【大学课件】现代雷达系统理论
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《现代雷达系统理论》课件
仿真测试
利用计算机仿真技术，模拟雷达系统的运行 过程，评估其性能。
雷达系统性能优化技术
信号处理算法优化
天线设计优化
通过改进信号处理算法，提高雷达系统的 分辨率、精度和抗干扰能力。
优化雷达系统的天线设计，提高天线增益 、波束宽度等参数，从而提高雷达系统的 探测距离和抗干扰能力。
系统集成优化
软件算法优化
多功能一体化
雷达系统正朝着多功能 一体化方向发展，实现 多种探测、通信、导航 等功能的集成，提高作
战效能。
高分辨率与高精度
高分辨率和高精度的雷 达系统能够提供更准确 的目标信息和环境感知 ，是未来发展的重要方
向。
面临的挑战
随着雷达技术的不断发 展，如何提高雷达系统 的性能、降低成本、减 小体积和重量以及应对 复杂电磁环境下的干扰 和隐身目标等挑战是当
雷达通过发射机产生电磁波信号，经 过天线辐射到空间中。当这些信号遇 到目标后，会反射回来，被雷达的接 收机接收。这一过程涉及到信号的幅 度、频率和相位的变化。
雷达信号的调制与解调
总结词
调制与解调是雷达信号处理中的重要环节，通过调制技术， 可以在信号中加入额外的信息，便于后续处理。解调则是提 取这些信息的过程。
雷达系统的历史与发展
早期雷达
01
雷达的起源可以追溯到二战时期，当时主要用于军事目的，如
探测敌机和导弹。
现代雷达
02
随着科技的发展，雷达技术不断进步，应用领域也日益广泛，
如气象探测、航空交通管制、地形测绘等。
未来雷达
03
未来雷达将朝着更高频段、更远探测距离、更高分辨率和智能
化方向发展。
雷达系统的基本组成
频谱分析是利用傅里叶变换等方法，将时域的雷达信号转换为频域表示。通过 分析频谱，可以了解信号的频率成分、带宽、功率分布等情况，有助于识别目 标类型和运动特性。
利用计算机仿真技术，模拟雷达系统的运行 过程，评估其性能。
雷达系统性能优化技术
信号处理算法优化
天线设计优化
通过改进信号处理算法，提高雷达系统的 分辨率、精度和抗干扰能力。
优化雷达系统的天线设计，提高天线增益 、波束宽度等参数，从而提高雷达系统的 探测距离和抗干扰能力。
系统集成优化
软件算法优化
多功能一体化
雷达系统正朝着多功能 一体化方向发展，实现 多种探测、通信、导航 等功能的集成，提高作
战效能。
高分辨率与高精度
高分辨率和高精度的雷 达系统能够提供更准确 的目标信息和环境感知 ，是未来发展的重要方
向。
面临的挑战
随着雷达技术的不断发 展，如何提高雷达系统 的性能、降低成本、减 小体积和重量以及应对 复杂电磁环境下的干扰 和隐身目标等挑战是当
雷达通过发射机产生电磁波信号，经 过天线辐射到空间中。当这些信号遇 到目标后，会反射回来，被雷达的接 收机接收。这一过程涉及到信号的幅 度、频率和相位的变化。
雷达信号的调制与解调
总结词
调制与解调是雷达信号处理中的重要环节，通过调制技术， 可以在信号中加入额外的信息，便于后续处理。解调则是提 取这些信息的过程。
雷达系统的历史与发展
早期雷达
01
雷达的起源可以追溯到二战时期，当时主要用于军事目的，如
探测敌机和导弹。
现代雷达
02
随着科技的发展，雷达技术不断进步，应用领域也日益广泛，
如气象探测、航空交通管制、地形测绘等。
未来雷达
03
未来雷达将朝着更高频段、更远探测距离、更高分辨率和智能
化方向发展。
雷达系统的基本组成
频谱分析是利用傅里叶变换等方法，将时域的雷达信号转换为频域表示。通过 分析频谱，可以了解信号的频率成分、带宽、功率分布等情况，有助于识别目 标类型和运动特性。
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。
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
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。
感谢亲观看此幻灯片，此课件部分内容来源于网络， 如有侵权请及时联系我们删除，谢谢配合！
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。
《雷达原理与系统》课件
气象观测
