第30讲 电磁波探测——雷达讲解
雷达技术的基本原理及应用
雷达技术的基本原理及应用一、雷达技术的基本原理雷达（RAdio Detection And Ranging）是一种利用电磁波进行探测、测量和定位的无线通信技术。
它通过发射电磁波，并接收返回的信号来判断目标的位置、速度和其他相关信息。
雷达技术的基本原理如下：1.发射器：雷达通过发射器产生电磁波（通常为射频波），并将其辐射到空间中。
发射器的频率和功率决定了雷达的探测能力和范围。
2.天线：雷达的天线用于接收经目标反射回来的信号，并将其转换为电信号。
雷达可以采用不同类型的天线，如单极化天线、双极化天线和相控阵天线等，以实现不同的功能和应用需求。
3.反射回波：当雷达发射的电磁波遇到目标（如飞机、船只、天气等），部分能量会被目标反射回来，形成反射回波。
雷达接收到这些回波信号后，可以分析它们的时间延迟、频率偏移和幅度变化等信息来推断目标的属性。
4.接收器：雷达的接收器用于接收并放大天线接收到的回波信号，然后将其转换为数字信号进行后续处理和分析。
5.信号处理和分析：雷达的信号处理和分析单元对接收到的信号进行处理和分析，以提取目标的相关信息，如距离、速度、方向和形状等。
常用的信号处理算法包括傅立叶变换、滤波和目标特征提取等。
二、雷达技术的应用雷达技术具有广泛的应用领域，包括军事、民用和科研等方面。
以下列举了雷达技术在不同领域中的应用：1. 军事应用•战术侦察：雷达可以用于侦察敌方的军事装备和活动，提供情报支持和作战决策。
•目标跟踪：雷达可以用于实时跟踪和监视敌方目标的位置和状态，以进行情报收集和打击行动。
•防御系统：雷达可以用于监测和拦截敌方的导弹、无人机和飞机等威胁，提供防空和导弹防御能力。
2. 民用应用•航空导航：雷达可以用于飞机和船只的导航和防撞系统，提供安全和精确的定位服务。
•天气预报：雷达可以用于监测和研究天气现象，如降水、风暴和气象变化等，为天气预报提供数据支持。
•海洋勘测：雷达可以用于海洋资源的探测和勘测，如海洋地质、浮冰分布和鱼群迁徙等。
雷达的基本工作原理
雷达的基本工作原理
雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的设备，其基本工作原理可以分为发射、接收和处理三个步骤。
首先，雷达通过发射器产生一束电磁波。
发射时，雷达通过天线将电磁波传送到空间中。
这些电磁波可以是激光或微波等，具体的频率和波长取决于雷达的用途和工作环境。
接下来，当发射的电磁波遇到一个目标时，一部分电磁波会被目标反射回来。
被反射回来的电磁波会被雷达的接收器检测到。
接收器中的接收天线会接收到这些反射回来的电磁波信号。
随后，接收到的信号会被雷达的接收器放大，并经过滤波和解调等处理步骤。
然后，处理后的信号会被传输给雷达系统的显示器，以展示出目标的位置和其他相关信息。
综上所述，雷达的基本工作原理就是通过发射电磁波，接收并处理目标反射回来的电磁波信号，从而实现目标的探测和测距。
这一原理使雷达在军事、导航、气象和航空等领域起到了重要的作用。
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。
利用电磁波理解雷达的工作原理
汇报人：XX
目录
雷达的基本原理
01
雷达的类型
02
雷达的应用
03
雷达的发展趋势
04
雷达的发射与接收
雷达发射电磁波，遇到目标后反射回来 雷达接收反射回来的电磁波，进行信号处理 雷达根据接收到的信号计算出目标的位置、速度和其他信息 雷达通过显示器显示目标的信息，供操作人员判断和决策
电磁波的传播特性
电磁波是一种电磁 场，可以在真空中 传播
电磁波的传播速度 与光速相同
电磁波的频率和波 长决定了其传播特 性
电磁波在遇到物体 时会发生反射、折 射和散射等现象
雷达的探测范围
雷达的工作原 理：通过发射 电磁波并接收 反射回来的信 号来探测目标
雷达的探测距 离：取决于电 磁波的传播速 度和目标反射
雷达在恶劣天气条件下的 探测效果受限
雷达对低空、超低空目标 的探测能力有限
对非金属材料的探测能力有限
雷达的工作原理：通过发射电磁波并接收反射回来的信号来探测目标
非金属材料的特性：对电磁波的反射能力较弱，导致雷达难以探测到
实际应用中的影响：在探测非金属材料制成的目标时，雷达的性能会受到限制
改进措施：通过改进雷达技术，提高对非金属材料的探测能力，例如采用多频段探测、合成孔径雷 达等技术。
雷达的发展趋势
高频雷达
