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电子对抗原理--雷达系统结构和工作原理 ppt课件

频率源分类

自激振荡源晶体振荡器、腔体振荡器介质振荡器、压控振荡器等合成频率源
直接模拟式：对基准频率进行各种各样的加减乘除间接模拟式：利用模拟锁相环锁定VCO 来实现频率合成直接数字式：使用数字技术完成频率和波形的合成间接数字式：由数字锁相环构成，包含数字分频器和数字鉴相器

DBF系统的基本原理图
天线单元阵列 A/D变换器
接收模块数字波束形成器
稀布阵雷达
VHF波段发射1个圆阵（25个窄带全向发射天线，每个10KHz带宽，共250KHz）接收1个圆阵，48个全向接收天线，带宽250KHz
RIAS* / SIAR** by Jaques Dorey (1986) – «Space Frequency »orthogonal coding
数字中频接收机原理框图
中频信号中频滤波器
低通滤波、抽取
cos(2f I nT )
A/D
I
低通滤波、抽取
Q
sin( 2f I nT )
问题：上图有什么问题？
数字中频接收机原理框图
中频信号中频滤波器
低通滤波、抽取
cos(2f I nT )
A/D
I
低通滤波、抽取
Q
sin(2f I nT )
大气吸收与频率的关系
大气天顶衰减与地面水汽密度的关系
斜路径大气衰减 f＝23.75GHz
发射电磁波
脉冲
目标反射电磁波
雷达系统结构与工作原理

雷达系统结构和基本工作原理频率综合器发射机天线接收机信号处理机雷达终端监控设备

雷达系统原理PPT课件

旁瓣旁瓣电平为主瓣电平与最大旁瓣电平之差脉冲波束宽度脉冲宽度是指在主瓣中辐射功率密度为最大辐射功率密度3db的一半的角也被称为半值宽度雷达无线电波特性雷达的无线电波略沿地表方向传播主要视线
雷达系统原理
什么是雷达系统？
• 雷达是从天线发射称为微波的甚高频无线电波的导航设备。发射的无线电波经过目标（如其他船，浮标，小岛等）反射回来，并通过相同的天线接受后转换为电信号。再将这些电信号发送给显示单元进行显示。雷达使在夜晚或大雾的情况下发现视线以外的目标成为可能，并可以使船避免一些潜在的危险。由于天线发射的同时在旋转，这样就使本船周边的情况便一目了然。雷达发射的微波信号被称为脉冲信号，发射和接收这些信号是交替进行的。一次 360 度的旋转就有上千的脉冲信号被发射和接收。
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关于 SART雷达应答器
• 根据 GMDSS（全球遇险与安全系统）要求，IMO/SOLAS 类型的船必须配备 SART。当船遇险时，SART 可以自动发出信号，所以其他船或飞机就可以确定遇险船的位置。若本船配备了波段的雷达，并且 8 英里内有船遇险，SART 可以指引雷达回波到遇险船。该信号包括了 12 扫频，并在 9.2 到 9.5GHz 的频段传输。根据距离的不同，SART 具有 2 种扫频时间，由慢（7.5μs）到快(0.4μs) 扫描或反之亦然。当接收到该信号时，屏幕上出现一条总长为 0.64 海里被 12 个点平均的线。最近的 SART 的光点指示遇险船的位置。当本船接近 SART 1 海里以内时，雷达上显示快速闪烁的扫描信号，并有一根单薄的线连接 12 个光点。
弱反射目标
• 目标反射的回波强度不仅取决于与目标间的距离，目标的高度或尺寸，还要取决于目标的材料和特性。具有低发射或入射角的目标，如 FRP(纤维增强复合材料) 船和木制船发射的都不好。所以，必须注意 FRP 船，木船或沙，沙洲，泥礁等物体都是弱反射目标。由于与海岸线的距离等，本船在雷达图像上看起来比实际的海岸线要远，当船周围有弱反射目标时，应更加谨慎。

雷达杂波处理

Pf u U T
UT
pu du
虚警概率为门限电平的函数。
按概率论的中心极限定理，由大量作用比较均匀的随机分量合成的随机量服从正态分布，正态分布的包络（检波后的视频信号）服从瑞利（Rayleigh）分布： 2 2为方差。瑞利分布特征量：
均值方差中值
u u p u) 噪声的基本特性噪声服从瑞利分布，概率密度函数为：
u2 u pu 2 exp 2 2
2为方差。噪声在脉冲——脉冲间统计独立，非相关。 (2) 雨雪杂波的基本特性雨雪杂波由大量散射单元形成，服从瑞利分布，概率密度函数为：
2为方差。
u2 u pu 2 exp 2 2
k 1 k 1
n
n
u t ux cos t u y sin t
按中心极限定理，ux和uy服从正态分布：
p ux
2 ux exp 2 2 x 2 x
1
2 u 1 y p uy exp 2 2 y 2 y
2 均值： exp 2
方差：中值：
ln u 2 1 exp 2 2 2u
e
2
1 exp 2 2