雷达在气象领域用于降水监测 、风场测量等方面，为气象预 报和灾害预警提供重要数据支
持。
CHAPTER 02
雷达系统组成
发射机
功能
产生射频信号，通过天线 辐射到空间。
组成
振荡器、放大器、调制器 等。
关键技术
高频率、大功率、低噪声 。
接收机
功能
01
接收空间反射回来的回波信号，并进行放大、混频、滤波等处
CHAPTER 04
雷达系统性能参数
雷达的主要性能参数
探测距离
雷达能够探测到的最远距离，通常由发射功 率、天线增益和接收机灵敏度决定。
速度分辨率
雷达区分不同速度目标的能力，通常由信号 处理算法决定。
分辨率
雷达区分两个相邻目标的能力，通常由发射 信号的波形和接收机处理决定。
角度分辨率
雷达区分不同方向目标的能力，通常由天线 设计和接收机处理决定。
距离分辨率
雷达的距离分辨率决定了雷达能够区 分相邻目标的能力，主要受发射信号 的带宽和脉冲宽度等因素影响。
多普勒效应与速度分辨率
多普勒效应
当发射信号与目标之间存在相对运动时，回波信号会产生多 普勒频移，通过测量多普勒频移可以推算出目标的运动速度 。
速度分辨率
雷达的速度分辨率决定了雷达能够区分相邻速度目标详细描述
相控阵雷达利用相位控制方法来改变雷达波束的方向，从而实现快速扫描和跟踪 目标。相比传统机械扫描雷达，相控阵雷达具有更高的扫描速度和抗干扰能力， 能够更好地适应现代战争中高速、高机动目标作战环境。
合成孔径雷达（SAR）
总结词
合成孔径雷达通过在飞行过程中对地面进行多次成像，将各个成像点的信息进 行合成处理，获得高分辨率的地面图像。
雷达在气象领域用于降水监测 、风场测量等方面，为气象预 报和灾害预警提供重要数据支
持。
CHAPTER 02
雷达系统组成
发射机
功能
产生射频信号，通过天线 辐射到空间。
组成
振荡器、放大器、调制器 等。
关键技术
高频率、大功率、低噪声 。
接收机
功能
01
接收空间反射回来的回波信号，并进行放大、混频、滤波等处
CHAPTER 04
雷达系统性能参数
雷达的主要性能参数
探测距离
雷达能够探测到的最远距离，通常由发射功 率、天线增益和接收机灵敏度决定。
速度分辨率
雷达区分不同速度目标的能力，通常由信号 处理算法决定。
分辨率
雷达区分两个相邻目标的能力，通常由发射 信号的波形和接收机处理决定。
角度分辨率
雷达区分不同方向目标的能力，通常由天线 设计和接收机处理决定。
距离分辨率
雷达的距离分辨率决定了雷达能够区 分相邻目标的能力，主要受发射信号 的带宽和脉冲宽度等因素影响。
多普勒效应与速度分辨率
多普勒效应
当发射信号与目标之间存在相对运动时，回波信号会产生多 普勒频移，通过测量多普勒频移可以推算出目标的运动速度 。
速度分辨率
雷达的速度分辨率决定了雷达能够区分相邻速度目标详细描述
相控阵雷达利用相位控制方法来改变雷达波束的方向，从而实现快速扫描和跟踪 目标。相比传统机械扫描雷达，相控阵雷达具有更高的扫描速度和抗干扰能力， 能够更好地适应现代战争中高速、高机动目标作战环境。
合成孔径雷达（SAR）
总结词
合成孔径雷达通过在飞行过程中对地面进行多次成像，将各个成像点的信息进 行合成处理，获得高分辨率的地面图像。
雷达原理及系统课件：hotz-雷达系统-第一章
发射脉冲串波形时可能产生距离模糊
脉冲雷达的最大无模糊距离：Rmax=cTr/2
发射脉冲串波形时可能产生速度模糊 脉冲雷达的最大无模糊多普勒：fdmax=fr/2
10
2020/4/29
常见雷达波形介绍
两大类脉冲串波形：相参脉冲串和非相参脉冲串
A.源正弦波 B.相参脉冲串 C.非相参脉冲串
11
2020/4/29
第一章 雷达系统基础
1.1 常见雷达波形 1.2 雷达信号模糊函数
1
2020/4/29
背景
发射机 收发开关
天线
目标
终端 显示
信号 处理
接收机
R
雷达依赖天线向空间辐射电磁波，并接收由目标散 射的电磁波，以确定目标的存在。
雷达发射的电磁波具有一定的形式：连续波或脉冲 串，单频的或调频、调幅或相位编码的
27
分辨力
2020/4/29
距离模糊函数与距离分辨率
时延分辨常数 的频域形式
的自相关函数
：信号的自相关函数和功率谱是一对傅立叶变换对 ：帕斯瓦尔关系式
频域形式为：
28
2020/4/29
距离模糊函数与距离分辨率
有效相关带宽定义：
★有效域 : 反映了
的能力
频域 ：反映了
