雷达原理第三版丁鹭飞要点
雷达原理(第三版) 丁鹭飞第8章
第 8 章 运动目标检测及测速 当目标与雷达站之间有相对运动时, 则距离R随时间变化. 设目标以匀速相对雷达站运动, 则在时间t时刻, 目标与雷达站间 的距离R(t)为
R(t) = R0 - vrt
式中,R0 为 t=0 时的距离;vr为目标相对雷达站的径向运动速度. 式(8.1.1)说明, 在t时刻接收到的波形sr(t)上的某点, 是在t-tr时 刻发射的.由于通常雷达和目标间的相对运动速度vr远小于电磁 波速度c, 故时延tr可近似写为
第 8 章 运动目标检测及测速
连连分 由由由 (1) f0 f0 第放鉴 移方检分鉴 (3) fd 送送送滤分 鉴方第放鉴 (4) Uo 指指鉴 0 t 0 fd ur (2) f0± fd ud 0 (3) f0 f0+fd f 0 (2) f0 f
(1)
0 (4)
fd
f0-fd
f0
f0+fd
2f0 f
1 d ( Rt + Rr ) fd = λ dt
在单基地雷达情况下, 引起多卜勒频移的是雷达和目标连线方 向的径向速度vr.设目标运动方向与该连线的夹角为α, 目标速 度为v, 则径向速度分量vr为
vr = v cos α
(8.1.11)
第 8 章 运动目标检测及测速 8.1.2 多卜勒信息的提取 多卜勒信息的提取 已经知道, 回波信号的多卜勒频移fd正比于径向速度,而反
U ∑ ≈ U 0 + U r cos(ω d t 0 )
称为多卜勒频率.
第 8 章 运动目标检测及测速 (2) 对于复数包络u(t)来讲,
c + vr u c vr
2 R0 t c + v r
中的因子(c+vr)/(c-vr)表示信号在时间轴上的增长或压缩.根据目 标运动的方向可确定其是增长还是压缩. 目标和雷达站相对运 动时, vr为正值, 相当于波形在时间轴上压缩, 而在频率轴上频谱 将展宽.
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(第三版)第8章概论
c
f c
(8.1.9)
第 8 章 运动目标检测及测速
这 个 条 件 是 经 常 满 足 的 , 例 如 若 目 标 速 度 为 10 倍 音 速 , vr=3.3×103 m/s, 则2vr/c≈ 2×10-5, 这样即使信号的时间带宽积τΔf 为1000数量级时, 不等式(8.1.9)仍能满足。以上讨论均忽略了目 标加速度引起的影响。可以看出, 在当前目标运动的速度范围内, 运动目标回波的表达式(8.1.4)可以近似为
第 8 章 运动目标检测及测速
2. 常用雷达信号为窄带信号(带宽远小于中心频率)。 其发射 信号可以表示为
s(t) Re[u(t)e j0t ]
式中，Re表示取实部; u(t)为调制信号的复数包络; ω0为发射角频 率。
同连续波发射时的情况相似, 由目标反射的回波信号sr(t)可 以写成
sr (t) ks(t tr ) Re[ ku(t tr )e j0 (ttr ) ] (8.1.4)
R(t' ) R0 vrt'
往返R(t′)距离所需的时间正是目标的延迟时间tr, 即
可解得结果
R(t' )
2 c
tr
tr
c
1 vr
(2R02vrt)
(8.1.5) (8.1.6)
第 8 章 运动目标检测及测速
将tr代入式(8.1.1)可得运动目标回波为
sr (t)
k' cos0
c c
vr vr
sr
(t)
Re k '
u
c c
vr vr
t
2R0 c vr
exp
j0
c c
vr vr
t
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-第6章目标距离的测量
④
u
u
t
c
t
⑤
⑧
u
后波门 ⑤
后选通 ⑦
积分 电路
⑥
t′
c
t
t
形成 电路
放大 器
Ⅱ
u
⑦ u
t
⑧
注意：比较电路是否一直 u
t
有输出？
⑨ u
t
⑩
t
(a )
(b )
2020/5/7
(a) 组成方框图; (b) 各点波形
2. 控制器
控制器的作用是把误差信号uε进行加工变换后, 将其输出去控制跟踪波门移动, 即改变时延t′, 使其 朝减小uε的方向运动。设控制器的输出是电压信 号E, 则其输入和输出之间可用下述通常函数关系 表示:
脉冲调频测距原理 (a) 原理性方框图组成;
f
FA F
F T
td T A
o
2020/5/7
FA