与瑞利分布相比，对数正态分布出现“长尾”。 lnu 符合正态分布。
e
对数正态分布
噪声在脉冲——脉冲间统计独立，非相关。
2
0.43 2
1.17
x=[-3:0.1:8]; y1=raylpdf(x,2); y2=normpdf(x,2,1.4); plot(x,y1,'red',x,y2,'blu');

雷达基础知识：杂波

雷达基础知识：杂波
雷达中的“杂波”通常表示不需要的回波，包括来自地面及建筑物、海洋、雨雪天气、鸟群昆虫等。

虽然这些杂波功率有时会比目标的回波还要强的多，这就使得雷达对目标回波的检测产生了很大的检测困难。

通过天线主瓣进入雷达的杂波称为主瓣杂波，否则称为旁瓣杂波。

杂波通常是随机的，具有类似热噪声的特性。

由于杂波强度往往要比接收机内部噪声大，雷达在强杂波背景下检测目标的能力主要取决于信号杂波比(信杂比SCR)。

杂波通常在一定的空间范围内分布，其物理尺寸比雷达分辨单元要大的多，常分为两大类：面杂波和体杂波。

当然，也有“点”或离散的杂波，例如电视塔、建筑物等特殊结构。

说到“杂波”，你可能想到的就是如何去抑制它，去减少它在雷达回波中的分量，在很多情况是这样的。

但自然环境中的雷达回波并非都是不希望的，我们也可以加以利用。

例如，气象雷达和合成孔径雷达等。

云雨的反射对飞机雷达来说是不希望，但气象雷达喜欢，可以用来测量降雨率，提升天气预报的准确性。

地面上的后向散射杂波或许会干扰很多地面雷达和机载雷达，但是合成孔径雷达喜欢，通过对不同地物回波的分析，可以掌握大量的
信息。

因此，同一种自然环境的回波在一种应用中是不需要的杂波，而在另一种应用中可能就是提取的关键信号。

杂波与雷达目标的回波相似，杂波功率也可以用杂波散射截面积(RCS)来描述，杂波的平均RCS为：
杂波散射系数无量纲，它与雷达系统参数有关，例如雷达波长、极化特性，照射区域和照射方向等；地杂波还与地表面的参数有关，例如地面形状、粗糙度、覆盖层的复介电常数等；海杂波与风速、风向和海面蒸发等参数有关。

