第4讲雷达系统及信号处理机测试概述PPT课件
合集下载
《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。
《雷达信号分析》课件
系统测试与性能评估
总结词
测试、性能
详细描述
该部分主要介绍了系统的测试方法和性能评估，包括测试环境、测试内容、测试结果等，并对系统的 性能进行了全面的评估，为后续的系统优化和改进提供了依据。
THANKS
[ 感谢观看 ]
总结词
军事侦查与目标识别是雷达信号处理的重要 应用领域之一，通过处理雷达回波信号，提 取目标特征，实现目标的快速、准确识别。
详细描述
雷达系统通过发射电磁波，遇到目标后反射 回来被接收，经过信号处理提取出目标的距 离、速度、方位等参数，以及目标的形状、 尺寸等特征。这些信息对于军事侦查和目标 识别具有重要意义，可以帮助指挥官做出快
CHAPTER 06
案例分析：某型雷达信号处理系统 设计
系统概述与需求分析
总结词
概述、需求
详细描述
该部分主要介绍了某型雷达信号处理系统的基本情况，包括系统功能、应用场 景等，并对系统的需求进行了详细的分析，为后续的系统设计提供了依据。
系统架构与模块设计
总结词
架构、模块
详细描述
该部分主要介绍了系统的整体架构和 各个模块的设计，包括信号输入、处 理、输出等模块，以及各模块之间的 连接和交互方式，为后续的系统实现 提供了基础。
小波变换
总结词
多尺度分析
详细描述
小波变换是一种多尺度、多分辨率的信号处理方法，适合分析非平稳信号。它能够同时 在时域和频域对信号进行分析，揭示信号在不同尺度上的特征，广泛应用于雷达信号的
降噪、目标识别和运动目标跟踪等领域。
神经网络算法
总结词
自适应算法
详细描述
神经网络算法是一种模拟人脑神经元工作方 式的自适应算法，能够通过学习自动提取输 入数据的内在规律和模式。在雷达信号处理 中，神经网络可以用于自动目标识别、干扰 抑制、高分辨成像等方面。
《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。
雷达系统PPT课件
RCS：目标的单基地雷达截面积（m2）； Gt和Gr：分别为目标方向雷达发射、接收天线增益； D0：雷达系统抗干扰因子； Rt：目标与雷达之间的距离（m）； Lt：雷达发射综合损耗； Lr：雷达接收综合损耗； LAtm：电磁波在大气中的传输损耗； λ：雷达系统的工作波长（m）。
（1）脉冲雷达方程
设Pt为雷达系统的发射功率，Gt为雷达天线增益，Gr 为雷达天线增益，目标的等效反射截面为RCS， Pt为雷 达发射功率，Rt为目标与雷达之间的距离，Lt为雷达的发 射机馈线损耗，Lr为雷达的接收馈线损耗。
雷达系统接收功率Prs：
Prs
PtGtGr2 •RCS (4)3Rt4Lt Lr
目标的运动速度测定:当目标和雷达之间存在着相对位 置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变 量称为多普勒频移，据此确定目标的相对径向速度。
14
雷 地面雷达：高塔、车、船、地基等为雷达平台
达 平
空载雷达：飞机、导弹、气球、飞艇等
台 天基雷达：卫星、飞船、空间站、航天飞机等
电磁波的特性:
15
1.4 雷达系统的基本方程
P jG jK jP tG t4 •R R C t4S•R 2 j •G G t(t )•L p o lL L tjL f
自卫式干扰 (Rt=Rj，Gt=Gt(θ)):
Kj
4PjGjR2j • Lt
PtGt •RCS LpolLjLf
PjGj KjPt4GtR •2 jRCS•LpolL LtjLf 21
以FPGA和宽带 ADC器件为核心构 成的宽带雷达信号
处理系统
以高速DSP器件为 核心构成的雷达
信号处理系统
11
(5) T/R组件
微波光子 收发组件
（1）脉冲雷达方程
设Pt为雷达系统的发射功率，Gt为雷达天线增益，Gr 为雷达天线增益，目标的等效反射截面为RCS， Pt为雷 达发射功率，Rt为目标与雷达之间的距离，Lt为雷达的发 射机馈线损耗，Lr为雷达的接收馈线损耗。
雷达系统接收功率Prs：
Prs
PtGtGr2 •RCS (4)3Rt4Lt Lr
目标的运动速度测定:当目标和雷达之间存在着相对位 置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变 量称为多普勒频移，据此确定目标的相对径向速度。
