雷达原理第三章
雷达对抗原理 习题答案
有源
Ex1-4 解： τ 时间内到达的脉冲数为： ∑ nPn (τ )
n= 0 ∞
λ=
n= 0
∑ nPn (τ ) ∑ n
τ =
n =1∞∞( Nhomakorabeaτ ) e n! τ
n
− λτ
重复周期/ms 2 0.8 3 1.2 0.9 3.5
λ = ∑ fri
i =0 N −1
脉冲宽度/ µ s 1.2 1 40 15 3 64
没有特殊说明认为： Pi = 1
7．若将没有雷达信号存在的时间称为寂静时间，该时间的出现概率为寂静概率 Pq ，试求题 六所给信号环境的寂静概率 Pq ；若将同时存在两个或两个以上雷达信号的时间称为交叠时 间，该时间的出现概率为交叠概率 Pc ，试求题六所给信号环境的交叠概率 Pc 。 （提示：任意 时间可分为寂静时间、非交叠时间和交叠时间，三者互斥。 ） ex1-7 解：
分辨率=?r, 要使最高测角分辨率，取 ?r 最小值 12.96 o 。 2．某雷达侦察设备采用全向振幅单脉冲---相邻比幅法测向，天线方向图为高斯函数。试求： （1）由电压失衡、波束宽度误差和波束安装误差所引起的三项系统测向误差是否与信号的 到达方向有关，为什么？ （2）对于一个六天线系统，波束交点损耗为 3dB，如果上述三项误差分别为：2dB、7 ° ,1.5° ， 试分析系统总的测向误差在哪个方向最小？在哪个方向最大？其误差值分别为多少？ （3）在上述同样条件下，如果采用四天线，波束交点损耗仍为 3dB，则最小、最大系统误 差方向有什么变化？误差数值又为多少？ Ex3-2 解： （1） dϕ =
雷达系统课后习题和答案
雷达系统课后习题和答案雷达原理习题集第一章1-1.已知脉冲雷达中心频率＝3000MHz，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs，回波信号的频率为3000.01MHz，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。
1-2.已知某雷达对σ= 的大型歼击机最大探测距离为100Km，a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到，此时的最大探测距离为多少？b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km最大探测距离，并将发射功率提高到10倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？1-3. 画出p5图1.5中同步器、调制器、发射机高放、接收机高放和混频、中放输出信号的基本波形和时间关系。
第二章2-1. 某雷达发射机峰值功率为800KW，矩形脉冲宽度为3μs，脉冲重复频率为1000Hz，求该发射机的平均功率和工作比2-2. 在什么情况下选用主振放大式发射机？在什么情况下选用单级振荡式发射机？2-3. 用带宽为10Hz的测试设备测得某发射机在距主频1KHz处的分布型寄生输出功率为10μW，信号功率为100mW，求该发射机在距主频1KHz处的频谱纯度。
2-4. 阐述p44图2.18中和p47图2.23中、的作用，在p45图2.21中若去掉后还能否正常工作？2-5. 某刚性开关调制器如图，试画出储能元件C的充放电电路和①~⑤点的时间波形2-6. 某人工长线如图，开关接通前已充电压10V，试画出该人工长线放电时（开关接通）在负载上产生的近似波形，求出其脉冲宽度L=25μh，C=100pF，=500Ω2.7. 某软性开关调制器如图，已知重复频率为2000Hz，C=1000pF，脉冲变压器匝数比为1：2，磁控管等效电阻=670Ω，试画出充放电等效电路和①~⑤点的时间波形。