高频雷达的发展趋势：高频雷达具有更高的分辨率和探测距离，是未来雷达发展的重 要方向之一。
高频雷达的应用领域：高频雷达广泛应用于军事、航空航天、气象等领域，具有广泛 的应用前景。
高频雷达的技术挑战：高频雷达面临着信号处理、抗干扰等方面的技术挑战，需要不 断改进技术以满足实际需求。
局限性：雷达对隐身目标的探测能 力有限，难以发现和识别
雷达和电磁波的应用
通过飞行平台上的雷达系统向地面发射微波信号并接收回波 信号，经过处理得到高分辨率的地面图像，用于地形测绘、 地表形变监测等。
其他民用领域（海洋、农业等）
海洋监测雷达
用于监测海面风浪、海流、海冰等海洋环境要素，为海洋气象预报、海洋工程 建设和海洋资源开发提供支持。
农业遥感雷达
利用雷达遥感技术监测农作物生长状况、土壤湿度、农业病虫害等，为精准农 业和智慧农业提供数据支持。
通透性、影响神经传导等，需要进一步研究和评估其安全性。
03
安全性评估
在使用电磁波进行医学诊断和治疗时，需要对患者进行全面的安全性评
估，包括照射剂量、照射时间、患者年龄、健康状况等因素的综合考虑
，以确保治疗的安全和有效。
06 总结与展望
雷达和电磁波应用前景分析
军事领域
雷达在军事领域的应用前景广阔，包括导弹制导、目标探测与跟踪、战场环境感知等。随着科技的不断进步，未 来雷达系统将更加智能化、网络化。
干扰。
移动通信网络覆盖与优化
蜂窝网络
采用蜂窝结构划分服务区，每个服务区设置一个 基站，实现网络覆盖。
频率复用
通过频率复用技术，提高频谱利用率，增加系统 容量。
移动性管理
对移动用户的位置、身份等信息进行管理，保证 用户在移动过程中能够保持通信连接。
卫星通信及空间探测技术
卫星通信
利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，实现两个或多个 地球站之间的通信。
03
结合人工智能和图像处理技术，对雷达探测到的目标进行分类
和识别，提高情报分析效率。
03 雷达在民用领域应用
气象观测与天气预报
天气雷达
用于探测降水系统（如雨、雪、冰雹 ）的强度、分布、移动速度和方向， 为天气预报提供实时数据。
雷达原理介绍ppt课件
的射频信号进行下变频以转化为视频信号（即中心频率等
于0）。正交解调接收机即可完成这样的下变频处理：
sm(t) = s(t) exp(-j2 f0t) 可见，正交解调处理将信号的中心频率降低了 f0 。
|s( f )|
s(t)
sm(t)
正交解 调前
exp(-j2 f0t)
0 |sm( f )|
f0
f
正交解
基本原理
发射系统 接收系统
目标
将雷达的接收信号与发射信号进行比较，就可 以获得目标的位置、速度、形状等信息，根据这些 信息，雷达进而可以完成对目标的检测、跟踪、识 别等任务。
基本原理
发射信号：
Tp
t
Tr
雷达发射周期性脉冲，记脉冲宽度为 Tp，重复周期为 Tr，雷达峰值功率（即脉冲期间的平均功率）为Pt，雷达 平均功率（即周期内的平均功率）为Pav，工作比（即脉冲 宽度与重复周期之比）为D。显然有：
SNR = Ps / Pn 显然SNR越高，目标回波就越显著，就越有利于信号分析。
发射功率
不考虑各种损耗，影响目标回波峰值功率Ps的因素有：
雷达发射峰值功率Pt、目标的雷达截面积（RCS） 、目
标与雷达的相对距离R。它们之间存在关系：
Ps= Pt /R4 是与雷达系统及环境有关的常数。若 过小或R过大，则
Tp
t
响应的 3dB宽度称为雷 达距离分辨率，它表征 了雷达将相邻目标区分 开的能力。若接收机没 有脉冲压缩，可用发射
与雷达相距r的目标回波相对于发射脉冲 脉宽Tp近似距离分辨率；
的延时 = 2r / c，c为电磁波的传播速度。 若有脉冲压缩，分辨率
那么，与雷达的相对距离差为r的两个
电磁波法探测技术—地质雷达
接收天线
直达波
目标体 反射波
6
• 超高频电磁波（10MHz－5000MHz） • 由于地下介质往往具有不同的物理特性，如介质的介电
性、导电性及导磁性差异，因而对电磁波具有不同的波 阻抗，进入地下的电磁波在穿过地下各地层或管线等目 标体时，由于界面两侧的波阻抗不同，电磁波在介质的 界面上会发生反射和折射，反射回地面的电磁波脉冲其 传播路径、电磁波场强度与波形将随所通过介质的电性 质及几何形态而变化，因此，从接收到的雷达反射回波 走时、幅度及波形资料，可以推断地下介质或管线的埋 深与类型。
3
