雷达原理复习总结

雷达原理复习要点
第一章（重点）
1、雷达的基本概念
雷达概念(Radar)：
radar的音译，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：
利用目标对电磁波的反射来发觉目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获得目标信息。

从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获得这些信息？
斜距R : 雷达到目标的直线距离OP
方位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。

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，有时也称为倾角或凹凸角。

2、目标距离的测量
测量原理
式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波来回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)
距离测量辨别率
两个目标在距离方向上的最小可区分距离
ρr=cτ2
最大不模糊距离
3、目标角度的测量
方位辨别率取决于哪些因素
4、雷达的基本组成
雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么
同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。

放射机：产生大功率射频脉冲。

收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与放射机和接收机连通之间的切换。

天线：将放射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。

接收机：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：显示目标回波，指示目标位置。

天线限制(伺服)装置：限制天线波束在空间扫描。

电源
其次章
1、雷达放射机的任务
为雷达供应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、雷达放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、雷达放射机的分类
单级振荡式、主振放大式
4、单级振荡式和主振放大式放射机产生信号的原理，以与各自的优缺点
单级振荡式：
脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。

优点：简洁、廉价、高效；
缺点：难以产生困难调制，频率稳定性差，脉冲间不相干；
主振放大式：
固体微波源：是高稳定度的连续波振荡器。

优点：困难波形，稳定度高，相干处理
缺点：系统困难、昂贵
第三章（重点）
1、接收机的基本概念
接收机的任务
通过适当的滤波将天线接收到的微弱高频信号从伴随的噪声和干扰中选择出来，并经过放大和检波后，送至显示器、信号处理器或由计算机限制的雷达终端设备中。

超外差接收机概念
将接收信号与本机振荡电路的振荡频率，经混频后得到一个中频信号，这称为外差式接收。

得到的中频信号再经中频放大器放大的，称为超外差式。

中频信号经检波后得到视频信号。

接收机主要组成部分
接收机主要质量指标
灵敏度S i min、接收机的工作频带宽度、动态范围、中频的选择和滤波特性、工作稳定度和频率稳定度、抗干扰实力、微电子化和模块化结构
2、接收机的噪声系数（重点）
噪声系数、噪声温度的定义
噪声系数：接收机输入端信号噪声比和输出端信号噪声比的比值。

实际接收机输出的额定噪声功率与“志向接收机”输出的额定噪声功率之比。

噪声温度：温度Te称为“等效噪声温度”或简称“噪声温度”, 此时接收机就变成没有内部噪声的“志向接收机”
级联电路的噪声系数
两级电路级联时接收机总噪声系数
噪声系数、噪声温度的计算。

噪声系数：
式中, Si为输入额定信号功率; Ni为输入额定噪声功率(Ni =kT0Bn); So为输出额定信号功率; No为输出额定噪声功率。

噪声温度
N A=kT A B n
3、匹配滤波
高斯白噪声背景下，使输出信噪比达到最大化的最优滤波器是匹配滤波器
4、自动增益限制方式
自动增益限制
跟踪雷达中获得归一化角误差信号。

瞬时自动增益限制
防止等幅波干扰、宽脉冲干扰和低频调幅波干扰等引起的中频放大器过载。

近程增益限制
防止近程杂波干扰引起的中频放大器过载。

第四章
1、雷达终端显示器的的任务
雷达终端显示器用来显示雷达所获得的目标信息和情报，包括目标的位置与其运动状况，目标的各种特征参数等。

2、显示器的主要类型
距离显示器、平面显示器、高度显示器、状况显示器和综合显示器、光栅扫描显示器
3、距离显示器和平面位置显示器（了解）
距离显示器是一维空间显示器，显示目标的斜距坐标。

用光点在荧光屏上偏转的幅度来表示目标回波的大小。

属于偏转调制显示器。

平面显示器是二维显示器，显示目标的斜距和方位两个坐标。

采纳平面上的亮点位置来表示目标的坐标，属于亮度调制显示器。

第五章（重点）
1、雷达方程
公式
雷达方程中的不确定量
①设备的实际损耗和环境因素
②目标的雷达散射截面积σ
③最小可检测信号功率S min
最大作用距离与各因素的关系
2、最小可检测信号
最小可检测信号
门限检测
纽曼-皮尔逊准则：在给定信噪比条件下，满意肯定虚警概率，使发觉概率最大。