若重复频率改为1000Hz，电路可做哪些修改？2.8．某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器，已知=120KV，Eg=70V，=100pF，充放电电流I=80A，试画出a,b,c三点的电压波形及电容的充电电流波形与时间关系图。
雷达基本工作原理课件
雷达的分类
01
脉冲雷达
发射脉冲信号，通过测量脉冲 信号往返时间计算目标距离。
02
连续波雷达
发射连续波信号，通过测量信 号频率变化计算目标距离和速
度。
03
合成孔径雷达
利用高速平台对目标区域进行 扫描，形成高分辨率的合成孔
径图像。
雷达的应用
军事侦察
利用雷达探测敌方军事目标，如飞机、 坦克等。
气象观测
指雷达在存在欺骗干扰的情况下，仍能正常工作并检测到目标的能力 ，通常由信号鉴别和抗干扰算法决定。
多目标处理能力
跟踪能力
指雷达在同一时间内能够跟踪的 目标数量，通常由数据处理能力 和硬件资源决定。
分辨能力
指雷达在同一时间内能够分辨的 目标数量，通常由信号处理算法 和天线波束宽度决定。
05
雷达技术的发展趋势
天线是雷达系统的辐射和接收单元，负责发射和接收电磁波。
波束形成是天线的重要技术，通过控制天线阵列的相位和幅度，形成具有特定形状 和方向的波束。
天线的性能指标包括方向图、增益、副瓣电平和极化方式等。
信号处理与数据处理
信号处理是雷达系统的关键技术之一，负责对接收到的回波信号进行处 理和分析。
数据处理负责对雷达系统获取的数据进行进一步的处理、分析和利用。
当目标相对于雷达移动时，反 射的电磁波频率会发生变化， 这种变化被雷达接收并转换为 目标的相对速度。
速度测量的精度受到多普勒效 应的影响，而分辨率则受到雷 达工作频率和采样率的影响。
03
雷达系统组成
发射机
发射机是雷达系统的核心组件之 一，负责产生高功率的射频信号
。
它通常包括振荡器、功率放大器 和调制器等组件，用于将低功率 信号放大并调制为所需的波形。
雷达天线及伺服系统
3.2 天线的分类
• 按工作性质： • 发射天线；接收天线
• 按波长： • 长波天线；中波天线；短波天线；微波天 线等
• 按天线原理： • 线天线；面天线
• 按波束扫描： • 机械扫描；电扫描（相控阵天线）
二、面天线
• 旋转抛物面天线 • 卡塞格伦（Cassegrain）天线
1、旋转抛物面天线
旋转抛物面天线是在通信、 雷达和射电天文等 系统中广泛使用的一种天线, 它是由两部分组成的,
其一：抛物线绕其焦轴旋转而成的抛物反射面, 反射 面一般采用导电性能良好的金属或在其它材料上敷以 金属层制成;
其二：置于抛物面焦点处的馈源（也称照射器）2
λ＝波长； A＝天线的实际面积； ρe＝天线的口 径效率
3.3.5 天线的阻抗
• 天线输入阻抗：Zm=Rm+j*Xm， • 实部：电阻，功率损耗 • 虚部：阻抗，储存功率
• 天线的输入阻抗与发射机的内阻匹配时，可 得到最大输出功率；同理，接收时，接收机 可从天线获得最大输出。
The Cassegrain Antenna
• Advantages • The feed radiator is more easily supported and the antenna is geometrically compact. • It provides minimum losses as the receiver can be mounted directly near the horn.
