接收机为什么选在465KHz？
在白噪声(即接收机热噪声)背景下应该选择何种滤波方式？
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
雷达接收机的任务是通过适当的滤波将天线上收到的微弱高频信号从伴随的 噪声和干扰中选择出来，同时处理后送到终端设备。 主要组成部分是:
雷达原理
离 散型 寄生输出
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
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3- 雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机 3.1.2
1. 灵敏度 灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。 超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为(10-12~10-14)W.
接收机的工作频带宽度主要决定于高频部件(馈线系统、高频放大器和 本机振荡器)的性能。 带宽是不是越宽越好？
第3章雷达接收机
3. 动态范围 动态范围表示接收机能够正常工作所容许的输入信号
强度变化的范围。 最小输入信号强度通常取为最小可检测信号功率Si min,
允许最大的输入信号强度则根据正常工作的要求而定。 使接收机开始出现过载时的输入功率与最小可检测功率
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
第3章雷达接收机
3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标
3.1.1 超外差式雷达接收机的组成 l接收机的任务
发 射脉 冲 噪声
被 噪声 淹 没 的信 号
图3.3 显示器上所见到的信号与噪声
第3章雷达接收机 2. 接收机的工作频带宽度
接收机的工作频带宽度种类？
接收机的顺时带宽是指，该部件在特定的增益（有时是相位）容差内能 同时放大两个或两个以上信号的频带。
调谐带宽是指该部件在调整适当的电气或机械旋钮时可以工作，而不降 低指定性能的频带。
《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
精选课件ppt
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
第三章 雷达接收机
临界灵敏度
Si,m inkT0BnF 0M
Si,m inkT0BnF0
令M=1
对数表示
Si,m in(dB m W )10lgS 1 i0 ,m i3 n(dB m W ) Si,m in(dB m W ) 114dB 10lgB n(M H z) 10lgF 0
一般接收机的灵敏度在-90~-110dBmW
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。(非线性电路,需要考虑输出信号 与噪声的交叉项)
2. 为使噪声系数具有单值确定性，规定输入 噪声以天线等效电阻在室温290K时产生的 热噪声为标准。噪声系数只由接收机本身 参数确定。
3. 噪声系数没有单位。通常用分贝表示
4. 无源四端网络的噪声系数
图3.13，P60
雷达接收机的高频部分
发射机
收发转换开关
接收机保护电路
收发开关
本机振荡
高频放大器
天线
混频器接收机保 低噪声高 护器来自放至主中放前置中放
本级振荡器
混频器
接收机的 “前端”
收发转换开关
功能：
发射时，使天线与发射机接通，同时与接收机断开， 避免高 功率发射信号进入接收机把高放或混频器烧毁。 接收时，使天线与接收机接通，同时与发射机断开，以免因发 射机旁路而使微弱的接收信号受损失。
F 0 1 T 0 F 1 1 T 0 F 2 G 1 1 T 0 F G 3 1 G 2 1 T 0 G 1 G F 2 n G 1 n 1 T 0
T e T 1 G T 2 1 G T 1 G 32 G 1 G 2 T nG n 1
接收机灵敏度
衡量接收机接收（检测）微弱信号的能力。
使接收机开始出现过载时的输入功率与最小 可检测功率之比
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
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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.