雷达原理课件

雷达原理课件雷达原理课件雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。

它广泛应用于军事、航空、气象等领域，为我们提供了无可替代的信息和数据。

本文将介绍雷达的原理和应用，并探讨其在现代社会中的重要性。

一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波的特性来实现目标的探测和测量。

它通过发射一束电磁波，然后接收并分析回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。

1. 发射电磁波雷达系统首先发射一束电磁波，通常是微波或无线电波。

这些电磁波会沿着直线传播，并在碰到目标时发生反射或散射。

2. 接收回波当发射的电磁波碰到目标时，它们会发生反射或散射，并返回雷达系统。

雷达接收器会接收到这些回波，并将其转化为电信号。

3. 分析回波接收到的电信号经过处理和分析，可以提取出目标的相关信息。

通过测量回波的时间延迟、频率变化和幅度变化等，雷达系统可以确定目标的位置、距离、速度等参数。

二、雷达的应用领域雷达技术在各个领域都有着广泛的应用，以下是几个常见的领域：1. 军事应用雷达在军事领域中起着至关重要的作用。

它可以用于目标探测、目标跟踪、导航、武器制导等方面。

雷达系统可以帮助军队实时监测敌方的动态，提供战场情报，为作战决策提供重要支持。

2. 航空导航雷达在航空领域中被广泛应用于飞行导航和空中交通管制。

它可以帮助飞行员确定飞机的位置和高度，避免与其他飞行器相撞。

雷达系统还可以监测天气变化，提供飞行安全的重要信息。

3. 气象预报雷达技术在气象领域中扮演着重要角色。

通过测量回波的强度和频率，雷达系统可以提供降水量、风速、云层高度等天气信息。

这对于气象预报和灾害预警非常关键。

4. 海洋勘测雷达在海洋领域中也有着广泛的应用。

它可以用于测量海洋表面的波浪、潮汐和海流等信息。

这对于海洋勘测、海上交通和海洋资源开发具有重要意义。

三、雷达在现代社会中的重要性雷达技术的发展和应用对于现代社会来说具有重要意义。

以下是几个方面的重要性：1. 安全保障雷达系统可以帮助保障国家的安全。

雷达信号处理PPT电子教案-第四讲雷达杂波

四. 箔条杂波的频谱
与气象杂波频谱的四项完全相同
v2 sheal2 + turb2 + beam2 + fall2 sheal = 0.42 K R EL K 6 米/ 秒 turb = 1.0 m/s (低于12000呎) = 0.7 m/s (高于12000呎) fall = 0.45 sin (m/s) beam = 0.42 V0 EL sin
(一)杂波类型
• 面杂波：地、海 – 小俯角 – 大俯角
e 0S 0
0为面杂波单位面积的反射系数
俯仰角
入射角
擦地角(掠射角)
俯仰角、擦地角和入射角
R
h
ct/ 2
Y
ct sec(Y)/2
t c S R q sec 0 AZ 2
qAZ
杂波区 R RqAZ
总数当箔条长度与/2无关系时， e迅速
§3 杂波频谱
影响杂波频谱的因素
• • • • 幅度起伏天线扫掠风速变化鸟群飞翔速度等
例. 天线波束为高斯形， qAZ，转速a (弧度/秒)，则
a (Hz ) s 5 .35 q AZ
一. 地物杂波
高斯型立方型
(一)高斯型
二. 地杂波强度
(三) 的影响
=0.5°～10°内， 0 > 10°， 0随变化小
(四)f 的影响
较小时， 0随f 略有；较大时， 0与f 无关
三. 海杂波
0=(f, 极化, , SS, 风向) SS－海情
实测所得规律 (一) 20°
400MHz f 50GHz -90dB 0 -30dB
：目前已发展了K分布等新分布。

杂波

谢谢观看
影响地杂波的因素有系统参数,包括波长、照射面积、照射方位角和俯仰角、极化方式，还有地物参数,包括复介电常数、地面粗糙度、次表层或幅度衰减可忽略的深度覆盖面的不均匀性，雷达波能够透入地物和植被的表层，因此,地物回波是表面散射和次表层再反射回波的合成，对田地和草地的衰减测量表明,植被不密时,绝大部分回波来自地表顶层,次表层回波可忽略，与地杂波的散射特性相比,海杂波的散射特性有其特殊性,不仅会因海情的不同而表现出不同的散射系数,而且海浪是运动的,即使对于固定的雷达平台,海浪也会表现出多谱勒展宽,而且成片海杂波散射单元之间的相关性也比地杂波强。
在杂波性质的研究中,后向散射系数是一个重要和基础的概念,它是杂波特性分析中一个非常关键的指标。杂波后向散射系数是指散射体表面反射特性和后向散射特性的乘积按空间范围(面积或体积)的归一化或平均（其中, 反射特性表明了既没有被表面吸收又不穿过表面的那一部分入射功率,而后向散射特性则表明沿入射角反向辐射的那一部分反射功率)。或者说,后向散射系数就是单位面积(或体积)的平均雷达截面，与离散性的目标相比,对海洋、陆地、大气等一类散射体来说,由于其具有延伸性!大面(体)积的特点,雷达截面就应该是平均意义上的，实际上,对早期的低分辨力雷达而言,由于一个被照射的雷达分辨单元中可能包括了多个散射中心,这种将杂波散射用面积或体积来平均的办法有着较强的物理背景;然而,对于许多现代高分辨力的雷达来说,它们能够发现杂波单元中相当数量的非均匀结构,此时的杂波特性接近于单个点目标特性,因此,这样的做法不一定能较好地代表真实的情况,换句话说,这就揭示了后向散射系数定义和使用中的局限性或前提:只有被雷达照射到的空间范围呈现均一特性时,它才是一个十分精确的物理量，从而,我们就能使来自于一部雷达的归一化测量结果用于其它雷达，另一方面,在大面积上,即使是在非高分辨条件下,也可能不是常数，在进行分析时,如果用单值的而又没有对整个情况作出正确的解释,就会导致不正确的结果，由杂波的产生过程我们可以理解,是两种参数的函数，一是雷达设备参数,如信号形式(脉冲宽度、波束宽度、极化、频率等)及入射角等:二是散射单元本身物理和结构等方面的参数, 如介电常数、几何特性等，各种雷达设备参数对杂波的影响,定性的描述和结论已比较充分,而定量的研究则有待深入，的定义所指出的是按空间范围归一化的结果和决定于两种参数的特性,是我们在杂波性质研究中所必须把握的两个基本观点，在杂波性质的研究中,后向散射系数是一个重要和基础的概念,它是杂波特性分析中一个非常关键的指标，杂波后向散射系