馈源把高频导波能量转变成电磁波能量并投向抛物反 射面, 而抛物反射面将馈源投射过来的球面波沿抛物 面的轴向反射出去, 从而获得很强的方向性。
雷达气象学之第三章(多普勒天气雷达探测原理和方法)
2、脉冲对处理法（PPP）
在一定假设条件下对每一个距离库内的连 续两个取样值作成对处理．从而获得平均 多普勒频率和频谱宽度。此法优点在于能 实时处理．并且有一定精度，但它不能得 到频率谱。
3、相干记忆滤波器（CMF）处理法
此法只需要一个线路，在不设置距离库的 情况下同时对雷达探测范围内各个距离上 作粗略的谱分析，并能用如PSI(平面切变 线是其)等直接显示出来。但它精度不高；
垂 直 风 廓 线
补充风符号
1.风向杆 表示风的 来向。 2.风羽每 条代表风 速4米/秒， 半条代表2 米/秒，三 角旗代表 20米/秒。
谱 宽
反 射 率
三、影响速度谱宽的气象因子
• 多普勒速度谱宽表征着有效照射体内不同 大小的多普勒速度偏离其平均值的程度， 实际上它是由散射粒子具有不同的径向速 度所引起的。对气象目标物而言，影响速 度谱宽的主要因子有四个：
• 显然，雷达有效照射体中粒子直径的差别 越大，由此造成的多普勒速度谱越宽。
• 因此速度的谱宽实际上也取决于降水粒子 的谱分布。
• 当雷达水平探测时，粒子的下落末速度在 雷达波轴上的径向分量为零，所以它对多 普勒速度谱宽没有任何影响。
• 而当雷达垂直指向探测时，粒子下落末速 度即为径向速度，故由此造成的谱曾宽作 用最大。
• 在实际工作中需要了解的是有效照射体内
平均的多普勒速度和速度谱宽度，根据以
上关系式，并注意到 f 2v 关系式，则平均
多普勒速度
v
,和速度谱方差
2 v
分别为：
v 1 v v dv
Pr
2 v
1 Pr
vv
2
v dv
径向速度谱密度、平均径向速度、径向速度 谱宽三者的关系示意图
第三章 SAR基本原理
Fp(%) 0.0 1.5 6.0 13.4 23.4 35.7 50.0 65.8 82.6 100.0
雷达图像的透视收缩，实际上是电磁波能量集中的表现，前坡的收缩比后坡严 重，所以前坡的图像要比后坡“亮”，当整个坡度收缩成一点，图像最“亮”。
顶底位移（Layover)
• 顶底位移是透视收缩的一种极端情况，它发生在入射角小于局部地形 倾斜角时。
• In imagery, radar shadows occur in the down-range direction behind tall objects. They are a good indicator of radar illumination direction if annotation is missing or incomplete.
阴影（shadow)
• Radar shadows in imagery indicate those areas on the ground surface not illuminated by the radar. Since no return signal is received, radar shadows appear very dark in tone on the imagery.
2007,12
Radarsat-2,
C Qud Pol
10
工作频段的选择
• Application factors: – Radar wavelength should be matched to the size of the surface features that
we wish to discriminate • – e.g. Ice discrimination, small features, use X-band • – e.g. Geology mapping, large features, use L-band • – e.g. Foliage penetration, better at low frequencies,use P-band In general, C-band is a good compromise • System factors: – Low frequencies: • More difficult processing • Need larger antennas and feeds • Simpler electronics – High frequencies: • Need more power • More difficult electronics • Good component availability at X-band Note that many research SARs have multiple frequency bands
脉冲多普勒雷达
Rm a xVm a x
c
8
λ是雷达波长，c为光速。λ越大，不模糊距离和速度的乘积就越大， 但要增加雷达的体积和成本，还有其他限制，因而是不现实的。
(2)解距离模糊
(a)重频参差解距离模糊
雷 频达率以下重读复出频的率模f糊r1、距f离交不替同工，作可，以如据果此发计生算了出距实离际模距糊离，。在解两距个离重复模 糊有两个限制：
(4)无杂波区
适当选择雷达脉冲重复频率使地面杂波不连续不重叠，形成无杂波 区．在无杂波区域，只有接收机噪声，没有地面杂波，有利于发 现该区域的运动目标．
2.脉冲重复频率的选择
根据技术要求和用途(如要求雷达在无杂波区检测目标还是满足无模糊测速)， 也可以根据战术要求选择高，中，低脉冲重复频率段．
结果：
回波
目标 扫描轨迹
回波
扫描角度
图3.8 圆锥扫描示意
扫描角度
βx 波程差l
y
x 图3.9 单脉冲跟踪示意
目标方位βx与波程差l和信号相位差θ的关系：