发觉概率和虚警概率与门限电平的关系
1.虚警概率（门限）肯定时，信噪比越大，发觉概率越大。

2.信噪比肯定时，虚警概率越小，发觉概率越小；虚警概率越大，发觉概率越大。

3.检测概率为50%时对应的信噪比仍旧较高。

信噪比对发觉概率的影响较大。

5.当检测概率较高时，检测所要求的信噪比对虚警时间的依靠关系不灵敏。

3、脉冲积累对信噪比的影响
检波前积累（相参积累）：M个等幅相参脉冲积累可以使信噪比提高为原来的M倍。

检波后积累（非相参积累，视频积累）：M个等幅脉冲积累可以使信噪比改善M-M1/2。

4、目标的雷达散射截面积(RCS)
雷达横截面积与那些因素有关
与波长的关系是怎样的
雷达RCS模型（分类依据）
第六章
1、目标距离测量的方法有哪些
脉冲法测距、调频法测距
2、脉冲法测距
人工测距（早期雷达）：在显示器画面上依据扫掠量程和回波脉冲位置干脆测距。

自动测距（现代雷达）：采纳电子设备自动地测读回波到达的延迟时间。

类似于距离坐标的录用设备。

作业题
第一章
1、
(a) 要获得100公里的最大不模糊距离，雷达的脉冲重复频率应是多少？
(b) 当目标处于最大不模糊距离上，则雷达信号来回的时间是多长？
(c) 假如雷达的脉冲宽度是1.5us, 则在距离坐标上脉冲能量在空间的范围是多少？
(d) 两个相等尺寸的目标假如要被1.5us的脉冲宽度完全辨别出来，则二者必需相距多远？
(e) 这部雷达的占空因子是多少？
2、装在汽车上的雷达，用来确定在其正前方行驶的车辆的距离。

雷达的工作频率为10G，脉冲宽度为10ns(1ns=1000us)，最大作用距离为150m.
(a) 对应于150m最大不模糊距离的脉冲重复频率是多少？
(b) 距离辨别力是多少？
(c) 假如天线波束宽度为6度，则在150m距离上，横向距离（方位）辨别力是多少？
(d) 设天线增益G=30dB，最小可检测信号为5*10^(-13)W，则能够检测150m距离上雷达横截面积为10m^2目标所须要的放射功率是多少？
其次章
1.雷达放射机的分类和主要技术参数指标有哪些？
2.机载多普勒雷达为什么肯定要用主振放大式放射机？
3.雷达系统中应用固态放射机有何特点？
第三章
1.某接收机的带宽Bn=500KHz，增益为20dB ，噪声系数为3分贝(dB)。

则接收机内部噪声在输出端呈现的额定功率△N是多少？接收机的等效噪声温度Te是什么？(k=1.38*10^(-23) J/K,T0=290K)
2.某接收机的线性部分由传输线、变频器和中频放大器三部分组成。

前两部分的额定功率增益分别是G1=0.82，G2=0.2，后两部分的噪声系数分别是F2=6，F3=3。

试求总噪声系数。

第五章
1、雷达带宽B=50kHz,平均虚警时间为10分钟，则该雷达的虚警概率是多少？虚警总数又是多少？
2、已知某雷达主要参数：放射功率5MW,天线增益30dB,接收机智敏度为-90dBmW. 该雷达针
对某目标的理论作用距离为200km. 假如想要将该雷达作用距离提高一倍，仅靠增加雷达放射机功率，放射机功率需为多少？假如仅实行提高接收机智敏度，则接收机智敏度应为多少？
第六章
１. 测定目标回波延迟时间的方法主要有哪几种？
２. 脉冲雷达的最小可测距离为多少；最大单值测距范围由什么确定?
３. 脉冲雷达存在测距模糊时，常用的解模糊方法有哪些？
４. 试述雷达自动距离跟踪系统的工作原理。

第七章
1、雷达测角的物理基础是什么？
2、测角的方法可以分为哪两种？
3、雷达天线波束扫描的方法有哪些，各有什么优缺点？。