14
雷 地面雷达：高塔、车、船、地基等为雷达平台
达 平
空载雷达：飞机、导弹、气球、飞艇等
台 天基雷达：卫星、飞船、空间站、航天飞机等
电磁波的特性:
15
1.4 雷达系统的基本方程
P jG jK jP tG t4 •R R C t4S•R 2 j •G G t(t )•L p o lL L tjL f
自卫式干扰 (Rt=Rj，Gt=Gt(θ)):
Kj
4PjGjR2j • Lt
PtGt •RCS LpolLjLf
PjGj KjPt4GtR •2 jRCS•LpolL LtjLf 21
以FPGA和宽带 ADC器件为核心构 成的宽带雷达信号
处理系统
以高速DSP器件为 核心构成的雷达
信号处理系统
11
(5) T/R组件
微波光子 收发组件
《雷达原理与系统》课件
4 雷达抗干扰性能
指雷达系统对外部干扰源的抵抗和抑制能力。
主流雷达系统
雷达系统分类
根据工作原理和应用 领域，雷达系统可以 分为多种不同类型， 如从空中、地面和舰 船上操作的雷达系统。
机载雷达
机载雷达系统是安装 于航空器上的雷达设 备，用于探测和追踪 空中和地面目标。
地面雷达
地面雷达系统用于检 测和追踪来自空中和 地面的目标，广泛应 用于军事和民用领域。
天线用于发射和接收雷达信号，负责探测目标 并获取返回的信息。
信号处理器
信号处理器对接收到的雷达信号进行处理和分 析，提取出目标信息。
雷达系统技术指标
1 雷达探测距离
指雷达系统能够探测到目标的最远距离。
2 雷达探测范围
指雷达系统能够探测到目标的最大半径。
3 雷达精度
指雷达系统对目标位置和属性的测量精度。
4 地质勘探
雷达系统通过地下目标的探测和分析，可用 于地质勘探和资源调查。
雷达系统的未来
1
雷达系统发展趋势
雷达系统将继续朝着更高的探测距离、更快的信号处理和更强的抗干扰性能方向 发展。
2
雷达系统应用前景
随着技术的不断进步，雷达系统将在更多领域得到应用，如自动驾驶、安防和环 境监测。
《雷达原理与系统》PPT 课件
雷达原理与系统的概述。包括雷达系统的简介、应用以及雷达原理的电磁波 与反射、测距原理和信号处理过程。
雷达系统的组成
发射器与接收器
发射器负责发射雷达脉冲信号，接收器接收经 过目标反射回来的信号。
接收机
接收机用于接收和放大从天线接收到的雷达信 号，以供后续的信号处理。
天线系统
舰载雷达
舰载雷达系统安装在 舰船上，用于探测和 追踪海上和空中目标， 具有强大的远程探测 能力。
雷达系统原理PPT课件
双重目标图像
• 当本船附近有一个大的反射面并处于与本船接近垂直的距离时 （如，本船正从一 艘大船旁边经过，等），雷达电波在本船与其 他船之间反弹。因此，2 到 4 个图 像可能会等距离的出现在目标 的方向上。由于多重反射造成的假图像被称为“双 重目标” 。 出现这种情况时，离本船最近的回波图像为真正的目标。 可以注 意到，当本船与相关目标的距离和方位发生变化时，双重目标也 会消失。 因此，这种假回波图像很容易就能区分出来。
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）。这一特性的变 化取决于ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气的 密度，其一般的计算公式如下所示，总之，雷达 的视线距离 D 比光学视距要长 约 6%。
携带 SART 船的实际位置
• 若本船位于 SART 位置的 1 海里以外， • 第一道显示的回波位置为距 SART0.64 海里 • 第 12 道回波为 SART 的实际位置。 • 若本船进入 SART 1 海里以内范围， • 显 示的扫描速度加快， • 该回波的长度为距 SART 实际位置 150 米。
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。
雷达系统(4)
• 数字T/R组件的收发状态是独立的，发射支路由DDS产生所需 的波形、经两次上变频形成发射信号通过环流器输出；接收支路 由环流器输入经限幅低噪声放大、两次下变频、A/D变换、I/Q 分离形成数字信号输出。DDS只对发射信号进行幅度和相位加权， 在接收状态幅相控制通过常规DBF方法完成。收发通道变频所需 的本振信号是时分复用的，有利于改善收发通道间相互干扰。
(3) 宽带数字阵雷达的延时补偿技术