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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
2024版第三章第五节探地雷达技术ppt课件
型。
结果输出与可视化
将处理结果以图表、图像等形 式输出，并进行可视化展示。
04
CATALOGUE
探地雷达在不同领域中的应用实例
工程地质勘察中应用
地质构造探测
利用探地雷达技术，可以非破坏 性地探测地下的岩层、断层、裂 缝等地质构造，为工程建设提供
重要的地质信息。
地下水位监测
通过探地雷达技术，可以实时监测 地下水位的动态变化，为水利工程、 城市排水等提供数据支持。
结合探地雷达技术和文物保护理 念，可以对历史文化遗址进行科
学合理的保护和利用。
05
CATALOGUE
探地雷达技术发展趋势与挑战
技术创新点及未来发展方向
全极化探地雷达技术
利用不同极化方式提高探测精度 和分辨率，减少环境干扰。
三维成像技术
结合先进的信号处理和图像处理 算法，实现地下目标的三维可视 化。
根据特征分析结果，计算 相关特征参数，如反射系 数、波速等。
地质结构推断与异常识别
01
02
03
04
地质结构推断
结合地质资料和反射波特征参 数，推断地下目标体的地质结
构。
异常识别
根据反射波特征参数和地质结 构推断结果，识别地下目标体
的异常区域。
异常分类与定性
对识别出的异常进行分类和定 性分析，确定异常的性质和类
接收机
接收来自地下的反射信号，并进行放大、滤波等处理。为提高 接收效果，常采用多通道接收技术，同时接收多个不同频率、 不同极化的信号。
天线类型及性能参数
天线类型
根据探测需求和场地条件，可选择不同类型的天线，如偶极子天线、喇叭天线、阵列天线等。其中，偶极 子天线适用于浅层高分辨率探测；喇叭天线适用于深层探测；阵列天线则可提高信号接收的定向性和抗干 扰能力。
结果输出与可视化
将处理结果以图表、图像等形 式输出，并进行可视化展示。
04
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探地雷达在不同领域中的应用实例
工程地质勘察中应用
地质构造探测
利用探地雷达技术，可以非破坏 性地探测地下的岩层、断层、裂 缝等地质构造，为工程建设提供
重要的地质信息。
地下水位监测
通过探地雷达技术，可以实时监测 地下水位的动态变化，为水利工程、 城市排水等提供数据支持。
结合探地雷达技术和文物保护理 念，可以对历史文化遗址进行科
学合理的保护和利用。
05
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探地雷达技术发展趋势与挑战
技术创新点及未来发展方向
全极化探地雷达技术
利用不同极化方式提高探测精度 和分辨率，减少环境干扰。
三维成像技术
结合先进的信号处理和图像处理 算法，实现地下目标的三维可视 化。
根据特征分析结果，计算 相关特征参数，如反射系 数、波速等。
地质结构推断与异常识别
01
02
03
04
地质结构推断
结合地质资料和反射波特征参 数，推断地下目标体的地质结
构。
异常识别
根据反射波特征参数和地质结 构推断结果，识别地下目标体
的异常区域。
异常分类与定性
对识别出的异常进行分类和定 性分析，确定异常的性质和类
接收机
接收来自地下的反射信号，并进行放大、滤波等处理。为提高 接收效果，常采用多通道接收技术，同时接收多个不同频率、 不同极化的信号。
天线类型及性能参数
天线类型
根据探测需求和场地条件，可选择不同类型的天线，如偶极子天线、喇叭天线、阵列天线等。其中，偶极 子天线适用于浅层高分辨率探测；喇叭天线适用于深层探测；阵列天线则可提高信号接收的定向性和抗干 扰能力。
雷达原理ppt课件68页PPT知识讲解70页PPT
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。
雷达原理ppt课件68页PPT知识讲解
6
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
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1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
雷达原理复习
总噪声
1.简述现代雷达的发展趋势。（15分） A采用先进的组网技术，组网中的米波雷达是有良好的反隐身能力。 B超视距后向散射雷达：探测距离远，覆盖面积大 C双/多基地雷达：可实现探测的空间分集 D机械旋转探测向电子探测发展 F相控阵雷达连续出现，不仅用于战略也用于战术雷达 E高机动雷达适度发展 G低截获概率雷达是主动雷达的发展方向 2.现代雷达的隐身和反隐身技术有哪些？ （10分） 现代雷达的隐身技术：A 降低飞行棋反身的RSC（雷达有效反射面）B 采用吸波材料 C 超低空飞行 反隐身技术：A超视距后向散射雷达 B极宽频带雷达 C采用双/多基地雷达 D采用组网技术F无载波雷达 3.什么是双/多基地雷达系统？与单基地雷达系统相比，双/多基地雷达系统的优缺点是什么？ （15分） 双/多基地雷达系统是由分置于不同基地的一部或多部发射机和一部或多部接收机组成的统一的雷达系统。 优点：在抗后向有源干扰和抗反辐射方面有明显优势。可以监视探测的空间分集，以此来发现隐身飞行器。 缺点：不同的测量坐标系和技术实现的复杂性 时间和频率的同步需要从发射站提供基层传送到接收机 空间同步要保证一时刻收发天线波来覆盖同一空域