fd
td
2vr
2 R0 c
FB
fd
td
2vr
2 R0 c
fd
FC
fd
2vr
FB
FC
T
T
B
C
t
(b)
脉冲调频测距原理 (b) 信号频率调制规律;
6.3 距离跟踪原理
6.3.1 人工距离跟踪 操作员按照显示器上的画面，将电刻
fb
ft
fr
8f Tm c
R0
fd
fb
fr
ft
8f Tm c
R0
fd
(前半周正向调频范围) (后半周负向调频范围)
R0
c 8f
fb fb 2fm
《雷达原理》知识点总结
【雷达任务：测目标距离、方位、仰角、速度；从目标回波中获取信息【雷达工作原理：发射机在定时器控制下，产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线，以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上，二次散射电磁波的一部分到达雷达天线，经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。
【影响雷达性能指标：脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。
【测角：根据接收回波最强时的天线波束指向【雷达是如何获取目标信息的？【雷达组成：天线，发射机，接收机，信号处理机，终端设备（电源，显示屏），收发转换开关【发射机工作原理：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。
【发射机基本组成：单级振荡式：脉冲调制器，大频率射频振荡器，电源。
主振放大式：脉冲调制器，中间和输出射频功放，电源，定时器，固体微波源（主控振荡器，用来产生射频信号）工作过程：（1）单级振荡式：信号由振荡器产生，受调制（2）主振放大式：信号由固体微波源经过倍频后产生，经射频放大链进行放大，各级都需调制（脉冲调制器），定时器协调工作。
优缺点：单击振荡式：简单经济轻便，频率稳定度差，无复杂波形；主振放大式：频率稳定度高，相位相参信号，有复杂波形，适用频率捷变雷达【发射机质量指标：（1）工作频率（波段）（2）输出功率：影响威力和抗干扰能力。
峰值功率（脉冲期间射频振荡的平均功率）和平均功率（脉冲重复周期内输出功率的平均值）。
（3）总效率Pt/P。
（4）调制形式：调制器的脉冲宽度，重复频率，波形。
（5）信号稳定度/频谱纯度，即信号各项参数。
【调制器组成：电源，能量储存，脉冲形成【调制器任务与作用：为发射机的射频各级提供合适脉冲，将一个信号载到一个比它高的信号上【仿真线：由于雷达的工作脉冲宽度多半在微秒级别以上，用真实线长度太长，因此在实际中是用集总参数的网络代替长线，即仿真线【刚/软性开关：刚性开关的电容储能部分放电式调制器，特点为部分放电，通电利索；软性开关的人工线性调制器，特点为完全放电，效率高，功率大。
《雷达原理》知识点总结
【雷达任务：测目标距离、方位、仰角、速度；从目标回波中获取信息【雷达工作原理：发射机在定时器控制下，产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线，以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上，二次散射电磁波的一局部到达雷达天线，经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。
【影响雷达性能指标：脉冲宽度〔窄〕，天线尺寸〔大〕，波束〔窄〕，方向性。
【测角：根据接收回波最强时的天线波束指向【雷达是如何获取目标信息的？【雷达组成：天线，发射机，接收机，信号处理机，终端设备〔电源，显示屏〕，收发转换开关【发射机工作原理：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。
【发射机根本组成：单级振荡式：脉冲调制器，大频率射频振荡器，电源。
主振放大式：脉冲调制器，中间和输出射频功放，电源，定时器，固体微波源〔主控振荡器，用来产生射频信号〕工作过程：〔1〕单级振荡式：信号由振荡器产生，受调制〔2〕主振放大式：信号由固体微波源经过倍频后产生，经射频放大链进行放大，各级都需调制〔脉冲调制器〕，定时器协调工作。
优缺点：单击振荡式：简单经济轻便，频率稳定度差，无复杂波形；主振放大式：频率稳定度高，相位相参信号，有复杂波形，适用频率捷变雷达【发射机质量指标：〔1〕工作频率〔波段〕〔2〕输出功率：影响威力和抗干扰能力。