第四讲_雷达杂波.ppt

(四)降落速度分布，即不同直径的降落物速度不同，产生方差 fall 1.0 sin 为天线仰角
三. 气象杂波的频谱
气象杂波总的速度方差为：
v2 sheal2 + turb2 + beam2 + fall2
四. 箔条杂波的频谱
➢ 与气象杂波频谱的四项完全相同
v2 sheal2 + turb2 + beam2 + fall2
S(f
)
1
P0 f
f
c
3
fc为特征频率，S(fc) = 0.5 P0。 P0为杂波功率。 fc与许多因素有关，由实测确定。
1
fc=10
0.9
fc=20
fc=50 0.8
0.7
0.6
S(f)
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 f
Vw/6－－以节表示的风速
f
2v
0.14 Vw
f－－频谱标准差
二. 海杂波频谱
例：X波段( = 3.2cm)，风速10节
f =43.75Hz
➢ 包络检波： ➢ 相参检波：
1 V 6 Vw
(实测)
V 0.14Vw
可见： f包络2 = 2f相参2
三. 气象杂波的频谱
➢ 四种主要因素决定
(一)风的切变，即风速随高度的梯度分布
sheal = 0.42 K R EL turb = 1.0 m/s
= 0.7 m/s
K 6 米/ 秒 (低于12000呎) (高于12000呎)
fall = 0.45 sin (m/s) beam = 0.42 V0 EL sin

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

(完整版)04(雷达方程)

R4LS LAKT0BF
PT = 发射的峰值功率
G = 天线增益
σ = 目标的雷达散射截面积
λ= 波长
R = 雷达到目标的单程距离
Ls = 系统损耗
LA = 传播损耗
K = Bolzmann常数（1.38 × 10-23 ） T0 = 290˚K
B = 带宽
F = 接收机噪声系数
点目标
分类
• 点目标：目标位于雷达的分辨单元内 • 低角度面目标：比雷达分辨单元大，擦地角小。其雷达散射截面积正比于分辨单元内的面积。
X
'EL
R EL DEL
面目标干扰中的点目标
S
/ C(Low)
2 BCosG 0c3( AZ ) R
S
/ C(High)
4 CosG 0c3( AZ ) 3(EL) R2
S
/ C(Low)
2 BCosG 0c3( AZ ) R
MTI-I
S
/ C(High)
4 CosG 0c3( AZ ) 3(EL) R2
PT G22 GP
)3 PI LS LALGP S
I min
例题：如果最小检测信噪比为16dB，要使上例中的雷达能发现10m2的目标，最大距离为多少？（a）利用单个脉冲；（b）2048个脉冲
答案：28.8公里；176.8公里Fra bibliotek信噪比
空间增益/损失
S / I PTG2 GP 2 PI LS LALGP (4 )3 R4
积累时间由信号处理机或伺服带宽决定
NE PRF Td PRF / BS
S / NPC
PT G22 (4 )3 R4KT0BFLS LALGP
PRF BS Li

《雷达回波识别分析》ppt课件

回波性质：根据回波的外形、构造特征、强度、高度等
对回波进展识别。回波分降水回波、非降水回波两类。降水回波：层状云降水、对流云降水、雷雨、阵
雨、冰雹、龙卷、混合型降水、雪等。非降水回波：地物、超折射、烟、奇特回波等。
回波的移向、移速
移向：回波移去的方向
移速：每小时挪动的间隔。 Km / h 移向、移速光凭眼睛看是不行的。
回波强度：是指回波区的平均强度，而不是只测定某一点的强度〔用dBz表示〕。
强中心位置：是指本次观测中回波区内最强回波的位置。回波区中如出现多个较分散的强回波中心，应同时求取。
回波外形：
回波的外形直接与天气系统和降水性质相联络。回波的外形常有：涡旋状、弧状、人字形、带状、絮状、均匀片状、块状、零散孤立等，观测时应根据显示器上显示出的实践图像和构造情况进展区分。
对电磁的反射作用约强了五倍； 2、冰晶、雪花在转化的过程中，碰并的时机添
加，构成大的颗粒，加强了反射作用； 3、雪花、冰晶转化成水滴时，外形由不规那么
外形变成了近似球形，反射作用添加； 4、水滴的下降末速度要比雪花、冰晶大得多，
在雪花、冰晶完全变成水滴后，由于速度添加，反射作用又迅速的减小，呵斥亮带以下回波变弱。这四种缘由综合的结果，在0℃附近的回波比上面和下面都强，构成了亮带。
当降水回波和地物回波混杂在一同，不容易区分，新一代天气雷达〔抬高仰角〕与气候回波混在一同不好区分。
非气候回波
超折射回波
非气候回波
奇特回波：层状奇特回波点状奇特回波窄带状奇特回波蜂窝状奇特回波波状奇特回波
层状奇特回波
景象：出现高度在摩擦层内几百米－1千米回波很弱，有时出现多层构造。