1(均匀谱)
宽的有效相关带宽反映高距离分辨力
30
2020/4/29
速度模糊函数与速度分辨率
速度分辨问题描述
A、B相对雷达距离相同
fd
fd'
fd
f
' d
fd
只有径向速度差vr 多普勒频移
A
以目标A为基准，则：
fd
2vr
B
脉冲雷达的最大无模糊距离：Rmax=cTr/2
发射脉冲串波形时可能产生速度模糊 脉冲雷达的最大无模糊多普勒：fdmax=fr/2
10
2020/4/29
常见雷达波形介绍
两大类脉冲串波形：相参脉冲串和非相参脉冲串
A.源正弦波 B.相参脉冲串 C.非相参脉冲串
11
2020/4/29
第一章 雷达系统基础
1.1 常见雷达波形 1.2 雷达信号模糊函数
1
2020/4/29
背景
发射机 收发开关
天线
目标
终端 显示
信号 处理
接收机
R
雷达依赖天线向空间辐射电磁波，并接收由目标散 射的电磁波，以确定目标的存在。
雷达发射的电磁波具有一定的形式：连续波或脉冲 串，单频的或调频、调幅或相位编码的
27
分辨力
2020/4/29
距离模糊函数与距离分辨率
时延分辨常数 的频域形式
的自相关函数
：信号的自相关函数和功率谱是一对傅立叶变换对 ：帕斯瓦尔关系式
频域形式为：
28
2020/4/29
距离模糊函数与距离分辨率
有效相关带宽定义：
★有效域 : 反映了
的能力
频域 ：反映了
1(均匀谱)
宽的有效相关带宽反映高距离分辨力
30
2020/4/29
速度模糊函数与速度分辨率
速度分辨问题描述
A、B相对雷达距离相同
fd
fd'
fd
f
' d
fd
只有径向速度差vr 多普勒频移
A
以目标A为基准，则：
fd
2vr
B
现代雷达系统分析与设计第8章课件
第8章 雷达信号检测
➢ 8.1 基本检测过程 ➢ 8.2 雷达信号的最佳检测 ➢ 8.3 脉冲积累的检测性能 ➢ 8.4 二进制积累 ➢ 8.5 自动检测——恒虚警率处理 ➢ 8.6 计算检测性能的MATLAB程序
学习交流PPT
1
具有随机特性，在这种条件下发
现目标的问题属于信号检测的范
畴，而测定目标坐标则是参数估
第m个脉冲的回波为
学习交流PPT
56
是与s(t)不相关的加性白噪声。M
个脉冲进行相干积累处理得到的
信号为
(8.3.2)
z(t)中的总噪声功率等于其方
差，更准确的表示为
学习交流PPT
57
有
(8.3.4)
其中，
是单个脉冲噪
声功率，且每个周期噪声的功率
相等。当m≠l时，δml＝0；当m ＝l时，δml＝1。观察式(8.3.2)和
离会减小。因此，Tfa的选取依赖
于雷达的工作模式。
表征虚警的大小有时还用虚
警次数nfa，它表示在平均虚警时
间内所有可能出现的虚警总数。
Fehlner将ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ警次数定义为
学习交流PPT
(8.2.20)
37
电压VT的概率，即目标被检测到
的概率。根据式(8.2.9)的概率密
度函数，计算检测概率Pd为
(8.2.21)
其中对检测点两侧若干个距离单元分别求平均后送到选大值电路将两者之间的较大者作为噪声和干扰的估计值zcacfar在杂波边缘虚警增大是由于强杂波已到达检测门限而有一142学习交流ppt将检测点前后的参考单元分别平均估值并选用其中的较大值作为平均值估值输出这时可以解决虚警率增大的问题但杂波边缘信号检测能力的损失将相应增143学习交流ppt图827gocfar处理原理框图144学习交流ppt窗中出现多个空间邻近干扰目标引起的cacfar检测器检测性能下降的问题socfar处理原理框图如图828所示
➢ 8.1 基本检测过程 ➢ 8.2 雷达信号的最佳检测 ➢ 8.3 脉冲积累的检测性能 ➢ 8.4 二进制积累 ➢ 8.5 自动检测——恒虚警率处理 ➢ 8.6 计算检测性能的MATLAB程序
学习交流PPT
1
具有随机特性，在这种条件下发
现目标的问题属于信号检测的范
畴，而测定目标坐标则是参数估
第m个脉冲的回波为
学习交流PPT
56
是与s(t)不相关的加性白噪声。M
个脉冲进行相干积累处理得到的
信号为
(8.3.2)
z(t)中的总噪声功率等于其方
差，更准确的表示为
学习交流PPT
57
有
(8.3.4)
其中，
是单个脉冲噪
声功率，且每个周期噪声的功率
相等。当m≠l时，δml＝0；当m ＝l时，δml＝1。观察式(8.3.2)和