峰值功率〔脉冲期间射频振荡的平均功率〕和平均功率〔脉冲重复周期内输出功率的平均值〕。
〔3〕总效率Pt/P。
〔4〕调制形式：调制器的脉冲宽度，重复频率，波形。
〔5〕信号稳定度/频谱纯度，即信号各项参数。
【调制器组成：电源，能量储存，脉冲形成【调制器任务与作用：为发射机的射频各级提供适宜脉冲，将一个信号载到一个比它高的信号上【仿真线：由于雷达的工作脉冲宽度多半在微秒级别以上，用真实线长度太长，因此在实际中是用集总参数的网络代替长线，即仿真线【刚/软性开关：刚性开关的电容储能局部放电式调制器，特点为局部放电，通电利索；软性开关的人工线性调制器，特点为完全放电，效率高，功率大。
(完整版)雷达原理(第三版)丁鹭飞第2章
第2章 雷达发射机 10 000
平 均 功率 /kW 功率 / MW
4 1000
100 3
10
5
2
100
4
微波管 PF 2 边 界
10
32
1
1.0
5
1
1
0.1
1
10
100 1000
频率/GHz
(a)
0.1
6
0.01 0.1
1.0
10 100
频率/GHz
(b)
螺线行波管
100
行波速调管
带宽(% )
耦合腔行波管 10
第2章 雷达发射机
第2章 雷达发射机
2.1 雷达发射机的任务和基本组成 2.2 雷达发射机的主要质量指标 2.3 单级振荡和主振放大式发射机 2.4 固态发射机 2.5 脉冲调制器
第2章 雷达发射机
2.1 雷达发射机的任务和基本组成
雷达是利用物体反射电磁波的特性来发现目标并确定目标 的距离、方位、高度和速度等参数的。因此, 雷达工作时要求 发射一种特定的大功率无线电信号。发射机在雷达中就是起这 一作用的, 也就是说, 它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。
第2章 雷达发射机
对于分布性的寄生输出则以偏离载频若干赫的傅里叶频率
(以fm表之)上每单位频带的单边带功率与信号功率之比来衡量, 其单位以dB/Hz计。由于分布性寄生输出对于fm的分布是不均匀 的, 所以信号频谱纯度是fm的函数, 通常用L(fm)表示。假如测量 设备的有效带宽不是1 Hz而是ΔBHz, 那么所测得的分贝值与L(fm) 的关系可近似认为等于
电源、控制、 保护电路
预调器
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。
3 雷达测距原理与脉冲法测距
2013-12-20
哈尔滨工业大学电子工程系
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电磁波沿海面的地波传播
无线电波朝海面发射时，在海水表面会存在一种电磁波传播模式，称为 地波(Ground Wave)是一种表面波(Surface Wave)。垂直极化高频电磁 波在海水表面的地波传播衰减很小，而且地波在一定程度上会沿着弯曲 的地球表面传播，到达地平线以下很远的地方，即实现超视距传播。
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脉冲法测距的优缺点
2013-12-20
哈尔滨工业大学电子工程系
19
脉冲雷达
常规脉冲雷达是幅度调制的一个例子，其发射波形是单载频的矩形脉冲 ，按一定的(单重复周期)或交错的重复周期(参差重复周期)工作，发射一 个短脉冲相当于对电磁波打上标记以测往返时间。
单载频信号
B.R. Mahafza et al, Matlab simulations for radar systems design, Chapman & Hall/CRC, 2004
2013-12-20
哈尔滨工业大学电子工程系
14
4、微波超视距雷达
利用海面蒸发形成的大气波导(大气超折射和对流层非均匀散射)传播 效应是此系统在微波段实现超视距探测的基础，分别对应主动、被动工作 方式。 详细分析：见《电磁波传播特性》章节。
dn/dh比正常值更负时， 电波更加向地面弯曲。
2013-12-20
雷达测距原理与脉冲法测距1雷达测距机理测时延单基地双基地2雷达测距物理基础恒光速直线传播3电磁波特殊传播特性及其应用电磁波在大气层内的折射传播电磁波沿海面的绕射传播电磁波异常传播途径的应用超视距探测4雷达测距的实现方法调幅调频调相5脉冲法测距优缺点6雷达测距的几个基本概念