《雷达导论概论》课件

《雷达导论概论》
雷达是一种广泛应用于多领域的无线电系统，通过发射和接收无线电波来探测目标物体并获取相关信息。
雷达基线电波并接收其反射波来感知目标物体。
2
时延测量
雷达利用测量无线电信号的往返时间来计算目标物体与雷达之间的距离。
3
频率变化
雷达通过观察无线电波的频率变化来检测目标物体的速度。
脉冲雷达系统
发射脉冲
脉冲雷达系统通过发射短脉冲来探测目标并测量其回波。
脉冲压缩
脉冲雷达系统使用脉冲压缩技术来提高距离分辨率和目标检测能力。
脉冲多普勒
脉冲雷达系统利用脉冲多普勒技术来测量运动目标的速度和方向。
连续波雷达系统
连续波发射
连续波雷达系统通过持续发射连续波来探测目标并测量其回波。
频率调制
1 增加功率
增加发射功率可以提高雷达的最大探测范围。
2 提高灵敏度
提高接收灵敏度可以增加雷达对小目标的探测能力。
3 减小目标截面积
减小目标的雷达截面积可以降低探测距离。
雷达降频与运动目标
多普勒效应
雷达利用多普勒效应来检测运动目标的速度和方向。
运动目标
雷达可以追踪运动目标并提供其位置和运动信息。
速度测量
雷达信号处理可用于测量目标的速度和方向。
距离测量
雷达信号处理可用于测量目标与雷达之间的精确距离。
目标辨别
雷达信号处理可以帮助识别不同的目标类型。
雷达系统杂波
雷达系统杂波包括来自不同来源的无用无线电信号，可能干扰目标信号导致误测和错误分析。
类型云杂波地面杂波回波杂波
杂散辐射
描述来自云层和降水的散射无线电波干扰。来自地面反射的散射无线电波干扰。来自雷达周围环境中的多次反射导致的杂波。来自雷达系统本身的散射无线电波干扰。

雷达一些基本原理ppt课件

雷达方程的推导过程
通过电磁波传播、目标反射、接收处理等过程，推导出雷达方程的具体形式。
雷达方程的意义
为雷达系统设计、性能分析和优化提供了理论依据，有助于指导雷达系统的实际应用。
最小可检测信号计算
最小可检测信号的定义
在给定虚警概率和检测概率条件下，雷达系统能够检测到的最小目标回波信号。
最小可检测信号的计算方法
根据雷达方程和噪声特性，通过理论计算或仿真实验确定最小可检测信号的大小。
影响最小可检测信号的因素
包括雷达系统参数、目标特性、传播环境等，需要综合考虑各种因素进行优化设计。
系统性能评估指标
探测距离
衡量雷达系统对远距离目标的探测能力，与发射功率、天线增益、目标反射截面等因素有
关。
分辨率
表征雷达系统区分相邻目标的能力，包括距离分辨率、方位分辨率和俯仰分辨率等。
02
电磁波与天线
电磁波特性与传播方式
电磁波基本特性
电磁波是一种横波，具有电场和磁场分量，可以在真空中传播，
速度等于光速。
电磁波谱
电磁波谱包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和伽马射线等，不同波段的电磁波具有不同的特性。
电磁波传播方式
电磁波传播方式包括直射、反射、折射、衍射和散射等，这些传播方式决定了雷达探测的基本原理。
雷达一些基本原理ppt课件
目录
பைடு நூலகம்
• 雷达概述 • 电磁波与天线 • 雷达信号处理 • 雷达测距测速原理 • 雷达方程与性能分析 • 现代雷达技术发展趋势
01
雷达概述
雷达定义与发展历程
雷达定义
利用电磁波的反射特性来探测目标的位置、速度等信息的电子设备。