孔径渡越时间的经典补偿方法是将天线分成若干子阵，子阵内采 用相位波束控制，而子阵之间采用时间延迟补偿，如图所示。
子阵之间通过时间延时控制之后，波束的偏移主要是由子阵孔 径渡越时间确定，极大减小了整个阵面对孔径渡越时间的影响。
若天线阵内每一个单元都包含有时间延时单元，使得在第N号单 元通道内的信号延迟τA，则第i号单元通道内的延迟为iτA/(N-1)。这 样，天线的孔径渡越时间TA将降为TA-τA。由信号频率变化所引起 的波束指向的偏移为：
f • tg
f0
当目标回波能量非垂直入射阵列时，阵列方向图形成时，边缘单 元需要的相位： (2 / 。)Lsin
L为阵列孔径，如果只改变频率而不改变移相器，那么波束将会 移动。对于等线长馈电而言，不会使波束变形，并且当频率增大时 ，波束会移向法线。如果由时延网络代替移相器，则通过时延网络 的相移会随频率变化，但波束保持不动(波束指向不变)。当使用移 相（独立于频率）控制波束时，若工作频率为雷达中心频率f0，波 长为λ0，若要求天线线阵的波束最大值指向为θ，则对于离阵中心 距离为x的单元，其相位为： (2x / 0 )sin (2x / c) f0 sin
4.2 数字阵列雷达的基本原理
接收和发射波束均以数字方式来实现的全数字化相控阵天线雷达 就称作数字阵列雷达。
雷达测速系统概述课件
影响因素
雷达测速系统的抗干扰能力受到多种因素的影响，包括系 统本身的抗干扰设计、工作频段的选择、信号处理算法的 优化等。
技术指标
雷达测速系统的抗干扰能力通常以“信噪比”和“误码率 ”等参数来衡量，具体数值需要根据系统设计和应用场景 而定。
04 雷达测速系统的优缺点分析
雷达测速系统的优点
A
实时性高
、测距、流量监测等，提高系统的使用效率和便利性。
02
智能化
借助AI人工智能技术，雷达测速系统将向智能化方向发展，实现自动识
别、自动跟踪、自动报警等功能，提高系统的自动化和智能化水平。
03
定制化
针对不同应用场景和客户需求，雷达测速系统将向定制化方向发展，提
供更加灵活、多样化的产品选择和服务。
谢谢聆听
雷达测速系统概述课 件
目录
• 雷达测速系统简介 • 雷达测速系统的工作原理 • 雷达测速系统的性能指标 • 雷达测速系统的优缺点分析 • 雷达测速系统的未来发展
01 雷达测速系统简介
雷达测速系统的定义
雷达测速系统的定义
雷达测速系统是一种利用雷达技术来测量物体速度的设备。它通过向目标发射 电磁波，并分析反射回来的电磁波，计算出目标的运动速度。
技术指标
雷达测速系统的速度测量范围通 常以“速度分辨率”和“最大速 度测量值”来表示，具体数值需 要根据系统设计和应用场景而定
。
雷达测速系统的抗干扰能力
抗干扰能力
雷达测速系统的抗干扰能力是指其在实际应用中抵御各种 干扰因素的能力。在复杂的电磁环境中，抗干扰能力是衡 量雷达测速系统性能的重要指标之一。
雷达测速系统的原理
雷达测速系统利用多普勒效应原理，当发射的电磁波遇到运动目标时，反射回 来的电磁波会因为目标运动产生频移，通过测量频移可以计算出目标的运动速 度。
雷达测速系统的抗干扰能力受到多种因素的影响，包括系 统本身的抗干扰设计、工作频段的选择、信号处理算法的 优化等。
技术指标
雷达测速系统的抗干扰能力通常以“信噪比”和“误码率 ”等参数来衡量，具体数值需要根据系统设计和应用场景 而定。
04 雷达测速系统的优缺点分析
雷达测速系统的优点
A
实时性高
、测距、流量监测等，提高系统的使用效率和便利性。
02
智能化
借助AI人工智能技术，雷达测速系统将向智能化方向发展，实现自动识
别、自动跟踪、自动报警等功能，提高系统的自动化和智能化水平。
03
定制化
针对不同应用场景和客户需求，雷达测速系统将向定制化方向发展，提
供更加灵活、多样化的产品选择和服务。
谢谢聆听
雷达测速系统概述课 件
目录
• 雷达测速系统简介 • 雷达测速系统的工作原理 • 雷达测速系统的性能指标 • 雷达测速系统的优缺点分析 • 雷达测速系统的未来发展
01 雷达测速系统简介
雷达测速系统的定义
雷达测速系统的定义
雷达测速系统是一种利用雷达技术来测量物体速度的设备。它通过向目标发射 电磁波，并分析反射回来的电磁波，计算出目标的运动速度。
技术指标
雷达测速系统的速度测量范围通 常以“速度分辨率”和“最大速 度测量值”来表示，具体数值需 要根据系统设计和应用场景而定
。
雷达测速系统的抗干扰能力
抗干扰能力