雷达测距原理与脉冲法测距
雷达原理(第三版) 丁鹭飞第7章
u2=U2=cos (ωt-90°)
U1、U2为u1、u2的振幅, 通常应保持为常值。现在u1在相位上超 前u2的数值为(90°-φ)。 由图 7.3(a)知：
1 ud 1 u2 u1 2 1 ud 2 u2 u1 2
第 7 章 角度测量
当选取U2>>U1时, 由矢量图 7.3(b)可知
(a)
(b)
图7.4 相位检波器输出特性 (a)U2>>U1; (b)U2=1/2U1
第 7 章 角度测量
2. 测角误差与多值性问题
相位差φ值测量不准, 将产生测角误差, 它们之间的关系如 下［将式(7.2.1)两边取微分］:
d d
2
d cos d
2d cos
d
(7.2.3)
第 7 章 角度测量
天线的方向性可用它的方向性函数或根据方向性函数画出的 方向图表示。但方向性函数的准确表达式往往很复杂, 为便于工 程计算, 常用一些简单函数来近似, 如表 7.1 所示。 方向图的主 要技术指标是半功率波束宽度θ0.5以及副瓣电平。在角度测量时 θ0.5的值表征了角度分辨能力并直接影响测角精度, 副瓣电平则主 要影响雷达的抗干扰性能。 雷达测角的性能可用测角范围、测角速度、测角准确度或精 度、角分辨力来衡量。准确度用测角误差的大小来表示, 它包括 雷达系统本身调整不良引起的系统误差和由噪声及各种起伏因 素引起的随机误差。而测量精度由随机误差决定。角分辨力指 存在多目标的情况下, 雷达能在角度上把它们分辨开的能力, 通 常用雷达在可分辨条件下, 同距离的两目标间的最小角坐标之差 表示。
第 7 章 角度测量
最大信号法测角也可采用闭环的角度波门跟踪进行, 如图
2023年大学_《雷达原理》第三版(丁鹭飞耿富录著)课后答案下载
2023年《雷达原理》第三版(丁鹭飞耿富录著)课后答案下载《雷达原理》第三版内容简介第1章绪论1.1 雷雷达传感器雷达传感器达的任务1.2 雷达的基本组成1.3 雷达的工作频率1.4 雷达的应用和发展1.5 电子战与军用雷达的发展主要参考文献第2章雷达发射机2.1 雷达发射机的任务和基本组成2.2 雷达发射机的主要质量指标2.3 单级振荡和主振放大式发射机2.4 固态发射机2.5 脉冲调制器主要参考文献第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 滤波和接收机带宽主要参考文献第4章雷达终端显示器和录取设备4.1 雷达终端显示器4.2 距离显示器4.3 平面位置显示器4.4 计算机图形显示4.5 雷达数据的录取4.6 综合显示器简介4.7 光栅扫描雷达显示器主要参考文献第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主要参考文献第6章目标距离的测量6.1 脉冲法测距6.2 调频法测距6.3 距离跟踪原理6.4 数字式自动测距器主要参考文献第7章角度测量7.1 概述7.2 测角方法及其比较7.3 天线波束的扫描方法7.4 三坐标雷达7.5 自动测角的原理和方法主要参考文献第8章运动目标检测及测速8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用8.2 动目标显示雷达的工作原理及主要组成 8.3 盲速、盲相的影响及其解决途径8.4 回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器 8.5 动目标显示雷达的工作质量及质量指标 8.6 动目标检测(MTD)8.7 自适应动目标显示系统8.8 速度测量主要参考文献第9章高分辨力雷达9.1 高距离分辨力信号及其处理9.2 合成孔径雷达(SAR)9.3 逆合成孔径雷达(ISAR)9.4 阵列天线的角度高分辨力主要参考文献《雷达原理》第三版作品目录《雷达原理(第四版)》分为雷达主要分机及测量方法两大部分。
雷达原理(第三版)__丁鹭飞第1章
4) 火控雷达 其任务是控制火炮(或地空导弹)对空中目标进 行瞄准攻击, 因此要求它能够连续而准确地测定目标的坐标, 并 迅速地将射击数据传递给火炮(或地空导弹)。这类雷达的作用 距离较小, 一般只有几十公里, 但测量的精度要求很高。
5) 制导雷达 它和火控雷达同属精密跟踪雷达, 不同的是制 导雷达对付的是飞机和导弹, 在测定它们的运动轨迹的同时, 再 控制导弹去攻击目标。制导雷达要求能同时跟踪多个目标, 并 对分辨力要求较高。这类雷达天线的扫描方式往往有其特点, 并随制导体制而异。