离会减小。因此，Tfa的选取依赖
于雷达的工作模式。
表征虚警的大小有时还用虚
警次数nfa，它表示在平均虚警时
间内所有可能出现的虚警总数。
Fehlner将ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ警次数定义为
学习交流PPT
(8.2.20)
37
电压VT的概率，即目标被检测到
的概率。根据式(8.2.9)的概率密
度函数，计算检测概率Pd为
(8.2.21)
其中对检测点两侧若干个距离单元分别求平均后送到选大值电路将两者之间的较大者作为噪声和干扰的估计值zcacfar在杂波边缘虚警增大是由于强杂波已到达检测门限而有一142学习交流ppt将检测点前后的参考单元分别平均估值并选用其中的较大值作为平均值估值输出这时可以解决虚警率增大的问题但杂波边缘信号检测能力的损失将相应增143学习交流ppt图827gocfar处理原理框图144学习交流ppt窗中出现多个空间邻近干扰目标引起的cacfar检测器检测性能下降的问题socfar处理原理框图如图828所示
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
现代雷达技术ppt课件
第二章自动检测、自动跟踪和多传感器融合
2.1 自动检测 ■统计检测：检测门限
处理虚警：自适应门限（CFAR），非参量检测器（秩值），杂波
图
■最佳检测器
统计检测：二元假设，有目标H1，无目标H0
似然比检测
Lx1 ,x2 ,,xn
p p
x1 ,x2 ,,xn x1 ,x2 ,,xn
H1 H0
T
99 98
90 发 70 现 50
虚警概率一定，信噪比越大， 发现概率越大。
概 率
30 10
在虚警概率和发现概率一定 的条件下，信噪比越大， 目标的探测距离就越远。
2 1 0.2 0.1 0.01
0 2 46 8
2 E N0
滑窗的径向切向扫描
滑窗在径向（距离）上每次移动一个 距离量化单元，距离上扫描结束后， 再沿切向移动一个方位量化单元，开 始下一次距离扫描。
EuL
uL puL duL
1
C
ln
式中，欧拉常数C≈0.557，uL的均方值：
E uL2
uL2 puL duL
1 2
2
6
C
ln
2
uL的方差为：
DuL E uL2
EuL
2
2 6
1 2
归一化，v
uL
EuL ，v DuL
的概率密度函数为：
pv
ev 6eC
目标
杂波强度估计不足，虚警率高。
参考单元 参考单元
目标
参考单元 参考单元
杂波强度估计过大，检测能力低。
杂波的非平稳性影响虚警率的稳定性和目标的检测能力。
参考单元数越多，杂波非平稳性的影响越大，对杂波变化的敏感性 越差。
2.1 自动检测 ■统计检测：检测门限
处理虚警：自适应门限（CFAR），非参量检测器（秩值），杂波
图
■最佳检测器
统计检测：二元假设，有目标H1，无目标H0
似然比检测
Lx1 ,x2 ,,xn
p p
x1 ,x2 ,,xn x1 ,x2 ,,xn
H1 H0
T
99 98
90 发 70 现 50
虚警概率一定，信噪比越大， 发现概率越大。
概 率
30 10
在虚警概率和发现概率一定 的条件下，信噪比越大， 目标的探测距离就越远。
2 1 0.2 0.1 0.01
0 2 46 8
2 E N0
滑窗的径向切向扫描
滑窗在径向（距离）上每次移动一个 距离量化单元，距离上扫描结束后， 再沿切向移动一个方位量化单元，开 始下一次距离扫描。
EuL
uL puL duL
1
C
ln
式中，欧拉常数C≈0.557，uL的均方值：
E uL2
uL2 puL duL
1 2
2
6
C
ln
2
uL的方差为：
DuL E uL2
EuL
2
2 6
1 2
归一化，v
uL
EuL ，v DuL
的概率密度函数为：
pv
ev 6eC
目标
杂波强度估计不足，虚警率高。
参考单元 参考单元
目标
参考单元 参考单元
杂波强度估计过大，检测能力低。
杂波的非平稳性影响虚警率的稳定性和目标的检测能力。
参考单元数越多，杂波非平稳性的影响越大，对杂波变化的敏感性 越差。
《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
《现代雷达技术》课件