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1 请简述要提高雷达的探测距离，有哪些方法？(第三章)（分别从发射机、接收机和天 线角度进行说明） 发射机角度：A提高峰峰值功率B提高脉冲宽度C减少脉冲重复频率D提高占空比F增大 脉冲重复周期 接收机角度：A提高灵敏度B较少噪声电平C使接收机有足够的增益D减小识别系数F减 小带宽E降低噪声系数 天线角度：A增大天线尺寸B减小波束宽度C提高天线高度D增加天线发射仰角 2 什么是雷达接收机的灵敏度和噪声系数，并阐述其物理意义。 灵敏度：表示接收机接收微弱信号的能力，用最小’可检测信号功率Simin 表示。目前， 超外差式雷达接收机的Simin＝-120～-140dBw，保证这个灵敏所需接收机的增益 gain =120～160dB ，主要由中频放大器来完成。 噪声系数：接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的比值 3 接收机的噪声系数主要取决于接收机的前几级还是后几级？为什么？要使接收机的总 噪声系数Fo减小，需减小Fi，增大Gi，而各级内部噪声的影响并不一样，级数越靠前， 对Fo影响越大，所以Fo 取决于最前几级，所以接收机要采用高增益低噪声高放。
《智能网联汽车环境感知技术》教学课件—第3章超声波雷达
第 13 页
3.5 超声波雷达的类型
第 14 页
3.6 超声波雷达的技术参数
第 15 页
3.7 超声波雷达的测试
第 16 页
3.7 超声波雷达的测试
第 17 页
3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
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3.7 超声波雷达的测试
第 29 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
第 30 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
第3章 超声波雷达
➢ 3.1 超声波雷达的定义 ➢ 3.2 超声波雷达的组成 ➢ 3.3 超声波雷达的特点 ➢ 3.4 超声波雷达的原理 ➢ 3.5 超声波雷达的类型 ➢ 3.6 超声波雷达的技术参数 ➢ 3.7 超声波雷达的测试 ➢ 3.8 超声波雷达的产品及应用
第1页
第3章 超声波雷达
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第3章 超声波雷达
第 43 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
第波雷达的产品及应用
第 37 页
3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.8 超声波雷达的产品及应用
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3.5 超声波雷达的类型
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3.6 超声波雷达的技术参数
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3.7 超声波雷达的测试
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3.8 超声波雷达的产品及应用
第3章 超声波雷达
➢ 3.1 超声波雷达的定义 ➢ 3.2 超声波雷达的组成 ➢ 3.3 超声波雷达的特点 ➢ 3.4 超声波雷达的原理 ➢ 3.5 超声波雷达的类型 ➢ 3.6 超声波雷达的技术参数 ➢ 3.7 超声波雷达的测试 ➢ 3.8 超声波雷达的产品及应用
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第3章 超声波雷达
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第波雷达的产品及应用
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导航雷达第三章雷达设备接收机
第三章 雷达设备工作原理
第五节 雷达接收系统
变频器 高放 自双工器 混频器 中频 放大器 检波器 视频 放大器
至显示器
本振 MIC 人工调谐
自动调谐 （AFC）
触发脉冲 增益 海浪抑制