6) 战场监视雷达 这类雷达用于发现坦克、 军用车辆、 人 和其它在战场上的运动目标。
7) 机载雷达 这类雷达除机载预警雷达外， 主要有下列数种 类型:
(1) 机载截击雷达。当歼击机按照地面指挥所命令, 接近敌 机并进入有利空域时, 就利用装在机上的截击雷达, 准确地测量 敌机的位置, 以便进行攻击。 它要求测量目标的精确度和分辨 率高。
处目标所照射到的功率密度为
S1
PtG
4R2
目标截获了一部分照射功率并将它们重新辐射于不同的方向。 用雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处 功率的大小, 或用下式表示在雷达处的回波信号功率密度:
S2S14R24P tG R24R2
σ的大小随具体目标而异, 它可以表示目标被雷达“看见”的尺 寸。雷达接收天线只收集了回波功率的一部分, 设天线的有效 接收面积为Ae, 则雷达收到的回波功率Pr为
当目标向着雷达站运动时, vr＞0, 回波载频提高; 反之vr ＜0, 回波载频降低。雷达只要能够测量出回波信号的多卜勒频移fd , 就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。
径向速度也可以用距离的变化率来求得, 此时精度不高但不 会产生模糊。无论是用距离变化率或用多卜勒频移来测量速度, 都需要时间。观测时间愈长，则速度测量精度愈高。
雷达原理第三版丁鹭飞
1.
在雷达整机要求有很高的频率稳定度的情况下, 必须采用主 振放大式发射机。 因为在单级振荡式发射机中, 信号的载频直 接由大功率振荡器决定。由于振荡管的预热漂移、温度漂移、 负载变化引起的频率拖曳效应、 电子频移、 调谐游移以及校准 误差等原因, 单级振荡式发射机难于达到高的频率精度和稳定度。
第2章 雷达发射机
在1000 MHz以上放大链通常有行波管-行波管、 行波管-速 调管和行波管-前向波管等几种组成方式:
1) 行波管-行波管式放大链 这种放大链具有较宽的频带, 可 用较少的级数提供高的增益, 因而结构较为简单。 但是它的输 出功率往往不大, 效率也不是很高, 常应用于机载雷达及要求轻 便的雷达系统中。
冲重复周期为Tr, 则有
Pav
Pt
Tr
Ptf r
式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。 常
规的脉冲雷达工作比的典型值为D=0.001, 但脉冲多卜勒雷达的
工作比可达10-2数量级, 甚至达10-1数量级。显然, 连续波雷达的
D=1。
第2章 雷达发射机
3.
发射机的总效率是指发射机的输出功率与它的输入总功率 之比。 因为发射机通常在整机中是最耗电和最需要冷却的部 分, 有高的总效率, 不仅可以省电, 而且对于减轻整机的体积重 量也很有意义。对于主振放大式发射机, 要提高总效率, 特别要 注意改善输出级的效率。
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
第2章 雷达发射机 表2.2 高功率脉冲工作的O型管和分布发射式M型管的性能比较
第2章 雷达发射机 表 2.3 微波三、四极管的主要电性能
雷达原理第三版丁鹭飞第6章ppt课件
tR
tR Tn0
tR
(a)
图 6.6 (a) 用双重高重复频率测距; (b) “舍脉冲”法判模糊
第 6 章 目标距离的测量
AM－2
AM－2
发射AM A1 A2 A3 A4 … AM－3 AM－1 AM A1 A2 A3 A4 … AM－3 AM－1 AM
脉冲
…
…
回波 信号
BM－2
t
BM B1 B2 B3 B4 … BM－3 BM－1 BM B1 B2 B3
Rmxa为被测目标的最大作用距离。
有时雷达重复频率的选择不能满足单值测距的要求, 例如在脉冲
多卜勒雷达或远程雷达, 这时目标回波对应的距离R为
R
c 2
(mTr
tR )
m为正整数 (6.1.7)
式中，tR为测得的回波信号与发射脉冲间的时延。这时将产生
测距模糊, 为了得到目标的真实距离R, 必须判明式(6.1.7)中的模
恢复到接收状态, 也需要一段时间t0, 在这段时间内, 由于不能正 常接收回波信号, 雷达是很难进行测距的。 因此, 雷达的最小可
测距离为
第 6 章 目标距离的测量