探地雷达探测所使用的中心工作频率在10~5000MHZ范围 时窗在0~20000ns，电磁场以波动形式传播，为辐射场法。 根据不同的地质条件，地面系列的雷达探测深度约在 30~50m，分辨率可达数厘米，深度符合率小于±5cm。
探地雷达的实际应用范围很广，如：
石灰岩地区采石场的探测; 冰川和冰山的厚度等探测; 工程地质探测; 煤矿井探测，泥炭调查; 放身性废弃物处理调查; 水文地质调查; 地基和道路下空洞及裂缝等建筑质量探测; 地下埋设物，古墓遗迹等探查; 隧道、堤岸、水坝等探测。
(1)目的体深度是一个非常重要的问题。如果目的体深度 超出雷达系统探测距离的50％，那么探地雷达方法就要被 排除。雷达系统探测距离可根据雷达探距方程进行计算。
(2)目的体几何形态(尺寸与取向)必须尽可能了解清楚。目 的体尺寸包括高度、长度与宽度。目的体的尺寸决定了雷 达系统可能具有的分辨率．关系到天线中心频率的选用。 如果目的体为非等轴状，则要搞清目的体走向、倾向与倾 角，这些将关系到测网的布置。
探地雷达虽然与探空雷达一样利用高频电磁波束的反射 来探侧目标体，但是探地雷达探测的是在地下有耗介质 中的目的体，因此形成了其独特的发射波形与天线设计 特点。
《雷达测距方法》课件
3
技术优势
精确度高、抗干扰能力强、成本较低，是科学研究和工程应用中最广泛的雷达测 距方式之一。
连续波雷达测距技术及其应用
合成孔径雷达
连续波雷达的一种，通过加工 处理连续发射的波形信号，可 实现高分辨率的成像效果，广 泛应用于地质勘探和测绘。
微波医学诊断
连续波雷达的一种，通过测量 人体组织的微波信号来进行诊 断。可应用于心肺听诊、病变 诊断等方面。
按功能分类
雷达可分为追踪雷达、搜 索雷达、指挥雷达等。应 用范围非常广泛，如导弹 制导、天气预报、交通控 制等。
雷达测距系统的组成
前端部分
包括天线、前置放大器等硬 件设备以及网络接口、处理 器等软件设施。
中间部分
包括信号发生器、发射器、 接收器等部件。信号发生器 产生电磁波信号，发射器发 射信号，接收器接收反射波 信号。
安全检测和监测
连续波雷达可以检测到人体的 呼吸和运动信息，可在安全检 测和监测方面发挥作用，如楼 宇安保、交通监控等。
相干雷达测距技术及其应用
基本原理
相干雷达通过测量接收信 号的相位信息，可以实现 更高的测距精度。
应用领域
相干雷达通常应用于大气、 海洋和地质等领域，如气 象预报、海浪预测、地震 监测等。
技术挑战
相干雷达的研制和应用需 要高精度的硬件和复杂的 算法，技术难度较大。
小结
雷达测距方法是一种非常重要的测量技术，广泛应用于军事、民用、科研和 工程领域。不同类型的雷达测距技术有着各自的特点和应用场景，对于不同 的需求和问题，需要选择最适合的雷达系统。
雷达测距方法
雷达是一种电磁波测距设备，可以通过发送电子脉冲或连续电磁波来探测目 标的位置，是现代科技领域的一项重要技术。
电磁波与雷达技术的关联
电磁波与雷达技术的关联电磁波和雷达技术是紧密相关的，它们在现代通信和导航系统中发挥着关键作用。
本文将讨论电磁波和雷达技术的基本概念、应用领域以及它们之间的关系。
一、电磁波的基本概念与特性电磁波是一种由电场和磁场耦合而成的能量传播形式。
它在空间中以波的形式传播，具有振幅、频率、波长等特性。
电磁波的频率范围非常广泛，包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线等。
电磁波的传播速度是固定的，即光速，在真空中约为每秒3×10^8米。
根据频率不同，电磁波可被分为不同的波段。
例如，无线电波的频率较低，波长较长，适用于远距离通信；而微波则具有相对较高的频率，适用于雷达和卫星通信等应用。
二、雷达技术的基本原理与应用雷达技术（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它通过发送电磁波并接收返回的信号来获取目标物体的位置、速度以及其他相关信息。
雷达技术在军事、航空、气象、海洋等领域得到广泛应用。
雷达系统主要包含以下几个基本部分：发射器、接收器、天线和信号处理系统。
发射器产生高频电磁波并向目标物体发送，当电磁波碰撞到目标物体时，会产生反射波，接收器接收并将信号传送到信号处理系统。
根据反射波的延迟时间和频率差，雷达可以计算出目标物体的距离、速度和方位等信息。
三、电磁波是雷达技术的基础，雷达技术的实现依赖于电磁波的传输和接收。
雷达系统中的天线负责辐射和接收电磁波，而信号处理系统则对接收到的信号进行处理和分析。