图3-5-1 接收系统框图
第三章 雷达设备-接收系统组成
（一）变频器： 把超高频回波信号变成中频（30、45、60 MHz）信号
第三章 雷达设备—雷达信息处理及显示系统
第六节 雷达信息处理及显示系统
PPI（Plane Position Indicator） : 模拟信号处理（ 传统式） 光栅（TV）、液晶 : 数字信号处理 （ 现代式）
阳极 罩
阴极
栅极
电子枪
偏转线圈
电子束 管脚灯丝 管径 位移线 圈 Fig CRT
屏荧 光
两部分：本机振荡器、混频器 1）本机振荡器： 产生比磁控管振荡频率高一个中频的小功 率等幅连续振荡信号，即本振信号fL 2）混频器： 把回波信号（fS）与本振信号（fL）通过非线性元件混频 产生含许多新频率的信号，经过选频电路选出本振信号 与回波信号的差频——中频信号（fI） 混频晶体二极管
接收系统的调谐： 调整本振的输出频率fL ，以满足其与回波信号频率 fS始终相差一个中频；调谐不当将影响雷达图像质量。 包括：人工调谐和自动调谐（AFC） 调谐标准：显示器上调谐指示最大或回波饱满清晰。
放大时失真越小，雷达的观测精度就越高，但雷达保持较高的放 大倍数和灵敏度就越受到限制，适合近量程。
第三章 雷达设备—接收系统的主要技术指标
（四）恢复时间 从引起接收系统饱和或过载的强信号过后开始， 到接收系统刚刚恢复正常工作能力为止所经历的时间， 越短越好。
恶劣天气中的强海浪回波、强雨雪回波以及近 距离大型船舶的回波，应警惕其后方目标。
第五节 雷达接收系统
变频器 高放 自双工器 混频器 中频 放大器 检波器 视频 放大器
至显示器
本振 MIC 人工调谐
自动调谐 （AFC）
触发脉冲 增益 海浪抑制
图3-5-1 接收系统框图
第三章 雷达设备-接收系统组成
（一）变频器： 把超高频回波信号变成中频（30、45、60 MHz）信号
第三章 雷达设备—雷达信息处理及显示系统
第六节 雷达信息处理及显示系统
PPI（Plane Position Indicator） : 模拟信号处理（ 传统式） 光栅（TV）、液晶 : 数字信号处理 （ 现代式）
阳极 罩
阴极
栅极
电子枪
偏转线圈
电子束 管脚灯丝 管径 位移线 圈 Fig CRT
屏荧 光
两部分：本机振荡器、混频器 1）本机振荡器： 产生比磁控管振荡频率高一个中频的小功 率等幅连续振荡信号，即本振信号fL 2）混频器： 把回波信号（fS）与本振信号（fL）通过非线性元件混频 产生含许多新频率的信号，经过选频电路选出本振信号 与回波信号的差频——中频信号（fI） 混频晶体二极管
接收系统的调谐： 调整本振的输出频率fL ，以满足其与回波信号频率 fS始终相差一个中频；调谐不当将影响雷达图像质量。 包括：人工调谐和自动调谐（AFC） 调谐标准：显示器上调谐指示最大或回波饱满清晰。
放大时失真越小，雷达的观测精度就越高，但雷达保持较高的放 大倍数和灵敏度就越受到限制，适合近量程。
第三章 雷达设备—接收系统的主要技术指标
（四）恢复时间 从引起接收系统饱和或过载的强信号过后开始， 到接收系统刚刚恢复正常工作能力为止所经历的时间， 越短越好。
恶劣天气中的强海浪回波、强雨雪回波以及近 距离大型船舶的回波，应警惕其后方目标。
电子对抗原理_3_雷达系统结构_信号处理
FPGA #B Virtex-7
V585T -1FF1761I
EMIF INT
NOR FLASH
1Gb
DSP #A TMS320C6678
SRIO SRIO
4X
4X
HyperLink
S6
LX9
DDRIII
SDRAM
PLL
ARM
128MX64
DSP #B TMS320C6678
DDRIII SDRAM 128MX64
通信系统最常用的中频是70MHz
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接收机噪声
雷达接收机噪声的来源主要分为两种： 内部噪声 外部噪声
内部噪声主要由接收机中的馈线、放电保护器、 高频放大器或混频器等产生。接收机内部噪声 在时间上是连续的，而振幅和相位是随机的， 通常称为“起伏噪声”。
外部噪声是由雷达天线进入接收机的各种人为 干扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰和天线 热噪声等，其中以天线热噪声影响最大。
B型，距离—方位显示器，水平方向表示方位， 垂直方向表示距离
E型 ，距离—仰角显示器， P型 ，环视显示器，也称平面位置显示器
（PPI），其距离由径向距离表示， J型 ，圆周扫描的距离显示器
27
A型和A/R型
B型
器
距离-时间 窗
高度-时间 窗
目标三维 显示窗
14
5 信号处理机
雷达信号处理流程 信号处理机结构 信号处理机指标
15
5.1 雷达信号处理流程
雷达信号处理机的任务是对感兴趣的目标 信号进行检测并提取出目标参数（距离、 方位角、高低角、径向速度等）
A/D
脉冲 压缩
滤波
CFAR 处理
目标参数 提取
16
雷达原理第三章-雷达接收机
雷达接收机的组成
3. 失真