Rm in
1 2
c(
t0 )
(6.1.6)
雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期Tr决定。为保证单
值测距, 通常应选取
Tr
2 c
Rm a x
R=0.15 tR
(6.1.1)
第 6 章 目标距离的测量
其中tR的单位为μs, 测得的距离其单位为km, 即测距的计时单位 是微秒。测量这样量级的时间需要采用快速计时的方法。早期 雷达均用显示器作为终端, 在显示器画面上根据扫掠量程和回波 位置直接测读延迟时间。
雷达原理—单脉冲角度跟踪技术研究报告
“单脉冲跟踪技术”作业报告题目关于单脉冲角度跟踪技术研究学生李林森年级2009级班级020931班学号********专业信息对抗技术学院电子工程学院西安电子科技大学2011年11月引言自第二次世界大战开始，雷达就应用在军事方面，从尖端武器到常规武器，从防御性武器到进攻性武器有它的身影。
随着无线电技术的进步，现代雷达具有多种功能，它的作用已经不能被其字面意义简单的概括出来，现代雷达不但能够截获、探测、侦察目标，测量目标的距离、方位、仰角、速度，确定目标的形态，还能实现测绘、导航、监视、边扫描边跟踪等一系列新功能。
数字技术的飞速发展和电子计算机的问世，使雷达的结构组成和设计发生了根本性的变化，仿真技术也应世迅速发展起来。
采用这些技术后，雷达的工作性能大为提高，测量精度也提高了一个数量级以上。
近年来，雷达作为一种探测目标的重要工具，在军事和民用领域发挥越来越重要的作用。
其主要任务是在存在噪声、杂波与干扰的背景中检测并跟踪、测量来自空中、地面或水面上的有用目标。
随着电子器件技术和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和关键课题，雷达信号处理主要围绕对目标信号的变换、检测、跟踪、识别以及威胁判断等问题而进行，其中对目标的精确方位角测量是目标信号处理的一个重要环节，同时也是信号处理中的一个关键问题。
单脉冲体制雷达是一种在圆锥扫描等雷达体制之后发展起来的比较先进的雷达体制，它与圆锥扫描等比较“老”的雷达体制的区别在于采用了不同的定向原理，具有更高的定向精度，因而在航空以及军事等领域有广泛的应用。
使用单脉冲定向法，只需要一个回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息，这也是“单脉冲”定向这一术语的来源。
因为单脉冲雷达只用一个脉冲定向，所以回波信号的幅度起伏不会对角坐标的测量精度产生显著的影响。
单脉冲定向是依靠多路接收技术实现的，它是用几个独立的接收支路来同时接收目标信号的回波信号，然后再将这些信号的参数加以比较。
雷达原理(第三版)__丁鹭飞第4章
4.1.2
雷达对显示器的要求是由雷达的战术和技术参数决定的, 通常有以下几点:
1) 显示器的类型选择 显示器类型的选择主要根据显示器的 任务和显示的内容, 例如显示目标斜距采用A型、J型或A/R型; 显示距离和方位采用P型; 在指挥部和航空管制中心则选用情况 显示器和综合显示器。
2) 显示的坐标数量、种类和量程 这些参数主要根据雷达的 用途和战术指标来确定。
角 位 方
第 4 章 雷达终端显示器和录取设备
正北
图 4.2 平面显示器的图像
第 4 章 雷达终端显示器和录取设备
平面显示器既可以用极坐标显示距离和方位, 也可以用直角 坐标来显示距离和方位, 若为后者，则其画面如图4.4所示, 称为 B式显示器, 它以横坐标表示方位, 纵坐标表示距离。通常方位 角不是取整个360°, 而是取其中的某一段, 即雷达所监视的一 个较小的范围。如果距离也不取全程, 而是某一段, 这时的B式 就叫做微B显示器。在观察某一波门范围以内的情况时可以用 微B显。
第 4 章 雷达终端显示器和录取设备
X 扫描
刻度 辉亮 移动距标
回波
X扫 描
重复周期
工作 期 停止期
辉亮
匿 影
(a)
(b)
图 4.9 A (a) 示波管各极波形; (b)波形时间关系
雷达原理(第三版)--丁鹭飞第5章PPT课件
为
P
P2
4
S1
4
据此, 又可定义雷达截面积σ为
4返回接收 入机 射每 功角 单 率内 位 密的 立 度回 体波功率
σ定义为, 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每单位立体角内产生的反射功率乘以4π。
.