在雷达技术中，电磁波与目标物体的相互作用起着关键作用。
当电磁波照射到目标物体上时，一部分能量会被吸收，一部分能量会被散射和反射。
接收器接收到反射波后，利用信号处理系统对波形进行分析，从而得到目标物体的相关信息。
此外，不同类型的雷达系统使用不同频率的电磁波来实现不同的功能。
例如，无线电波雷达主要用于长距离通信和探测；而微波雷达则适用于天气预报、飞机导航等领域。
因此，了解电磁波的基本特性对合理设计和使用雷达系统至关重要。
雷达基本原理
雷达基本原理雷达是一种广泛应用于军事、民用、航空航天等领域的电子技术。
雷达技术可以利用电磁波进行测距、测速、探测等操作，从而实现对空间物体的定位和跟踪。
雷达的基本原理是利用电磁波在空间的传播特性，通过发射和接收电磁波来实现物体的探测和定位。
下面将详细介绍雷达的基本原理。
雷达发射和接收电磁波的原理主要是基于电磁波的反射和散射。
雷达工作时，发射机向指定方向发射电磁波，然后接收机接收反射回来的电磁波，并将其转化为可理解的信号。
如果在发射和接收之间有一个物体，那么反射回来的电磁波将会被发射和接收处理，从而获得物体的位置信息。
雷达中常用的电磁波有X波、K波、Ka波等。
在电磁波的传播中，会出现传播时延和反射衰减等现象。
在接收到反射回来的电磁波后，雷达设备可以通过计算传播时延以及反射衰减等因素，来确定物体的位置和速度等信息。
通常情况下，雷达设备中会使用多普勒频移效应来计算物体的速度，从而实现物体的跟踪和监测。
雷达技术还可以利用波束形成技术来实现信号的聚焦和放大。
波束形成技术可以将电磁波集中成一个窄束，从而增强信号的强度和方向性。
雷达技术中还有信号处理技术，通过数字信号处理、滤波器等技术来处理信号，从而获得更准确的信息。
雷达技术的应用非常广泛，在军事领域中常用于追踪敌方目标、识别敌我等操作。
在民用领域中，雷达技术可以用于气象预警、交通监测、导航系统等方面。
在航空航天领域中，雷达技术可以用于航行安全、航迹监测等方面。
总之，雷达技术是一种非常重要的电子技术，可以利用电磁波实现对空间物体的精确定位和跟踪。
通过深入了解雷达的基本原理，可以更好地理解雷达技术的应用和开发。
雷达基本工作原理ppt课件
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
雷达测量原理
雷达测量原理
雷达测量是一种利用电磁波进行距离测量和目标探测的技术。
雷达系统由发射器、接收器和信号处理器组成，能够准确地测量目标的距离、速度和方向。
雷达测量原理是基于电磁波在空间传播的特性和目标对电磁波的反射、散射特性而建立的。
首先，雷达发射器发射一束电磁波，这些电磁波在空间中传播。
当电磁波遇到
目标时，部分电磁波被目标表面反射回来，这些反射回来的电磁波被雷达接收器接收到。
根据接收到的电磁波的强度和时间延迟，雷达系统可以计算出目标的距离和速度。
其次，雷达测量原理还涉及到电磁波在空间传播的特性。
电磁波在空间中传播
的速度是一个恒定值，根据电磁波的发射和接收时间差，可以计算出目标的距离。
同时，雷达系统还可以利用多普勒效应来测量目标的速度。
当目标相对于雷达系统运动时，反射回来的电磁波频率会发生变化，根据这种频率变化可以计算出目标的速度。
最后，雷达测量原理还包括了目标对电磁波的反射、散射特性。
不同的目标对
电磁波的反射、散射特性是不同的，这些特性可以帮助雷达系统识别目标的类型和形状。
通过分析接收到的电磁波的特性，雷达系统可以对目标进行探测和识别。
总的来说，雷达测量原理是基于电磁波的传播特性和目标对电磁波的反射、散
射特性而建立的。
通过利用这些原理，雷达系统可以实现对目标的距离测量、速度测量和目标探测。
这种技术在军事、航空航天、气象、海洋等领域都有着广泛的应用。
雷达测量原理的研究和应用将会为人类的科学技术发展带来新的突破和进步。
测绘技术中的雷达测量原理解析
测绘技术中的雷达测量原理解析雷达测量原理解析导语：测绘技术在现代社会的应用越来越广泛，其中雷达测量技术是一项重要的技术方法。
本文将对雷达测量原理进行深入分析和解析，以期帮助读者更好地理解和应用该技术。
第一部分：雷达测量技术的背景和概述雷达测量技术是一种利用电磁波进行测量和探测的技术方法。
它的应用广泛，包括气象、航空、海洋、地质勘探等领域。
相比于其他测量方法，雷达具有测量距离远、测量精度高等优势，因此被广泛应用于各个领域。
第二部分：雷达测量原理的基本概念和原理1. 雷达的基本构成和功能雷达由雷达发射器、接收器、天线等组成，其基本功能是通过发射和接收电磁波来测量目标的距离、方位和速度。