混频——频谱线性搬移——非线性器件——平方项 非线性器件——高次方项——产生组合频率——干扰、失真
（1）干扰哨声
特征：接收机音频出现哨叫 混频输入：仅有有用射频 f R F
f R F 非线性 器件
本振
中频
f IF
滤波器
主中频： fIFfRFfLO （二次方项）
组合频率 pfRF qfLO fIF F 付波道中频
一、 超外差式雷达接收机的组成 主要组成部分是:
按照雷达接收机中回波信号的频率变换过程，可以将超外差 式雷达接收机划分为高频、中频和视频三部分。
高频部分指接收机的微波电路，又称雷达接收机的高端，包 括接收机保护电路、低噪声高频放大器、混频器和本机振荡器。
中频部分指中频放大器、匹配滤波器、检波器。 视频部分为视频放大器等信号频率为视频的电路。第二混频 器及相关电路包含在中频放大器中。
3.视频部分： 检波：包络检波，同步（频）检波（正交两路）， 相位检波。 放大：线形放大，对数放大，动态范围。
雷达接收机的组成
（一）关于低噪声放大器
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，简称LNA)是射频接 收机前端的主要部分。
它主要有以下几个特点：
1、处于接收机的前端就要求它的噪声系数越小越好。 为了抑制后面几级噪声对系统的影响，还要求有一定的 增益，为了不使后级器件过载，产生非线性失真它的增 益又不能太大。在此放大器在工作频段内应该是绝对稳 定的。
1.高频部分：
T/R 及保护器：发射机工作时，使接收机输入端短路， 并对大信号限幅保护。 低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系数，热 噪声增益。 Mixer，LD，AFC（自动频率微调）：保证本振频率 与发射频率差频为中频，实现变频。
天气雷达的工作原理ppt课件
从而使雷达荧光屏上出现的目标标志（用亮点或垂
直偏移表示）的方位、仰角就是目标相对于雷达的
实际方位、仰角。
.
16
５、天线转换开关
因为雷达发射和接受的都是持续时间极短（微秒量 级）、间歇时间很长（千微秒量级）的高频脉冲波，这 就有可能使发射和接收共用一根天线。天线转换开关的 作用是：在发射机工作时，天线只和发射机接通，使发 射机产生的巨大能量不能直接进入接收机，从而避免损 坏接收机；当发射机停止工作时，天线立即和接收机接 通，微弱的回波信号只进入接收机。
距离仰角显示器是显示云 和降水的垂直结构的显示器。 由于距离高度显示器只能在低 仰角下使用，如711雷达和7l3 雷达在作距离仰角显示时，天 线的最大仰角只分别为32０和 29０，这样的仰角看不到近距 离天顶附近的云雨情况，为了 解近距离天顶附近的云雨情况 和结构，某些天气雷达(国产 713雷达)可以作“距离仰角显 示”，这种显示器简称为REI
线的转动系统，一部分是同步系统。天线转动系统
的作用是：（1）使天线绕垂直轴转动，以便探测
平面上的降水分布，或漏斗面上降水、云的分布；
（2）使天线在某一方位上作上下俯仰，以便探测
云和降水的垂直结构和演变。
天线同步系统（也叫伺服系统）的作用是：使
阴极射线管上不同时刻时间扫描基线的方位、仰角
和相应时间天线所指的方位、仰角一致（即同步），
(Rang Elevation Indicator) .
横坐标为距离，纵坐 标为高度，垂直坐标尺度 和水平坐标尺度一样，因 此它没有距离高度显示器 那样出于两个坐标尺度不 一样而引起的失真。 23
等高平面位置显示器(CAPPl)
平面位置显示器只是在仰角为０时得到降水目标 的平面分布，仰角大于０时得到的是一个远处高近 处低的漏斗面上的云雨分布。为了解不同高度上的 云和降水分布，了解降水发生发展的三度空间情况， 人们使用了 “等高平面位置显示器”，简称 CAPPI(Constant Altitude PPl)。等高平面位置显 示器能够显示不同高度平面上的云雨分布
第三章 第五节 探地雷达技术
（一）探地雷达在工程地质勘察中的应用 大型工程建筑对地基质量要求很高，当地
下工程地质条件横向变化较大时，常规的钻 探工作由于只能获得点上的资料，无法满足 基础工程施工对地质条件的要求，而探地雷 达由于能对地下剖面进行连续扫描，因而在 工程地质勘察中得到了广泛的应用。
1、基岩面的探地雷达探测 高层建筑对地基的附加应力影响深、范 围广，对地基土的承载力要求高。当场地的 地基土层软弱，而在其下不太深处又有较密 实的基岩持力层时，常常采用进入基岩的桩 基础，在基岩面起伏剧烈地区，详细描述基 岩面的起伏对桩基础设计有重要意义。
图3.5.4 相距0.5m的五个天线聚焦后的天线辐射方向极化图
三、探地雷达的数据处理与成果表达 （一）探地雷达的数据处理方法 探地雷达数据处理的目的是对原始雷达记 录进行初步加工处理，目标是压制随机的和 规则的干扰，以最大可能的分辨率在探地雷 达图像剖面上显示反射波，提取反射波的各 种有用参数 (包括振幅、波形、频率等)，使实 测的雷达资料更便于计算机处理解释。
250、500、800、1000 MHz
生产商 Geophysical
Survey Systems, Inc
Snsor ＆ Software
Inc.