9
第 5 章 雷达作用距离
为了进一步了解σ的意义, 我们按照定义来考虑一个具有良好导 电性能的各向同性的球体截面积。 设目标处入射功率密度为S1, 球目标的几何投影面积为A1, 则目标所截获的功率为S1A1。 由于 该球是导电良好且各向同性的, 因而它将截获的功率S1A1全部均 匀地辐射到4π立体角内, 根据式(5.1.10)，可定义
输出噪声功率通常是在接收机检波器之前测量。大多数接收机 中, 噪声带宽Bn由中放决定, 其数值与中频的3dB带宽相接近。 理想接收机的输入噪声功率Ni为
Ni kT0Bn
.
15
第 5 章 雷达作用距离
故噪声系数Fn亦可写成
Fn
(S/ N)i (S/ N)o
输入信噪比 输出端信噪比
(5.2.1)
将上式整理后得到输入信号功率Si的表示式为
Et Pt 0 Ptdt
代替脉冲功率Pt, 用检测因子Do= (S/N)o min替换雷达距离方程 (5.2.6)式时, 即可得到。
用检测因子Do表示的雷达方程为
R m a x (4)2 E k tG 0 tF A T n r D 0 C B L 1 /4 ( 4P )t3 k G t0 G F T r n D 0 2 C B L 1 /4(5.2.7)
S N omin＝Do
匹配 接收机
检波器
检波后 积累
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第2章 雷达发射机
2.1 雷达发射机的任务和基本组成 2.2 雷达发射机的主要质量指标 2.3 单级振荡和主振放大式发射机 2.4 固态发射机 2.5 脉冲调制器
第2章 雷达发射机
2.1 雷达发射机的任务和基本组成
雷达是利用物体反射电磁波的特性来发现目标并确定目标 的距离、方位、高度和速度等参数的。因此, 雷达工作时要求 发射一种特定的大功率无线电信号。发射机在雷达中就是起这 一作用的, 也就是说, 它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。
第2章 雷达发射机 4. 信号形式(调制形式)
表 2.1 雷达的常用信号形式
第2章 雷达发射机
Tr
(a)
Tr
0
＋＋＋ ＋
－
(b)
＋＋＋ ＋
－
t t
t t
＋＋＋ ＋
－
t
t (c)
图 2.4 三种典型雷达信号和调制波形
第2章 雷达发射机
5 . 信号的稳定度或频谱纯度
信号的稳定度是指信号的各项参数, 例如信号的振幅、 频率 (或相位)、 脉冲宽度及脉冲重复频率等是否随时间作不应有的 变化。后面将会分析到, 雷达信号的任何不稳定都会给雷达整机 性能带来不利的影响。例如对动目标显示雷达, 它会造成不应有 的系统对消剩余, 在脉冲压缩系统中会造成目标的距离旁瓣以及 在脉冲多卜勒系统中会造成假目标等。信号参数的不稳定可分 为规律性的与随机性的两类, 规律性的不稳定往往是由电源滤波 不良、机械震动等原因引起的, 而随机性的不稳定则是由发射管 的噪声和调制脉冲的随机起伏所引起的。
冲重复周期为Tr, 则有
Pav
Pt
Tr
Ptfr
式中的fr=1/Tr是脉冲重复频率。τ/Tr=τfr称作雷达的工作比D。 常
规的脉冲雷达工作比的典型值为D=0.001, 但脉冲多卜勒雷达的
工作比可达10-2数量级, 甚至达10-1数量级。显然, 连续波雷达的
D=1。
第2章 雷达发射机
3.