雷达发射器通过天线将电磁波发送到目标，然后接收器接收目标的回波信号，并通过信号处理得到目标的相关信息。
2. 电磁波的传播和反射原理雷达利用电磁波进行测量，因此了解电磁波的传播和反射原理对于理解雷达测量原理至关重要。
当雷达发射电磁波时，电磁波会以一定的速度在空间中传播，当遇到目标时，一部分电磁波被目标反射回来。
通过接收并分析这些反射回来的电磁波，就可以得到目标的相关信息。
3. 雷达测量的基本原理雷达测量的基本原理是基于时间和距离的测量方法。
通过测量电磁波从发射到接收经过的时间，结合电磁波的传播速度，就可以计算出目标与雷达的距离。
在此基础上，通过测量目标的回波信号频率的变化，可以计算出目标的速度和方位。
第三部分：雷达测量技术的应用案例1. 气象雷达测量技术在天气预报中的应用气象雷达利用雷达测量技术可以对降水、云体等天气现象进行探测和测量。
通过测量回波信号的反射强度和频率变化，可以得到降水的强度和类型，从而实现天气预报的目的。
2. 雷达测量技术在航空领域的应用航空雷达是指在航空器上进行雷达测量的技术装备，它广泛应用于航空领域。
航空雷达可以通过测量目标的距离、方位和速度等参数，提供飞行器的导航和空中交通控制等服务，对于保障空中交通安全至关重要。
第30讲 电磁波探测——雷达
谢 谢！
2013-10-30
CRIRP
23
雷达原理
雷达应用： 测距 定位 测速 通信 导航 等
雷达工 作原理 2013-10-30
先发射电磁波，然后接收反射回来的电磁波 根据反射回来的电磁波特性判断物体的特性
CRIRP 3
雷达组成
发射机 发射天线 2013-10-30 接收天线
接收机 显示、记录设备 CRIRP 天线控制系统
4
雷达主要用途： 传统：探测目标的距离、方位、速度等尺度 信息。 现代：传统+目标识别 发展原因：计算机技术、信号处理技术、电子 技术、通信技术等相关技术的发展。
2013-10-30
CRIRP
5
现代雷达系统组成
射频收发 子系统
天馈子系统
显示子系统
控制子系统
信号处理 子系统
中央处理 子系统
2013-10-30
中TE20模会随着天线角度的变化而变化。
2013-10-30
CRIRP
16
嗽叭口面
的能量较大而左侧 较小,这时等效为主模TE10和高次模TE20按图中相位关系叠 加（加）。 当目标在喇叭中心线左面时, 等效为主模TE10 和高次模 CRIRP 17 TE2013-10-30 20按图中相位关系叠加（减）。
单脉冲雷达的工作原理：
设法从喇叭馈源中取出TE20模, 它的幅度随目标偏 离天线轴而增加, 相位取决于偏离方向而相差180°, 从而为单脉冲接收机提供了方向性。 检测到的角度误差信号去控制驱动机构使天线转动, 改变其方位和俯仰, 当误差为零时天线瞄准目标, 从 而实现自动跟踪的目的。
2013-10-30 CRIRP 18
《雷达基本工作原理》PPT课件(2024)
雷达抗干扰与隐身技术探讨
2024/1/28
15
常见干扰类型及抗干扰措施
有源干扰
通过发射与雷达信号相似的干扰信号，使雷达难以区分目标 回波和干扰信号。
2024/1/28
无源干扰
利用反射、散射等方式，使雷达信号偏离目标或产生虚假目 标。
16
常见干扰类型及抗干扰措施
01
02
03
信号处理技术
采用先进的信号处理技术 ，如脉冲压缩、动目标检 测等，提高雷达抗干扰能 力。
2024/1/28
雷达定义
利用电磁波的反射原理进行目标 探测和定位的电子设备。
发展历程
从20世纪初的萌芽阶段到二战期 间的广泛应用，再到现代雷达技 术的不断创新和发展。
4
雷达应用领域及重要性
应用领域
军事、民用航空、气象、海洋监测、 地质勘探等。
重要性
在各个领域发挥着不可替代的作用， 如保障国家安全、提高航空安全、预 测天气变化等。
强化信号处理部分
信号处理是雷达技术的核心，建议增加相关 课时和实验，深入讲解信号处理技术。
2024/1/28
33
课程安排建议和拓展学习资源推荐
• 引入新技术：随着科技的发展，新型雷达技术不断涌现，建议课程中加入新型雷达技术的介绍和 讨论。
2024/1/28
34
课程安排建议和拓展学习资源推荐
2024/1/28
02
在安检、反恐、生物医学等领域 具有潜在应用价值。
2024/1/28
30
06
总结回顾与课程安排建议
2024/1/28
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关键知识点总结回顾