雷达测速系统的抗干扰能力是指其在实际应用中抵御各种 干扰因素的能力。在复杂的电磁环境中，抗干扰能力是衡 量雷达测速系统性能的重要指标之一。
雷达测速系统的原理
雷达测速系统利用多普勒效应原理，当发射的电磁波遇到运动目标时，反射回 来的电磁波会因为目标运动产生频移，通过测量频移可以计算出目标的运动速 度。
《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
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
电子对抗原理--雷达系统结构-信号处理 ppt课件
Pi max D(dB) 10lg Pi min
式中 Pi max 为接收机不发生过载允许输入的最大信 号功率，Pi min 为最小可检测信号功率。
接收机增益
接收机增益指输出信号功率与输入信号 功率之比，如下式所示：
po G pi
式中 po 、pi 分别为输出信号功率和输入 信号功率。
接收机增益控制
CLK
10MHz OSC 8xRocketIO
SPI
串行 FLASH
FPGA
TMS320C6748B ZCEA4 456MHz
IO
FPGA
FPGA
XC6SLX150T FGG676
XC6VLX240T-1FFG1156I
EMIF IO
XC6VLX240T-1FFG1156I
IO EMIF
TMS320C6748B ZCEA4 456MHz
雷达面临的威胁及对抗措施
电子干扰 反辐射武器： 反辐射导弹、反辐射无人驾驶飞机 超低空飞行器： 具有掠地、掠海能力的低空、超低空飞机和巡航 导弹 隐身飞行器： 隐身飞机、隐身无人机、隐身巡航导弹、隐身舰 船等，雷达散射面积比常规兵器小20～30dB
雷达对抗措施
低截获概率： 低截获概率雷达（伪随机信号，降低发射功率）、 双（多）基地雷达 波形捷变、频率捷变、极化捷变、超低副瓣 超宽带（UWB）雷达、毫米波雷达 对抗电子干扰：空域滤波、副瓣对消、副瓣逆影 对抗反辐射武器： 控制开关机时间、使用雷达诱饵、双（多）基地雷 达 对抗超低空飞行器： 机载雷达、气球载雷达、毫米波雷达等 对抗隐身飞行器： 米波雷达、 双（多）基地雷达
接收机噪声
雷达接收机噪声的来源主要分为两种： 内部噪声 外部噪声 内部噪声主要由接收机中的馈线、放电保护器、 高频放大器或混频器等产生。接收机内部噪声 在时间上是连续的，而振幅和相位是随机的， 通常称为“起伏噪声”。 外部噪声是由雷达天线进入接收机的各种人为 干扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰和天线 热噪声等，其中以天线热噪声影响最大。
《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
31
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。
雷达信号处理流程图ppt课件
由雷达发射机产生的电磁波经收发开 关后传输给天线，由天线将此电磁波 定向辐射于大气中。电磁波在大气中 以近光速传播，如目标恰好位于定向 天线的波束内，则它将要截取一部分 电磁波。目标将被截取的电磁波向各 方向散射，其中部分散射的能量朝向 雷达接受方向。雷达天线搜集到这部 分散射的电磁波后，经传输线和收发 开关反馈给接收机。接收机将这微弱 信号放大并经信号处理后即可获取所 需信息，并将结果送至终端显示。
1
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
tr
2R c
R
1 2
ctr
R
发射脉冲回波t 噪声trtrt
2
二、测方位原理
目标方位角：
指真北与雷达和目标联 线在水平面上投影的夹角。 即斜距R在水平面上的投影 OB与正北（真北）之间的 夹角。
正北 R
• 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
5
LFM信 号 的 I路 1
0.8
0.6
0.4
0.2
幅度
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1 -1
1
αβ
O
D
P H B
RD——测方位物理基础
直线传播（微波） 天线定向收、发
3
三、测速原理
当目标相对于RD运动后，出现△fD(回 波相对于发射ft 的频率偏移)，此时， 目标相对于RD的径向速度为：