相控阵雷达阶段开始于20世纪80年代， 该阶段的雷达系统采用相控阵天线，可 以实现多目标跟踪和高速扫描。
模拟雷达阶段主要集中在20世纪50年代 ，该阶段的雷达系统采用模拟电路，功 能较为简单。
数字化雷达阶段开始于20世纪70年代， 该阶段的雷达系统开始采用数字信号处 理技术，提高了雷达的性能和精度。
接收机
接收机是雷达系统的另一重要 组成部分，负责接收和处理回
波信号。
接收机的性能指标包括灵敏度 、动态范围、抗干扰能力等， 直接影响雷达的检测精度和可
靠性。
常见的接收机类型包括超外差 式和直接变频式等，根据雷达 系统的需求选择合适的接收机 类型。
接收机的设计需考虑噪声抑制 、信号处理和稳定性等问题， 以确保接收机能够提供高质量 的回波信号。
《现代雷达技术》ppt课件
contents
目录
• 雷达技术概述 • 现代雷达技术发展历程 • 现代雷达系统组成与工作原理 • 现代雷达的主要技术特点 • 现代雷达技术的应用实例 • 现代雷达技术的挑战与未来发展
01
雷达技术概述
雷达的定义与原理
雷达定义
雷达波传播方式
雷达是一种利用无线电波探测目标的 电子设备。
信号处理与数据处理
数据处理负责对目标数据进行进一步的分析和 处理，包括目标检测、跟踪、识别和多目标处
理等。
随着信号处理和数据处理技术的发展，现代雷达系统 不断引入新的算法和技术，以提高雷达的性能和功能
。
信号处理是雷达系统的关键环节，负责对回波 信号进行滤波、放大、变频和检测等处理，提 取出目标信息。
标速度。
合成孔径雷达
利用高速运动平台，通过信号 处理技术形成大孔径天线，提
高分辨率。
模拟雷达阶段主要集中在20世纪50年代 ，该阶段的雷达系统采用模拟电路，功 能较为简单。
数字化雷达阶段开始于20世纪70年代， 该阶段的雷达系统开始采用数字信号处 理技术，提高了雷达的性能和精度。
接收机
接收机是雷达系统的另一重要 组成部分，负责接收和处理回
波信号。
接收机的性能指标包括灵敏度 、动态范围、抗干扰能力等， 直接影响雷达的检测精度和可
靠性。
常见的接收机类型包括超外差 式和直接变频式等，根据雷达 系统的需求选择合适的接收机 类型。
接收机的设计需考虑噪声抑制 、信号处理和稳定性等问题， 以确保接收机能够提供高质量 的回波信号。
《现代雷达技术》ppt课件
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目录
• 雷达技术概述 • 现代雷达技术发展历程 • 现代雷达系统组成与工作原理 • 现代雷达的主要技术特点 • 现代雷达技术的应用实例 • 现代雷达技术的挑战与未来发展
01
雷达技术概述
雷达的定义与原理
雷达定义
雷达波传播方式
雷达是一种利用无线电波探测目标的 电子设备。
信号处理与数据处理
数据处理负责对目标数据进行进一步的分析和 处理，包括目标检测、跟踪、识别和多目标处
理等。
随着信号处理和数据处理技术的发展，现代雷达系统 不断引入新的算法和技术，以提高雷达的性能和功能
。
信号处理是雷达系统的关键环节，负责对回波 信号进行滤波、放大、变频和检测等处理，提 取出目标信息。
标速度。
合成孔径雷达
利用高速运动平台，通过信号 处理技术形成大孔径天线，提
高分辨率。
雷达原理与系统 ppt课件
雷达原理与系统
2014年2月
2020/11/24
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
2020/11/24
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
2020/11/24
5
1、绪论
1.1 雷达的任务 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 电子战和军用雷达的发展
2020/11/24
6
1.1 雷达的任务
1.1.1 雷达的任务
利用发射和接收电磁波信号的相关性，完成以下任务
1、发现目标，确定目标在空间中的位置、运动、航迹等 R,,,Vr
特种雷达：具有特定功能的雷达：如：雷达高度表/雷达引信
按照装载平台： 星载雷达，弹载雷达，机载雷达，舰载雷达，车载雷达，背负雷达 按照技术体制：收发关系和位置 单基地/双多基地，非协同探测（PCL），MIMO
天线技术 单波束/多波束，机械/电/混合扫描，
发射/接收机技术 相参/非相参收发，捷变频，频率分集，