雷达基本概念
雷达是一种利用电磁波进行探测和测 距的电子设备，广泛应用于军事、民 用等领域。
《雷达概述》课件
安全监控
用于边境和重要设施的监控系 统，实时检测和跟踪可疑目标
。
生物医疗
用于无损检测和诊断，如肿瘤 检测、血流监测等。
雷达技术对社会的影响
提高安全性和效率
雷达在交通、航空、航海等领 域的应用，提高了安全性和运
行效率。
促进科技创新
雷达技术的发展推动了相关领 域的技术进步和创新，如信号 处理、数据处理和人工智能等 。
反射回波
当电磁波遇到目标时， 会被反射回来形成回波
。
接收信号
雷达通过接收天线接收 到回波信号。
处理信号
接收到的信号经过处理 后，可以提取出目标的 位置、距离、速度等信
息。
02
雷达种类
脉冲雷达
总结词
通过发送脉冲信号并接收回波来探测目标。
详细描述
脉冲雷达是最早的雷达类型，它通过发送短暂的脉冲信号并接收回波来探测目 标。脉冲雷达的发射功率较高，探测距离较远，但精度和分辨率相对较低。
连续波雷达
总结词
通过连续发送射频信号并接收回波来探测目标。
详细描述
连续波雷达的发射信号为连续的射频波，它通过测量回波信号的时间延迟和相位 变化来探测目标。连续波雷达的精度和分辨率较高，但发射功率较低，探测距离 相对较短。
合成孔径雷达
总结词
利用高速运动平台的运动合成孔径来提高分辨率。
详细描述
合成孔径雷达是一种先进的雷达技术，它通过在高速运动平台上发射和接收信号，利用运动合成孔径 来提高分辨率和探测精度。合成孔径雷达广泛应用于军事侦察、气象观测和地形测绘等领域。
雷达发展历程
早期雷达
雷达的起源可以追溯到二战时期 ，当时主要用于探测敌机和导弹 。随着技术的发展，雷达逐渐应 用于气象、航空、航海等领域。
雷达一些基本原理ppt课件
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。
雷达侦察技术 ppt课件
ppt课件
7
3、雷达寻的和告警（RHAW）：用于作战平台
的自身防护
4、引导干扰：所有雷达干扰设备都需要由侦察设
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11
• 信号主处理：用来选取预处理分类缓存器 中的数据，按照已知的先验参数和知识， 进行进一步处理
• 显示器：用来指示雷达的频率、方位和信 号参数
• 记录仪：用来存储和记录所接收到的信号 的参数，供以后分析使用
ppt课件
12
雷达侦察的信号环境
• 雷达 的信号环境指目标及其周围环境形成 的回拨信号，以及各种人为的有源 或无源 的干扰信号
• 信号参数的检测、分选和能力
• 对辐射源天线特性的分析能力等
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16
侦察作用距离
• 侦察作用距离是指侦察接收机能侦收到雷 达辐射源辐射信号的最远距离，是衡量雷 达侦察设备重要的技术指标。
• 侦察作用距离主要与侦察接收机的灵敏度、 被侦察雷达的参数以及电波在传播过程中 的多种因素
ppt课件
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• 分析带宽：分析带指接收机检波前的瞬时 带宽
• 动态范围：衡量系统处理同时到达的弱信 号和强信号能力的一个指标
ppt课件
15
• 灵敏度：保证侦察系统终端设备正常工作时 需要侦察接收机输入端提供的最小信号功率。 现代灵敏度小于-70dBm
• 频率分辨率：雷达侦察接收机能将频率上互 相靠近的两个信号区分开的最小频率间隔
ppt课件
5
雷达侦察的基本内容
第30讲 电磁波探测——遥感
微波辐射计 ——雷达电波折射修正
采用对水汽含量敏 感的微波辐射计来 直接测量电波传播 路径上的大气辐射 亮温来得到折射率 湿项的积分，从而 得到折射率湿项产 生的距离误差。
微波辐射计 ——大气参数反演
遥感应用——雷电探测
机理
发生闪电时，同时产生强大的闪电电磁脉冲， 辐射出频谱极宽的电磁波。 雷电探测仪就是一种接收闪电电磁辐射的高灵 敏度接收机，它可以探测出雷电的强度和方 位。
遥感应用——雷电探测
遥感应用——雷电探测
遥感应用——雷电探测
大气积分水汽、云中液态水含量的 测量 利用微波辐射计测量降水 大气温度廓线反演 大气湿度廓线反演 大气折射率反演