l x sin x
(3-9)
l 360(度)
( 3-10)
x
arcsin
360 x
( 3-11)
同样可以求得y方向的方位角βy。 在PD雷达中实现单脉冲体制是非常困难的：性能优良的杂波滤波器
f
(c)用fsa1时钟复采样的数字信号延拓频谱
图3.12采样信号频谱延拓与频谱模糊的产生
同样由于目标回波的多普勒频移可能大于若干脉冲重复频率，使测
量到的多普勒频率与实际多普勒频率不一定相等，同一频率读数对
应的目标真实速度有多种可能值的现象叫做测速模糊。未经解模糊 肯定的读数速度叫做模糊速度。
雷达原理与对抗技术习题答案
第一章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答：雷达是一种通过发射电磁波和接收回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。
任务：早期任务为测距和探测，现代任务为获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等。
回波的有用信息：距离、空间角度、目标位置变化、目标尺寸形状、目标形状对称性、表面粗糙度及介电特性。
获取方式：由雷达发射机发射电磁波，再通过接收机接收回波，提取有用信息。
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 答：原理：R=Ctr/2距离分辨力：指同一方向上两个目标间最小可区别的距离 Rmax=…3、目标角度的测量：方位分辨率取决于哪些因素答：雷达性能和调整情况的好坏、目标的性质、传播条件、数据录取的性能 4、雷达的基本组成：哪几个主要部分，各部分的功能是什么 答：天线：辐射能量和接收回波发射机：产生辐射所需强度的脉冲功率 接收机：把微弱的回波信号放大回收信号处理机：消除不需要的信号及干扰，而通过加强由目标产生的回波信号 终端设备：显示雷达接收机输出的原始视频，以及处理过的信息 习题：1-1. 已知脉冲雷达中心频率f0＝3000MHz ，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs ，回波信号的频率为3000.01 MHz ，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。
685100010310 1.510()15022cR m kmτ-⨯⨯⨯===⨯=m 1.010310398=⨯⨯=λKHzMHz f d 10300001.3000=-=s m f V d r /5001021.024=⨯==λsm V /100060cos 500=︒=波长：目标距离：1-2.已知某雷达对σ=5m2 的大型歼击机最大探测距离为100Km，1-3.a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到0.1m2，此时的最大探测距离为多少？1-4.b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km 最大探测距离，并将发射功率提高到10 倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？1-5.KmKmR6.3751.010041max=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=dBkSkSii72.051,511.010minmin-===∴⨯=⨯b）a）第二章：1、雷达发射机的任务答：产生大功率特定调制的射频信号2、雷达发射机的主要质量指标答：工作频率和瞬时带宽、输出功率、信号形式和脉冲波形、信号的稳定度和频谱纯度、发射机的效率3、雷达发射机的分类单级震荡式、主振放大式4、单级震荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点答：单级震荡式原理：大功率电磁震荡产生与调制同时完成，以大功率射频振荡器做末级优点：结构简单、经济、轻便、高效缺点：频率稳定性差，难以形成复杂波形，相继射频脉冲不相参主振放大式原理：先产生小功率震荡，再分多级进行调制放大，大功率射频功率放大器做末级优点：频率稳定度高，产生相参信号，适用于频率捷变雷达，可形成复杂调制波形缺点：结构复杂，价格昂贵、笨重是非题：1、雷达发射机产生的射频脉冲功率大，频率非常高。
03-3第三章-雷达在智能网联汽车中的应用
• 机械激光雷达只能以恒定的速度旋转，不能进行 如此精细的操作。
• 固态激光雷达通常分为相控阵、Flash和MEMS三 种类型
激光雷达的功用
• （1）相控阵固态激光雷达
• 固态激光雷达采用相控阵原理实现，完全消除了机械 结构，通过调整发射阵中各发射单元的相位差来改变 激光的出射角。光学相控阵通常由其相位的电子束扫 描控制，因此也被称为电子扫描技术。
激光雷达的功用
• （3）MEMS固态激光雷达
• MEMS固态激光雷达是指将所有机械部件集成到一个 芯片中，通过半导体工艺生产的MEMS。它消除了机 械旋转结构，从根本上降低了激光雷达的成本。
激光雷达的功用
• 固态激光雷达可以探测150米的距离。响应速度快， 控制电压低，扫描角度大，价格低。
• 根据线束数量，固态激光雷达可分为单线激光雷达和 多线激光雷达。顾名思义，单行激光雷达扫描一次只 能产生一条扫描线，得到的数据是二维数据，因此无 法区分目标物体的三维信息。
信号处理 模数转换
激光器
光束控制
探测器 制冷
主处理器
发射光学 天线
接收光学 天线
距离信息
速度信息
角度信息
目标图像信息
目标物体
伺服系统 通信系统 屏幕系统