2、识别目标，确定目标性质（F/E，目标类型，目标形状/散射特性等）
1.1.2 探测与定位的坐标系
球坐标系 以雷达自身为原点 R,,,Vr 正北为方位0，仰角以水平面为0 柱坐标系 以雷达自身为原点 D,,H,Vr 正北同上，以海面/地平面高度为0
近似（忽略曲率）转换关系： D R co,H sR sin
W
G 发射天线增益
2014年2月
2020/11/24
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
2020/11/24
2
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
2020/11/24
5
1、绪论
1.1 雷达的任务 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 电子战和军用雷达的发展
2020/11/24
6
1.1 雷达的任务
1.1.1 雷达的任务
利用发射和接收电磁波信号的相关性，完成以下任务
1、发现目标，确定目标在空间中的位置、运动、航迹等 R,,,Vr
特种雷达：具有特定功能的雷达：如：雷达高度表/雷达引信
按照装载平台： 星载雷达，弹载雷达，机载雷达，舰载雷达，车载雷达，背负雷达 按照技术体制：收发关系和位置 单基地/双多基地，非协同探测（PCL），MIMO
天线技术 单波束/多波束，机械/电/混合扫描，
发射/接收机技术 相参/非相参收发，捷变频，频率分集，
2、识别目标，确定目标性质（F/E，目标类型，目标形状/散射特性等）
1.1.2 探测与定位的坐标系
球坐标系 以雷达自身为原点 R,,,Vr 正北为方位0，仰角以水平面为0 柱坐标系 以雷达自身为原点 D,,H,Vr 正北同上，以海面/地平面高度为0
近似（忽略曲率）转换关系： D R co,H sR sin
W
G 发射天线增益
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。
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。
《现代雷达系统分析与设计》课件第7章
(1)遮盖性干扰，又叫做压制性干扰，是使敌方电子系统的 接收机过载、饱和或难以检测出有用信号的干扰。最常用的方 式是发射大功率噪声信号，或在空中大面积投放箔条形成干扰 走廊等。
(2)欺骗性干扰，是指使敌方电子设备或操作人员对所接收 的信号真假难辨，以至产生错误判断和错误决策的干扰。欺骗 干扰的方式隐蔽、巧妙，且多种多样。欺骗干扰效果示意图如 图7.2所示。
噪声干扰机发射一种类似噪声的信号，使敌方雷达接收机 的信噪比大大降低，难以检测出有用信号或产生误差。若干扰 功率过大，接收机会出现饱和，有用信号完全被淹没，实现电 磁压制作用。噪声干扰的信号频谱较窄时，可以形成窄带瞄准 式干扰；当噪声干扰的频谱很宽时又会形成宽带阻塞式干扰， 可以用来干扰频率捷变雷达或同一频带内的多部雷达。噪声干 扰从信号形式上又可分为射频噪声干扰、噪声调幅干扰、噪声 调频干扰、噪声调相干扰、噪声脉冲干扰和组合噪声干扰。
7.2.2 遮盖性干扰的效果度量
干扰效果表现为雷达或含有雷达的作战系统由于受到干扰 而造成的作战性能的下降。以某种合理、定量的方法描述此作 战性能的下降称为干扰的效果度量。因此，干扰的效果度量是 作战双方都十分关心的重要问题。
选择何种指标衡量雷达或含有雷达的作战系统在电磁环境 下的作战性能一直是人们讨论的热点。根据遮盖性干扰的原理， 目前对雷达本身作战性能的度量指标主要确定为检测概率Pd， 即在保持虚警概率不变的情况下，实施遮盖性干扰前后Pd的绝 对或相对变化。
得到非高斯噪声干扰所需的功率。此外，可以通过一定的技术 手段和设备对Pd进行实际的统计测量，也可通过对S、N的功 率调整对Pd进行控制。因此，功率准则具有良好的合理性、可 测性和可控性。
根据检测原理，S/N越低，Pd越小，有时尽管N已经很大， 但只要Pd≠0，在理论上，雷达对目标总有一定的发现可能。因 此，从遮盖性干扰机设计的观点，要求Pd＝0显然是不合理的。 根据作战实际，国内外普遍将Pd≤0.1作为遮盖性干扰有效的标 准，并将此时雷达接收机输出端干扰信号功率Pj与目标回波信 号功率Ps的比值定义为压制系数Ka，即