微波辐射计 —隐身飞行物的测量定位 隐身飞机是一种现代军事技术武器 王牌 海湾战争中，美国应用F-117A隐身 飞机进行突防 美国计划在2005-2010年期间解决 对隐身飞机的探测问题 我国的反隐身技术研究起步较晚
测高仪 GPS 斜向探测仪
对流层遥感应用——微波辐射计
机理
只要温度大于-273度的物质不仅接受电磁波， 而且以热电磁辐射方式向外辐射。 微波辐射计就是一种测量物体热电磁辐射的高 灵敏度的微波噪声功率接收机，它可以以很 高的灵敏度探测物体发射的电磁波能量。
对流层遥感应用——微波辐射计
微波辐射计 ——作用
遥感技术主要问题
波源选择 探测平台
测试设备
环境影响修正
地面与植被遥感
地面散射特性测量 地面辐射特性测量 卫星微波遥感
对流层遥感
大气辐射遥感
温度、湿度、云中含水量、折射率 来自流与风场遥感湍流、风剖面
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2019/例如频域极点特征提取法：
基点：回波中有限频率的幅度响应数据与目
标的特征极点有一一对应关系。
根据回波中有限频率的幅度响应数据提取目 标极点
将提取的目标极点与各类目标的标准模板库 进行匹配识别
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CRIRP
14
雷达方程
R4 max
Pt GtAr (4 )2 LS min
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CRIRP
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嗽叭 口面
TE10
TE20
目标在喇叭中心线右面时，喇叭右侧的能量较大而左侧
较小,这时等效为主模TE10和高次模TE20按图中相位关系叠 加（加）。
当目标在喇叭中心线左面时, 等效为主模TE10和高次模
TE22001按9/6/7图中相位关系叠加（减CRI）RP 。
17
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CRIRP
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谢 谢！
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CRIRP
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相控阵雷达
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CRIRP
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相控阵雷达特点
减小了高频传输损耗，可获得更大射频功率，有利 于提高雷达性能。
降低了大量微波元器件的耐功率要求，改善了阵面 结构设计，缩小了体积，减轻了重量。
有利于提高雷达工作可靠性、有效性和改善系统的 响应速度。 有利于实现数字波束形成和多个接收波束的自适应 控制。
目标相对雷达运动时, 接收频率f与雷达振荡频率f0
差为
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fd
f
f0
CRIRP
f0
2vr c
12
目标识别
利用雷达接收到的飞行目标的散射信号, 从中提取特 征信息并进行分析处理, 从而分辨出飞行目标的类别 和姿态。
目标识别涉及到的知识： 电磁散射理论 模式识别理论 数字信号处理 合成孔径技术 等
Rm4 ax
Pt Gt Gr 2 (4 )3 LkTef (S
/
N)
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CRIRP
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几种典型的雷达系统
单脉冲雷达
天线：卡塞格伦天线 馈源：矩形多模喇叭 当天线对准目标时：接收电磁场只有主模TE10模 当天线偏离目标时, 除主模外还会产生高次模, 其 中TE20模会随着天线角度的变化而变化。
s 1 ct 2
传统的雷达采用同步扫描显示方式
现代雷达采用DSP将所测距离直接显示或记录下来。
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CRIRP
9