MALA GEOSCIENCE
四、探地雷达的应用 探地雷达是一种高分辨率探测技术，可以 对浅层地质问题进行详细填图，也可以对地下 浅部埋藏的目的体进行无损检测。由于电子技 术与数字处理技术的发展，使探地雷达的分辨 率与探测深度大大提高，探地雷达已在工程地 质勘察、灾害地质调查、地基基础施工质量检 测、考古调查、管线探测、公路工程质量检测 等多个领域中得到了广泛应用。下面介绍探地 雷达在两个领域中的应用。
探地雷达所用的电磁波有一较宽的频谱， 频段远大于一般的地面电磁法，属于分米波。 图3·5·1为探地雷达探测原理图，发射天线 和接收天线紧靠地面，由发射机发射的短脉冲 电磁波经发射天线辐射传入大地，电磁波在地 下传播过程中遇到介质的分界面后便被反射或 折射，反射回地面并被接收天线接收的电磁波 ，我们称为回波。显然，根据回波讯号及其传 播时间便可判断电性界面的存在及其埋深。
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第3章雷达接收机
5. 工作稳定性和频率稳定度
一般来说, 工作稳定性是指当环境条件(例如温度、 湿度、 机械 振动等)和电源电压发生变化时, 接收机的性能参数(振幅特性、 频率特性和相位特性等)受到影响的程度, 希望影响越小越好。
大多数现代雷达系统需要对一串回波进行相参处理, 对本机 振荡器的短期频率稳定度有极高的要求(高达10-10或者更高), 因 此，必须采用频率稳定度和相位稳定度极高的本机振荡器, 即简 称的“稳定本振”。
第3章雷达接收机
发 射脉 冲 噪声
被 噪声 淹 没 的信 号
图3.3 显示器上所见到的信号与噪声
Байду номын сангаас
第3章雷达接收机
2. 接收机的工作频带宽度
接收机的工作频带宽度表示接收机的瞬时工作频率范围。
在复杂的电子对抗和干扰环境中, 要求雷达发射机和接收机具有较宽的工作 带宽, 例如频率捷变雷达要求接收机的工作频带宽度为(10~20)%。接收机的 工作频带宽度主要决定于高频部件(馈线系统、高频放大器和本机振荡器)的 性能。
高 频 输 入 接 收 机 保 护 器
低 噪 声 高 频 放 大 器
混 频 器
中 频 放 大 器 (匹 配 滤 波 器 )
检 波 器
视频至 终 端 设 备 放 大 器
高 频 部 分
本 振
图3.1 超外差式雷达接收机简化方框图
第3章雷达接收机
天线
近程 增益 控 制 (STC )
A GC
收发 开关 接收 机保 护器 低噪 声高 频放大 器
第3章雷达接收机 7.