发射机的总效率是指发射机的输出功率与它的输入总功率 之比。 因为发射机通常在整机中是最耗电和最需要冷却的部 分, 有高的总效率, 不仅可以省电, 而且对于减轻整机的体积重 量也很有意义。对于主振放大式发射机, 要提高总效率, 特别要 注意改善输出级的效率。
L(
fm
)
10
lg
B带宽内的单边带功率
信号功率
10 lg B
dB / Hz
现代雷达对信号的频谱纯度提出了很高的要求, 例如对于脉冲多 卜勒雷达一个典型的要求是-80 dB。为了满足信号频谱纯度的 要求, 发射机需要精心的设计。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第2章 雷达发射机
2.3 单级振荡和主振放大式发射机
2.3.1 单级振荡式发射机
电源、控制、 保护电路
预调器
调制器
振荡器
(b)
(c)
第2章 雷达发射机
对于分布性的寄生输出则以偏离载频若干赫的傅里叶频率
(以fm表之)上每单位频带的单边带功率与信号功率之比来衡量, 其单位以dB/Hz计。由于分布性寄生输出对于fm的分布是不均匀 的, 所以信号频谱纯度是fm的函数, 通常用L(fm)表示。假如测量 设备的有效带宽不是1 Hz而是ΔBHz, 那么所测得的分贝值与L(fm) 的关系可近似认为等于
第2章 雷达发射机
2. 输出功率
发射机的输出功率直接影响雷达的威力和抗干扰能力。 通 常规定发射机送至天线输入端的功率为发射机的输出功率。 有 时为了测量方便, 也可以规定在指定负载上(馈线上一定的电压 驻波比)的功率为发射机的输出功率。如果是波段工作的发射机， 则还应规定在整个波段中输出功率的最低值, 或者规定在波段 内输出功率的变化不得大于多少分贝。
第2章 雷达发射机
Tr 定时信号
Tr 脉冲调制器
大功率射 频振荡器
Tr 至天线
电源
图 2.1 单级振荡式发射机
第2章 雷达发射机
主控振荡器
固体 微波源
射频放大链
中间射频 功率放大器
输出射频 功率放大器
至天线
脉冲 调制器
脉冲 调制器
脉冲 调制器
定时器
电源
触发脉冲
图 2.2 主振放大式发射机
第2章 雷达发射机
速调管
速调管
1
0.1
1
10
100 1000 10 000
峰值功率 /kW
图 2.3 微波发射管功率与(c)带宽能力现状
第2章 雷达发射机
脉冲雷达发射机的输出功率又可分为峰值功率Pt和平均功 率Pav。Pt是指脉冲期间射频振荡的平均功率(注意不要与射频正 弦振荡的最大瞬功率相混淆)。Pav是指脉冲重复周期内输出功率 的平均值。如果发射波形是简单的矩形脉冲列, 脉冲宽度为τ, 脉
单级振荡式发射机与主振放大式发射机相比，最大的优点 是简单、经济, 也比较轻便。实践表明, 同样的功率电平, 单级 振荡式发射机大约只有主振放大式重量的1/3。因此, 只要有可 能, 还是尽量优先采用单级振荡式方案。但是, 当整机对发射机 有较高要求时, 单级振荡式发射机往往无法满足而必须采用主 振放大式发射机。
第2章 雷达发射机
2.2 雷达发射机的主要质量指标
1.
雷达的工作频率或波段是按照雷达的用途确定的。为了提高 雷达系统的工作性能和抗干扰能力, 有时还要求它能在几个频率 上跳变工作或同时工作。工作频率或波段的不同对发射机的设 计影响很大, 它首先牵涉到发射管种类的选择, 1000MHz以下主要采用微波三、四极管, 在1 000 MHz以上则有 多腔磁控管、 大功率速调管、行波管以及前向波管等。目前各 类发射管所能提供的射频功率与带宽能力如图2.3所示。
第2章 雷达发射机
相
对
1
振 幅
Tr
sin f f
f0－
1
f0
f0＋
1
图 2.5 矩形射频脉冲列的理想频谱
第2章 雷达发射机
/(dB/Hz)
0 － 20 － 40 － 60 － 80 － 100
0
分布 型寄生输 出
信号 的 第一 谱线
离 散型 寄生 输出
1
2
3
4
fm/ k Hz
图 2.6 实际发射信号的频谱
第2章 雷达发射机 10 000
平 均 功率 /kW 功率 / MW
4 1000
100 3
10
5
2
100
4
微波管 PF 2 边 界
10
32
1
1.0
5
1
1
0.1
1
10
100 1000
频率/GHz
(a)
0.1
6
0.01 0.1
1.0
10 100
频率/GHz
(b)
螺线行波管
100
行波速调管
带宽(% )
耦合腔行波管 10