激光雷达的功用
• 请说说汽车激光雷达的三维立体图像是怎么形成的？
激光雷达的功用
• 实时激光雷达一般分为16线、32线和64线，雷达测 距的精度非常重要，以16线激光雷达为例，它具有2° 角分辨率，如果行人在50米以外，只有一条激光脉冲 线。显然不能区分行人的轮廓。它也可以在白天利用 摄像头进行分辨。但如果是在夜间，激光雷达难以单 独识别，毫米波雷达只能识别障碍物，对热敏信息无 法识别。
第三章第五节探地雷达技术ppt课件
第三章第五节探地雷达技术ppt 课件•探地雷达技术概述•探地雷达系统组成•探地雷达数据处理与解释•探地雷达在不同领域中的应用实例目•探地雷达技术发展趋势与挑战•总结回顾与拓展思考录探地雷达技术概述01CATALOGUE定义与发展历程定义探地雷达（Ground Penetrating Radar，GPR）是一种利用高频电磁波在地下介质中传播并反射回来的特性，对地下目标体进行探测和成像的无损检测技术。
发展历程自20世纪70年代初期，探地雷达开始被应用于地质勘探、考古、环境工程等领域。
随着计算机技术和信号处理技术的不断发展，探地雷达的分辨率和探测深度不断提高，应用领域也不断扩展。
原理及工作方式原理探地雷达通过发射高频电磁波，当电磁波遇到不同电性的地下介质界面时，会发生反射和折射。
接收天线接收反射回来的电磁波信号，并通过信号处理技术对信号进行处理和成像，从而得到地下目标体的位置和形态信息。
工作方式探地雷达可以采用不同的工作频率、天线类型和扫描方式等参数设置，以适应不同的探测需求和地下环境。
常见的工作方式包括剖面扫描、三维成像、实时监测等。
应用领域与意义应用领域探地雷达广泛应用于地质勘探、考古、环境工程、建筑工程、军事等领域。
例如，在地质勘探中，可以用于探测矿藏、油气藏等；在考古中，可以用于探测古墓、遗址等；在环境工程中，可以用于探测污染物分布、土壤层结构等。
意义探地雷达作为一种无损检测技术，具有非破坏性、高分辨率、高效率等优点。
它可以提供丰富的地下信息，为相关领域的研究和决策提供有力支持。
同时，随着技术的不断发展，探地雷达的应用前景将更加广阔。
探地雷达系统组成02CATALOGUE发射机与接收机设计发射机产生高频电磁波，通常采用脉冲体制或连续波体制。
脉冲体制具有高峰值功率、宽频带等特点，适用于浅层高分辨率探测；连续波体制则具有低功耗、易于实现等优点，适用于深层探测。
接收机接收来自地下的反射信号，并进行放大、滤波等处理。
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
• • •
• • •
• •
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。
雷达原理复习提纲大全
雷达原理复习提纲大全发射机自激振荡式发射机（电真空）主振放大式发射机（电真空发射机、全固态发射机）单级振荡式发射机：简单、经济、轻便。
主振放大式发射机：频率稳定性高、发射信号相位相参、波形灵活。
雷达数据的录取方式：半自动录取和全自动录取固态发射机的优点：不需要阴极加热、寿命长；具有很高的可靠性：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。
雷达原理知识点汇总第一章绪论1、雷达概念(Radar)：radar的音译，“Radio Detection and Ranging ”的缩写。
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。
2、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。
3、雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位。
随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅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。
4、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？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP。
方位角α: 目标斜距R在水平面上的投影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。
俯仰角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。
5、雷达工作方式连续波和脉冲波6、雷达测距原理R=(C∆t)/2式中，R为目标到雷达的单程距离，∆t为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，C为电磁波的传播速率(3×108米/秒)7、影响雷达性能指标脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。
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。
雷达一些基本原理分解
0
β D
H= hA + Rsin+ R2/17000 米
地球曲率补偿高 度:地曲补偿
P
H
地平线
h修正
弯曲的地平线
§ 1.3 脉冲雷达的基本组成
一. 框图如下图:
天线
收发开关
功率放大器
调制器
定时器
低噪声 放大器
本振
混频器
中频 匹配 放大器 滤波器
第二 检波器
一、测距原理
测距物理基础: 目标反射; 等速直线传播. 用脉冲测距法: 测的是水平距离R.