(2)欺骗性干扰，是指使敌方电子设备或操作人员对所接收 的信号真假难辨，以至产生错误判断和错误决策的干扰。欺骗 干扰的方式隐蔽、巧妙，且多种多样。欺骗干扰效果示意图如 图7.2所示。
噪声干扰机发射一种类似噪声的信号，使敌方雷达接收机 的信噪比大大降低，难以检测出有用信号或产生误差。若干扰 功率过大，接收机会出现饱和，有用信号完全被淹没，实现电 磁压制作用。噪声干扰的信号频谱较窄时，可以形成窄带瞄准 式干扰；当噪声干扰的频谱很宽时又会形成宽带阻塞式干扰， 可以用来干扰频率捷变雷达或同一频带内的多部雷达。噪声干 扰从信号形式上又可分为射频噪声干扰、噪声调幅干扰、噪声 调频干扰、噪声调相干扰、噪声脉冲干扰和组合噪声干扰。
7.2.2 遮盖性干扰的效果度量
干扰效果表现为雷达或含有雷达的作战系统由于受到干扰 而造成的作战性能的下降。以某种合理、定量的方法描述此作 战性能的下降称为干扰的效果度量。因此，干扰的效果度量是 作战双方都十分关心的重要问题。
选择何种指标衡量雷达或含有雷达的作战系统在电磁环境 下的作战性能一直是人们讨论的热点。根据遮盖性干扰的原理， 目前对雷达本身作战性能的度量指标主要确定为检测概率Pd， 即在保持虚警概率不变的情况下，实施遮盖性干扰前后Pd的绝 对或相对变化。
得到非高斯噪声干扰所需的功率。此外，可以通过一定的技术 手段和设备对Pd进行实际的统计测量，也可通过对S、N的功 率调整对Pd进行控制。因此，功率准则具有良好的合理性、可 测性和可控性。
根据检测原理，S/N越低，Pd越小，有时尽管N已经很大， 但只要Pd≠0，在理论上，雷达对目标总有一定的发现可能。因 此，从遮盖性干扰机设计的观点，要求Pd＝0显然是不合理的。 根据作战实际，国内外普遍将Pd≤0.1作为遮盖性干扰有效的标 准，并将此时雷达接收机输出端干扰信号功率Pj与目标回波信 号功率Ps的比值定义为压制系数Ka，即
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1. 角度信息处理 2. 距离信息处理 3. 速度信息处理 4. 目标特性处理 5. 综合信息处理
.
47
雷达定时
1. 雷达工作的中枢神经 2. 参数测量的基础 3. 信号产生的源头
.
48
雷达控制系统
1. 目标跟踪功能 2. 天线控制功能
.
49
雷达通讯系统
1. 指令传递 2. 数据传递
.
50
雷达基本指标（1）
深入了解合成孔径成 像雷达的原理、多普勒分 辨理论、脉冲压缩技术、 雷达信号模型、非聚焦合 成孔径雷达和聚焦合成孔 径雷达成像处理方法。
.
7
教学参考书
《雷达原理》丁鹭飞 等著 西安电子科技大学出版社
《雷达成像技术》刘永坦 等著 哈尔滨工业大学出版社
.
8
第一章 绪论
电磁波特性 电磁波频段 雷达概念 雷达基本组成 雷达基本指标 雷达参数选择 雷达分类 现代雷达技术发展趋势
.
22
.
23
.
24
.
25
.
26
雷达概念（2）
雷达方程
S1
G Pt
4 R 2
S2 S1 4 R 2
Pr
Ae S2
Pt GAe (4 )2 R 4
Rmax
[
Pt GAe (4 )2 Smin
]1/ 4
.
27
雷达基本组成
发射机 天线 接收机 数据采集 显示 定时 信号处理 控制系统 通讯系统
.
28
发射机 电源
收发开关 定时
传
输
控制
接收机
数据采集
信号处理
通讯
显示
操作员
雷达原理框图
.
29
雷达发射机（1）
雷达发射机工作原理：
振荡源
脉冲调制器
功率放大
电源
.
30
雷达发射机（2）
雷达发射机主要指标：
1. 工作频率或波段 2. 输出功率 3. 效率 4. 信号形式 5. 信号频谱纯度
.
31
雷达发射机（3）
.
5
第四章 脉冲压缩
近年来，从改进雷达体制方面
来扩大作用距离和提高距离分辨力
方面已有很大进步。这种体制就是
脉冲压缩雷达体制，它采用宽脉冲
发射以提高发射的平均功率，保证
足够的最大作用距离，而接收时则
采用相应的脉冲压缩方法获得窄脉
冲，以提高距离分辨力，因而较好
地解决作用距离和分辨力之间的矛
盾。
.
6
第五章 合成孔径成像雷达
.
55
数据率
数据率是雷达对整个探测范围完成一 次探测所需时间的倒数。也是单位时间内 雷达对每个目标提供数据的次数，它表征 雷达的工作速度。
现代雷达系统理论
.