在现代有源相控阵雷达和数字波束形成(DBF)系统中, 通常 需要几十路甚至几千路接收机通道。如果采用常规的接收机工 艺结构, 无论在体积、重量、耗电、成本和技术实现上都有很大 困难。采用微电子化和模块化的接收机结构可以解决上述困难, 优选方案是采用单片集成电路, 包括微波单片集成电路(MMIC)、 中频单片集成电路(IMIC)和专用集成电路(ASIC)；其主要优点是 体积小、重量轻, 另外，采用批量生产工艺可使芯片电路电性能 一致性好，成本也比较低。用上述几种单片集成电路实现的模 块化接收机, 特别适用于要求数量很大、幅相一致性严格的多路 接收系统, 例如有源相控阵接收系统和数字多波束形成系统。 一 种由砷化镓(GaAs)单片制成的C波段微波单片集成电路, 包括完 整的接收机高频电路, 即五级高频放大器、可变衰减器、移相器、 环行器和限幅开关电路等, 噪声系数为2.5dB, 可变增益为30 dB 。
第3章雷达接收机
第3 章雷达接收机
3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标 3.2 接收机的噪声系数和灵敏度 3.3 雷达接收机的高频部分 3.4 本机振荡器和自动频率控制 3.5 接收机的动态范围和增益控制 3.6 滤波和接收机带宽
第3章雷达接收机
3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标
3.1.1 超外差式雷达接收机的组成 (1) 高频部分, 又称为接收机“前端”, 包括接收机保护 器、低噪声高频放大器、混频器和本机振荡器; (2) 中频放大器, 包括匹配滤波器; (3) 检波器和视频放大器。
使接收机开始出现过载时的输入功率与最小可检测功率之 比, 叫做动态范围。为了保证对强弱信号均能正常接收, 要求动 态范围大, 就需要采取一定措施, 例如采用对数放大器、 各种增 益控制电路等抗干扰措施。
第3章雷达接收机
4.
接收机中频的选择和滤波特性是接收机的重要质量指标之 一。 中频的选择与发射波形的特性、 接收机的工作带宽以及所 能提供的高频部件和中频部件的性能有关。在现代雷达接收机 中, 中频的选择可以从30 MHz到4GHz之间。当需要在中频增加 某些信号处理部件, 如脉冲压缩滤波器, 对数放大器和限幅器等 时, 从技术实现来说, 中频选择在30MHz至500MHz更为合适。 对于宽频带工作的接收机, 应选择较高的中频, 以便使虚假的寄 生响应减至最小。
1. 灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能接收的信号越 微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。 雷达接收机的灵敏度通常用最小可检测信号功率Si min来表示。
目前, 超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为 (10-12~1014)W, 保证这个灵敏度所需增益约为106~108(120 dB~160 dB), 这 一增益主要由中频放大器来完成。
第3章雷达接收机
6.
在现代电子战和复杂的电磁干扰环境中, 抗有源干扰和无 源干扰是雷达系统的重要任务之一。 有源干扰为敌方施放的各 种杂波干扰和邻近雷达的异步脉冲干扰, 无源干扰主要是指从 海浪、雨雪、地物等反射的杂波干扰和敌机施放的箔片干扰。 这些干扰严重影响对目标的正常检测, 甚至使整个雷达系统无 法工作。现代雷达接收机必须具有各种抗干扰电路。 当雷达系 统用频率捷变方法抗干扰时, 接收机的本振应与发射机频率同 步跳变。 同时接收机应有足够大的动态范围, 以保证后面的信 号处理器有高的处理精度。
混 频器 中频 放大 器 中频 增益 衰减 中频 滤波 器
发射 机 稳定 本振
对数 放大 器
线性 放大 器
相干 本振
包络 检波 器 视
90°
同频 检波 器
u I(t)
频
放
u Q (t)
大
器
限幅 放大 器
相位 检波 器
cos
s i n
图3.2 超外差式雷达接收机的一般方框图
第3章雷达接收机 3.1.2
需要指出, 接收机的工作频带较宽时, 必须选择较高的中频, 以减 少混频器输出的寄生响应对接收机性能的影响。
第3章雷达接收机
3. 动态范围
动态范围表示接收机能够正常工作所容许的输入信号强度 变化的范围。最小输入信号强度通常取为最小可检测信号功率Si min, 允许
最大的输入信号强度则根据正常工作的要求而定。 当输入信号太强时, 接收 机将发生饱和而失去放大作用, 这种现象称为过载。
减小接收机噪声的关键参数是中频的滤波特性, 如果中频滤 波特性的带宽大于回波信号带宽, 则过多的噪声进入接收机。 反之, 如果所选择的带宽比信号带宽窄, 信号能量将会损失。这 两种情况都会使接收机输出的信噪比减小。 在白噪声(即接收机 热噪声)背景下, 接收机的频率特性为“匹配滤波器”时, 输出的 信号噪声比最大。