雷达天线
目标
R
2R = C ·△t R=C/2 ·△t
式中:
△t——电波在RD与目标间往返传播时间; C=3×108 m/s .
距离的单位:
国内常用:“Km（千米）或“m”
国外常采用: “mile（英里）” “ft英尺”、 “ nmile（海里）”
2.径向速度：物体（目标）在观察着视线方向的速 度。
四、目标高度测量
例: 飞机着陆
Nz——正北 P——目标 R——斜距
Nz
D——水平距 H——高度
β——仰角
——方位角
测R、 α、 β可定目标空间位置
H R sin
考虑到地平线上弯曲的, H 应予修正。
H hA R sin R2 2
hA-天线高度；ρ ——地球曲率半径；
常规雷达工作流程
多普勒雷达工作流程
§ 1.2 雷达目标位置的测量
电磁波的速度（v）=光速（c）. 目标物的位置: 方位角、水平距离、高度 电磁波在传播过程中遇到目标产生二次散射, 是雷达发现目标 的物理基础。 电磁波在均匀介质中的匀速直线传播, 是雷达测定目标距离的物 理基础。 雷达定向发射和接收电磁波, 是雷达测定目标角位置的物理基 础。 目标回波的多普勒效应, 是雷达测定目标速度的物理基础。
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。
雷达原理习题答案
雷达原理习题答案【篇一：2014雷达原理课后作业】xt>2014年春季第9周（4月23日）作业1. 请简述雷达系统为什么能够探测并定位远程运动目标。
3. 某单基地雷达发射矩形脉冲信号，工作频率为f0，发射脉冲前沿的初相为?0，有1个目标位于距离r处，请给出目标回波脉冲前沿的相位表达式（须有必要的推导过程）4. 请画出雷达发射脉冲串的射频信号波形示意图，并标明必要的雷达信号参数（如脉冲时宽等）。
5. cos(2?f0t +?0)与cos(2?f0t +12?fdt +?1)是否是相参信号？其中fd、?0与?1都是未知常数。
6. 有人说“雷达系统是一种通信系统。
”你是否认同此观点，并请给出2条以上理由。
7. 单基地雷达检测到目标回波延时为2?s，求目标的径向距离为多少公里。
8. 能使雷达发射机和接收机共享同一部天线的关键部件是什么？9. 解调后的雷达基带信号波形为什么可以用复数表示。
请画出iq正交解调的原理框图。
10. 请列举至少2项可能影响雷达目标回波信号相位信息的实际因素。
【篇二：雷达系统原理考纲及详解】class=txt>1、雷达基本工作原理框图认知。
测距：利用发射信号回波时延测速：动目标的多普勒效应测角：电磁波的直线传播、天线波束具有方向性 2、雷达面临的四大威胁电子侦察电子干扰、低空超低空飞行器、隐身飞行器、反辐射导弹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=ktbn、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afc：自动频率控制，根据频率偏差产生误差电压调整本振的混频频率，保证中频稳定不变【篇三：雷达基础理论习题】、填空题1．一次雷达的峰值功率为1.2mw，平均功率为1200w，重复频率为1000hz。
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。
第三章SAR基本原理
第三章SAR基本原理
SAR（synthetic aperture radar）是一种用于正激射模拟的雷达技术，它可以将原本分散的微弱的接收信号集中处理，从而产生一系列强大
的信号，以提供更清晰的图像。
SAR的原理可以追溯到20世纪50年代末期，在研究者Richard S. Yeh发明的一般雷达图像重建（GRIR）理论框
架的基础上。
SAR的工作机制是利用合成孔径技术，通过位移移动探测器与目标之
间的位置来收集像素，这些位移对应于探测器穿过探测区域的路径。