1
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
tr
2R c
R
1 2
ctr
R
发射脉冲回波t 噪声trtrt
2
二、测方位原理
目标方位角：
指真北与雷达和目标联 线在水平面上投影的夹角。 即斜距R在水平面上的投影 OB与正北（真北）之间的 夹角。
正北 R
• 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
5
LFM信 号 的 I路 1
0.8
0.6
0.4
0.2
幅度
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1 -1
1
αβ
O
D
P H B
RD——测方位物理基础
直线传播（微波） 天线定向收、发
3
三、测速原理
当目标相对于RD运动后，出现△fD(回 波相对于发射ft 的频率偏移)，此时， 目标相对于RD的径向速度为：
雷达系统_信号处理
P(x)Q(x)dx 2
2
P(x) dx
Q(x) 2dx
且上式成立的充要条件为 Q(x) C P(X ) 其中, C 为常数（实或复）
有：
1
S N
0
4 2
S () 2 d H () 2 d
（各模块详见下图）
• 典型雷达信号处理原理框图（MTI和MTD部分）
• 典型雷达信号处理原理框图（求模，CFAR部分）
存储数据与数字基带信号的关系
以单目标回波信号为例
设脉冲重复周期为：T
基带采样电路，将模拟基带接收信号变为数字基带接收信号。 采样间隔为距离单元宽度=脉冲宽度。
3.MTI处理
• MTD也是慢时间域的处理：采样间隔为T，采样点数为N-K=L • MTD的处理算法：按距离单元进行相参积累
重画MTD处理前的存储数据：
k+1 k+2
以某距离单元为例：
n=k+1~N
为频率为 fd 的复正弦信号，其幅度为 cA ，相参积累算法
取权值：
w(n) e j 2 fd (n1)T e j 2 fd kT
本节主要介绍雷达信号检测与参数估计的基本实现方 法。
2.雷达信号处理的原理
• 雷达简化原理框图
r(n)
(某距离单元)
信号处理机对经基带采样后的数字基带接收信号进行处理。
• 典型雷达信号处理原理框图
雷达信号处理主要包括MTI、MTD、求模、CFAR等多个环节(以后 可看到,还包括脉冲压缩)，每个环节前（除求模外）均需要进行 1帧数据的乒乓存储。
其中 S() 为 s(t) 的傅立叶变换。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
号源
1/3
接收机
标准信
号源
1/3
接收机
信号处理机
幅相误差
幅相误差 补偿
信号处理机
接收机测试
接收机测试
频综系统测试
同步信号质量 高精密仪器
示波器
波形 稳定性
140 135 130 125 120 115 110 105 100
0
20
40
距离门：8
60
80
100
120
140
信号处理机测试
采样存储
A/D有效位数
数据传输
外部 内部
定时、控制信号 自动引导功能 联动测试
A/D有效位
Q=2V/N, N=2B 方差=V2/3/N2 有效位为B的A/D满幅输入SNR=1.76+6.02B 信噪比 = 信号功率 / 噪声功率
= 1.76 + 6.02B + 20lg(X/V) 有效位 = (信噪比-1.76-20lg(X/V)) / 6.02
测试工作的意义
没有测试，系统即“空中楼阁”
设计 实现 测试 用户
开发阶段：测试即检验 用户阶段：测试即监控
Test Driven Development / TDD
设计功能时设计测试 系统交付时交付测试工具
雷达系统测试
系统级
功能、性能、稳定性
部件级
随动系统测试 天线测试 接收机测试 发射机测试 频综测试 信号处理机测试 数据处理测试
雷达系统测试
基本测试
接口 功能 性能 稳定性
联合测试
定位故障 复现故障 排除故障
随动系统测试
测试内容及方案
接口
双方互写、查寄存器内容
位置环
按最大范围置角度，观察天线是否到位并稳定
不严格，对天线到位无严格判别
速度环
角误差方位向正弦变化 角误差俯仰向余弦变化 观察天线是否平顺圆周转动 记录数据比对
A/D有效位
测试方法
输入单频信号 采集A/D输出信号 FFT，求信噪比 公式换算有效位
注意事项