目标位置探测——测向
雷达系统使天线波束按一定规律在要搜索的空间进 行扫描以捕获目标。 当发现目标时, 停止扫描, 微微转动天线, 使接收信 号最强时, 天线所指的方向就是目标所在方向。
4
雷达主要用途： 传统：探测目标的距离、方位、速度等尺度 信息。 现代：传统+目标识别
发展原因：计算机技术、信号处理技术、电子 技术、通信技术等相关技术的发展。
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5
现代雷达系统组成
天馈子系统
射频收发 子系统
控制子系统
信号处理 子系统
显示子系统
中央处理 子系统
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H h R sin h修正 CRIRP
h修正
R2
2 11
目标速度探测
多卜勒效应：振荡源发射电波以不变的光速c传播
接收者相对振荡源不动, 则接收频率与发射频率相等
振荡源与接收者之间有相对接近运动, 则接收频率 大于发射频率 振荡源与接收者之间有相对远离运动, 则接收频率 小于发射频率
电磁波在雷达系统中的应用
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CRIRP
1
雷达系统
雷达(radar): Radio Detection And Ranging无线电探 测与测距。
工作机理:
电波遇到物体产生反射 根据从物体反射回波获得被测物体的有关 信息
电波垂直入射近理想金属表面时所产生的 反射最强烈
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CRIRP
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雷达原理
雷达应用： 测距 定位 测速 通信 导航 等
雷达工 作原理 2019/6/7
先发射电磁波，然后接收反射回来的电磁波
根据反射回来的电磁波特性判断物体的特性
CRIRP
3
雷达组成
发射机 发射天线 2019接/6/7 收天线
接收机
显示、记录设备
CRIRP 天线控制系统
CRIRP
6
雷达探测原理
雷达目标位置测量
目标距离测量 目标方位角和俯仰角的测量 目标高度的测量
目标速度与其它参数的测量
目标径向速度测量 目标识别
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目标位置探测
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目标位置探测——测距
电磁波在自由空间是以光速传播 雷达与目标之间的距离为s 发射脉冲与回波脉冲之间的时间间隔Δt 则目标距雷达的距离为:
便于实现共形相控阵天线所必须的幅度、相位补偿。
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合成孔径雷达
合成孔径雷达（SAR） 逆合成孔径雷达(ISAR)
合成孔径雷达分类： 不聚焦型 聚焦型
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CRIRP
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今后合成孔径雷达的发展方向主要有：
高分辨合成孔径雷达技术 三维成像技术 地面运动目标检测技术 多频多极化合成孔径雷达技术 相干斑噪声消除技术 高速实时数字信号处理技术
从原理上讲，利用天线波束尖端的最强方向指向目
标从而测定目标的方位是准确的。
由天线方向图可知, 波束最强的方向附近, 对方向性
是很不敏感的, 带来较大误差,这种方法适合搜索雷达
而不适合跟踪雷达。
单脉冲技术是解决测向精度的有效方法。
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目标位置探测——测高度
H Rsin
单脉冲雷达的工作原理：
设法从喇叭馈源中取出TE20模, 它的幅度随目标偏 离天线轴而增加, 相位取决于偏离方向而相差180°, 从而为单脉冲接收机提供了方向性。
检测到的角度误差信号去控制驱动机构使天线转动, 改变其方位和俯仰, 当误差为零时天线瞄准目标, 从 而实现自动跟踪的目的。
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