这使
得SAR可以模拟一个相对大的发射天线，从而能够提供更高灵敏度而不损
失空间分辨率。
由于雷达发射信号和目标的反射特性，SAR技术可以得到非常详细的
图像信息来识别目标物体的特性。
SAR可以在不受对准技术限制的情况下，获得极高分辨率的。
它可以精确定位和追踪目标，可以显示目标在空间上
的位置，还可以测量目标的大小，分析其结构和形状，以及用于实时目标
跟踪。
SAR的一个重要应用是大气层探测，它可以分析大气中的水汽，云团
等气体含量，从而掌握天气状况变化。
此外，SAR还可以用于水文监测，
地形特征分析，城市发展控制等。
因此，SAR技术可以提高雷达图像的准
确性和质量，为科学研究和工程实施提供便利。
最后，SAR在多种领域的应用。
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对数放大器
压缩动态范围的另一种手段
输出电压Uo与输入电压Ui对数成正比的放大器
对数放大器可在中频上实现，也可在视频上实现；还 可中频输入，视频输出，形成对数检波器。
对数放大器振幅特性
线性－对数放大器
线性段 对数段
线性段与对数段交点处的输入输出电压
第三章 雷达接收机
通过适当的滤波将天线上接收到的微弱高频信号 从噪声和干扰中选择出来，并经放大和检波后， 送至显示器、信号处理器或由计算机控制的雷达 终端设备中。
超外差技术
无线电波 选频滤波
fRF
fL
fIF
混频器
滤波
本振
解调
解调输出 滤波
如上图所示，当接收的电波频率fRF变化时，本振频率fL和选
（2）低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声 系数，热噪声增益。
（3）Mixer，LD，AFC：保证本振频率与发射频 率差频为中频，实现变频。
返回框图
1
中频部分及AGC：
（1）匹配滤波： （2）AGC：auto gain control.
视频部分：
（1）检波：包络检波，同步（频）检波（正交两 路），相位检波。
由天线进入接收机的各 种干扰和天线热噪声
噪声的谱性质
噪声是随机信号，因而只能讨
高斯白噪声GWN、电阻热噪声论在其接时收域机和通功带率内谱近统似计为特白性噪声
噪声电压均方值
测试设备的通带
式中k为波尔兹曼常量
功率谱密度p(f)－－常数
额定噪声功率 网络匹配时ZL = Z *，内噪声在负载上所形成的功率为：
Te= （F-1)To
接收机灵敏度
识别系数 当接收机输出信号的信噪比达到M时，才能检测出信号。
灵敏度 令接收机输出信噪比达到M的输入最小可检测信号Simin
第三节 接收机的几种附属电路
AFC电路 调谐本振跟踪发射信号频率
检测接收机输出信号频率f I ，根据频率偏差产生误差电压 调整本振的混频频率，保证中频稳定不变。
提高灵敏度，降低接收机 发射频率差频为
噪声系数，热噪声增益
中频，实现变频
Hale Waihona Puke 高频输入 接收机 保护器低噪高放
混频器
中放
检波器
至终端 视放
高频部分
发射机工作时，使接收机输入端 短路，并对大信号限幅保护
本振
视频部分 至质量指标部分
高频部分：
（1）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。
（2）放大：线性放大，对数放大，动态范围。
返回框图
3.动态范围：表示接收机能够正常工作所允许的输入 信号强度的变化范围。 过载时的Si /Si min，80~120 dB
4. 中频的选择与滤波特性： 中频输出频率f o ≥ 0.5∆f R ，中频选择通常选择 30M～500M。抑制镜频的效果，在实际工作中还 与发射波形特性、接收机工作带宽有关。
5
AGC电路
调整接收机的动态范围 动态范围： 接收机能够正常工作的允许的输入
信号的强度范围。
具体电路
AGC电路的作用