1
第一章 绪论
第二章 信号检测与参数估计
第三章 目标分辨与模糊函数
第四章 脉冲压缩
第五章 合成孔径成像雷达
.
2
第一章 绪论
根据雷达分机和雷达测 量方法分别介绍雷达的组成 和测量原理。前者包括雷达 发射机、雷达接收机、终端 显示和数据录取设备的组成、 基本工作原理及主要指标； 后者包括雷达的测距、测角 和测速的基本原理和各种实 现方法。
战术指标 技术指标
.
51
雷达基本指标（2）
战术指标：
1. 雷达的探测范围
2. 测量目标参数的精度
3. 分辨力
4. 数据率
5. 抗干扰能力
6. 工作可靠性
7. 体积和重量
8. 功耗及展开时间
9. 测量目标坐标或参数的数目
.
52
雷达的探测范围
雷达对目标进行连续观测的空域，叫做 探测范围，又称威力范围，它决定于雷达的 最小可探测距离和最大作用距离，仰角和方 位角的探测范围雷达的探测范围。
.
16
.
17
.
18
电磁波特性（6）
电磁波传输
空气中传输
天线
ห้องสมุดไป่ตู้微波传输线中传输
波导, 电缆
.
19
电磁波频段
1. 功率 2. 穿透能力 3. 设备体积 4. 系统性能
.
20
.
21
雷达概念（1）
Radio Detection and Ranging
1. 目标斜距的测量 2. 目标角位置的测量 3. 相对速度的测量 4. 目标尺寸和形状的测量
1. 方向图 2. 增益 3. 带宽 4. 极化 5. 副瓣电平
.
37
方位向方向图
.
38
高低向方向图
.
39
雷达天线（3）
雷达天线的分类： 1. 直接辐射类型 2. 间接反射类型
.
40
.
41
.
42
雷达接收机（1）
雷达接收机组成：
高频输入
接收机
低噪
保护器
高放
混频器
中频
放大
检波
显示 视放
本振
.
53
测量目标参数的精度
精确度的高低是以测量误差的大小来 衡量的。测量方法不同精确度也不同。误 差越小，精度度越高。雷达测量精确度的 误差通常可分为系统误差、随机误差。所 以往往对测量结果规定一个误差范围。
.
54
分辨力
分辨力是指对两个相邻目标的区分能力。 两个目标在同一角度但处在不同距离上，其 最小可区分的距离称为距离分辨力；两个目 标处在相同距离上，但角位置有所不同，最 小能够区分的角度称为角分辨力。
.
43
雷达接收机（2）
雷达接收机主要指标：
1. 灵敏度 2. 频带宽度 3. 动态范围 4. 滤波特性 5. 频率稳定度
.
44
雷达接收机（3）
雷达接收机分类：
1. 直接混频方式 2. 前级放大方式
.
45
雷达数据采集
1. 数据采集 2. 数据存储 3. 数据形成 4. 高速数据采集
.
46
雷达数据后处理
.
3
第二章 信号检测与参数估计
雷达的基本任务是发现 目标并测定其坐标。通常目 标的回波信号中总是混杂着 噪声和各类干扰，而噪声和 各种干扰信号均具有随机特 性，在这种条件下发现目标 的问题属于信号检测的范畴， 而测定目标坐标则是参数估 计问题。
.
4
第三章 目标分辨与模糊函数
设计和研究雷达波形的 主要数学工具是模糊函数。 模糊函数最初虽由分辨问 题引出，但是它不仅能描 述雷达信号的分辨特性和 模糊度，还可以描述由雷 达信号决定的测量精度和 杂波抑制特性。
.
9
电磁波特性（1）
光波特性 牛顿的光微粒学说 惠更斯的光波动学说
.
10
电磁波特性（2）
光波特性 光的量子学说 麦克斯韦尔理论
.
11
电磁波特性（3）
电磁波特性 方向性 直线性
.
12
电磁波特性（4）
电磁波产生
λ=C/f
.
13
电磁波特性（5）
电磁波与物体的作用
反射
透射
吸收
.
14
.
15
雷达发射机分类：
使用器件
工作方式
真空电子管发射机 单级振荡式发射机
晶体管固态发射机 主振放大式发射机
.
32
雷达发射机（4）
磁控管发射机：
磁控管 .
调制器 33
雷达发射机（5）
行波管发射机：
.
34
雷达发射机（6）
固态发射机：
.
35
雷达天线（1）
雷达天线的工作原理：
B
k
D
.
36
雷达天线（2）
雷达天线的主要指标：