输入信号质量应大于A/D 理论信噪比
采样频率应至少满足采样 定理
所需仪器
双通道信号源
时钟 正弦信号
示波器
观察波形
频谱分析仪
观察输入信号质量
I/Q正交性测试
单频余弦信号 记录实部、虚部数据 分别FFT 求各自幅度、相位
数据记录功能健全
系统/软件状态可恢复
软件版本控制
软件测试
及时测试
每写一个模块都应单独测试 先写测试代码 备份测试代码
数据记录与回放
以太网数据记录
信号处理机为服务器端， 数据记录为客户端。信号 处理机所有节点均处于等 待连接状态。
数据记录机根据任务与对 应节点建立连接接收相应 数据。
值
数 据 处 理
信号处理机
数据处理仿真--Matlab主程序
Function sim(x0,y0,vx,vy,prd,steps,N) %产生真值 [x,y,T] = real_tgt(x0,y0,vx,vy,prd,steps); %N次蒙特卡罗仿真 For k=1:N
%仿真观测数据 [zx,zy] = obsr(x,y); %对观测序列进行滤波处理 [ex(:,k),ey(:,k)] = proc(zx,zy,T); %储存误差数据 Errx(:,k) = ex(:,k) – x; Erry(:,k) = ey(:,k) – y; End %统计误差 Rmsex = std(errx); Rmsey = std(erry); %绘图分析 Figure;plot();
数据回放
数据记录机读取数据，发 送至信号处理机，驱动对 应节点之后的处理模块。
一本振
二本振
接
收 阵 列 天 线 输
高 放
第 一 混 频
器
一 中 放 滤 波
第
二
二
中
混
放
频
滤
器
波
A/D 变 换 器
入
接收机
二 中 频 正 交 化
数 字 滤 波 降 采
信
距 离 处
理
速 度 处
理
波 束 形
成
号 检 测 与 估
孤立大目标的选择
先搜索SNR较大的目标
计算目标在各阵元上的幅 度方差，孤立目标方差应 该较小
选择“方差/SNR”较小的 目标作为孤立大目标
功 率 谱 (dB)
0
-5
-10
-15-20-25-30-35-40
-80 -60 -40 -20
0
20
40
60
80
角 度 (度 )
天线测试-幅相误差
误差的测量与校准
利用超分辨算法估计出目 标的方位
利用目标的导向矢量与噪 声空间正交的特性构造代 价函数，估计阵列误差
通过迭代的方法，使目标 方位和阵列误差的估计值 达到最优
相 位 误 差 (度 )
幅 度 误 差 (dB)
2.5 2
1.5 1
0.5 0
-0.5 -1
-1.5 -2
-2.5 0
25 20 15 10
对阵列天线接收信号进行适当加权降低波束旁 瓣抑制杂波和干扰，然而，接收天线通道间幅 相误差，影响其效果。
自适应波束形成干扰抑制技术严重受限于阵列 路间的幅相误差。
天线测试-幅相误差
校准源
人为架设的合作校准源 系统工作时的非合作信源
大目标(SNR>20dB) 孤立目标(方位向)
天线测试-幅相误差
数据传输
测试数据
比特遍历
长时间
要求可能工作最长时间
严格比对数据 测试传输速率
是否满足要求
定时、控制信号
功能是否实现 值域遍历
检查寄存器位宽是否够
数据处理测试
处理容量 处理时间 起始时间 跟踪时间 跟踪精度
显控测试
控制功能 显示功能 存储功能
联合测试
系统故障处理
5 0 -5 -10 -15 -20 -25
0
校准前 校准后
5
10
15
20
25
30
阵元
校准前 校准后
5
10
15
20
25
30
35
阵元
接收机测试
幅相误差测试
标准信号源产生余弦测试 信号
经1分3功分器，得3路等 幅同相信号
注入接收机各通道
信号处理机测试和记录各 通道幅值与相位
统计幅相误差
标准信
随动系统测试
随动系统测试
天线测试-方向图
测试方案
对准天线及模拟器电轴、机械轴 驱动随动系统按预定步长进行角度扫描 信号处理机测量并记录对应通道幅度与相位 记录对应天线扫描角度值 分析数据并绘图
在线分析 脱机分析
天线测试-方向图
天线测试-方向图
天线测试-方向图
天线测试-幅相误差
判断可能出现故障的部件 制定合理高效的测试方法 确切定位故障原因 更改设计排除故障
无病不死人 不要着急改程序 查明病因，对症下药
联合测试
排除故障有利条件
系统已嵌入完备监测手段
终端打印、自动备份 故障及重要节点显示
系统有完备测试接口
可替换性接入测试设备和信号
故障数据被完整复制