1. 在跟踪雷达中，接收机输出的角误差信号强度只 与目标偏离天线轴的夹角有关，而与目标距离的 远近、目标反射面积的大小等因素无关。为了得 到这种归一化的角误差信号，就需要AGC。
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。
返回框图
第一节 雷达接收机的组成和 主要质量指标
超外差接收机的组成 保证本振频率与
经混频后进入中频信道的两个信号在射 频上对称地位于本振频率fL两边互为镜 像，因此将这种现象称为镜频干扰。当 射频选频滤波器的选频特性一定时，混 频器输出的中频频率越高，两个镜像频 率间相隔越远，镜频抑制的效果越好。
主要质量指标
1.灵敏度：Simin ，用最小可检测信号功率Simin 表 示，检测灵敏度，给定虚警概率 Pfa ，达到指定检 测概率Pd 时的输入端的信号功率：
6.抗干扰能力：杂波干扰（MTI，MTD）、有源干
扰、假目标干扰。 7.微电子化和模块化结构。MMIC 微波单片集成电
路、IMIC 中频单片集成电路、ASIC 专用集成电 路。
2
第二节 接收机的噪声和灵敏度
§3.2.1 接收机的噪声
噪声来源：内部噪声、外部噪声
接收机中的馈线、放电保护 器、高频放大器或混频器产生
NiGa是输入端噪声通过“理想接收机”后，在输出端呈现 的额定噪声功率。
噪声温度
由噪声系数部分讨论的结果： ∆N＝（F-1)GNi
上式两边同时除以G，表示将所有的接收机内部 噪声折合成加在输入端的等效噪声，且设其为
∆N/G=kTeBn 代入前述关系式，则有如下关系成立
Te= （F-1)To 考虑输入噪声主要为天线热噪声，则有接收机的 实际噪声温度Ts=Te+TA
6
近程增益控制STC 防止近程杂波干扰所引起的中频放大器过载。
脉冲体制雷达通常由整机时序模块在脉冲重复周期 内的不同距离区间控制放大链路增益来实现。
传统显示终端类型：A显、B显、E显、J显、A/R显、 P显
显示器画面 目标的点迹
杂波引起的虚假点迹
7
接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比 的比值。其公式为：
规定输入噪声以天线等效电阻 RA在室温T 0 = 290 K 时产生的热噪声为标准
3
线性系统： So=GSi ， No=GNi +∆N ，因而有：
接收机引入噪声
所以F ≥ 1 。
噪声系数的物理意义 噪声系数表示由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出 端的信噪比相对其输入端的信噪比变差的倍数。此时有：
噪声温度的物理意义 将接收机内部噪声看成是“理想接收机”的天线电阻 Ra在温度Te时所产生的。
4
级联电路的噪声系数
整个电路的噪声系数为
结论：要Fo减小，需Fi 减小，Gi 增大， Gi 影响最大，Fo取决 于最前几级，所以要采用低噪声高放。
习题
已知接收机内噪声在输出端的额定功率为 0.1W，额定功率增益为1012，测试带宽为 3MHz，求等效输入噪声温度和接收机噪声系 数。
结论：任何无源二端网络输出的额定噪声功率只与其温度T 和 通带Bn有关
色噪声的定量描述
等效噪声功率谱宽度 物理意义：将色噪声用功率相等 的带限白噪声来等效。 在雷达接收机中，谐振电路级数 较多时，Bn常用3 dB 信号带宽B 近似。P55，表3.1
§3.2.2 接收机的噪声系数和噪声温度
噪声系数
通常所需接收机 gain = 120 ~ 160 dB ， Simin＝-120～-140dbw 主要由中频完成。
2. 工作频带宽度：指瞬时工作频率范围，频率捷变 雷达要求的接收机工作频带宽度为10～20% 。
5.工作稳定性和频率稳定度：指当环境变化时，接收 机性能参数受到影响的程度，频率稳定度，信号处 理，采取频率稳定度、相位稳定度较高的本振，“稳 定本振”。