雷达技术 第一章 绪论1-3节
第 1 章 雷达高度计观测及应用基础理论
1978 年 6 月 28 日， 美国宇航局发射了海洋卫星 SEASAT （图 1.3） ， 卫星轨道高度 800km， 轨道倾角 108º。在 SEASAT 上，搭载了许多新的仪器设备，主要有合成孔径雷达（SAR： Synthetic Aperture Radar） ，用来提供高质量详细的海洋和陆地雷达图像；雷达散射计，用来 测量近地面风速及其方向；多频段微波辐射计，用来测量地面温度、风速及海冰覆盖；雷达 高度计，用来测量海面和浪高。针对 SEASAT 的改进要求，直接更新早期 GEOS3 的设计并 不能满足需要，如果以增加功率为代价，也可以设计视频线路来处理高带宽信号。但是， GEOS3 中使用的脉冲压缩滤波技术过于简单，只能直接完成必要波形处理，不能满足 SEATSAT 要求，因此，设计了全去斜技术（ full-deramp technique ） ，使接收机不需要压缩滤 波处理。从 SEASAT 开始，所有高度计都使用了此技术，大大改进了分辨率。在 SEASAT 设计中，增加了回波采样的数量，采样间隔为 3.125ns，在海洋波高达到 20m 时，采样点分 别环绕在海洋回波的展开范围内。在这种情况下，波形采样通过带宽为 312.5KHz 的一个滤 波库完成。与早期的高度计设计相比，波形采样构成了高度跟踪处理的一个主要部分。不幸 的是， 由于功率子系统失败， SAESAT 在运行 99 天后于 1978 年 10 月就失效了。 虽然 SEASAT 仅仅运行约 3 个月的时间，但是 SEASAT 首次提供了全球范围的海洋环流、波浪和风速。
1
雷达高度计观测及应用基础理论
军 提 供 近 实 时 海 面 地 形 （ SST ： Sea Surface Topography ） ，目前数据刚公布使用 。本世纪初，为了延续各测高任务，2001 年 12 月和 2002 （/SAT/gfo/） 年 3 月分别成功发射了 T/P的后续卫星 JASON-1 和 ERS 的后续环境卫星（ ENVISAT-1 ： Environmental Satellite ） ， 到目前为止， 仍有 4 颗雷达高度计卫星 （ERS2、 JASON-1、 ENVISAT-1 和JASON-2） 和一颗激光雷达高度计卫星： 冰 -云 -陆地高程卫星 （ ICESat： Ice,Cloud,and land Elevation Satellite）同时运行。为了延续对全球环境的监测，将来还会陆续发射探测低温层 特别是北极和南极冰盖质量的卫星（Cryosat：Cryosphere Satellite ?） 、搭载有 Argos 1仪器和 Ka波段高度计（ AltiKa：Ka-band Altimeter）的 Saral（ Satellite with ARgos and ALtika）卫星 、 国家极轨运行环境卫星系统（ NPOESS： National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System）和 哨兵 3 号（ Sentinel3）等测高卫星或者载有高度计的卫星。 图 1.1 为部分测高卫星示意图， 其中包括了已经结束测高任务的卫星、 正在执行测高任 务的卫星和部分即将发射的测高卫星。图中 CryoSat 和 IceSat 主要用于极地观测，分别由欧 洲空间局 （ ESA： European Space Agency） 和)和美国国家航空和宇宙航行局 （NASA： National Aeronautics and Space Administration）研制。随着各项技术特别是通讯技术、定轨技术、测 距精度的改善和提高，卫星测高精度也得到显著提高，图 1.2 为测高卫星的轨道误差和所能 观测到的海洋变化示意图。
雷达技术 第一章 绪论1-3节
问题：Smin 80dBW ?
14
11
Gt 25dB ?
48
1.1 雷达的任务
例题：
收发共用天线雷达的发射功率 100kw ，发射增益
33
1.1 雷达的任务
相对速度
运动分解
当目标向着雷达运动时，vr > 0 ，回波载频提高； 反之vr < 0 ，回波载频降低 问题：如果目标围绕雷达进行圆周运动，回波的 载频如何变化？
34
1.1 雷达的任务
发射信号 St (t ) A cos(2 f 0t )
2R ) 接收信号 Sr (t ) kSt (t tr ) kSt (t c 2R kA cos(2 f 0t 2 f 0 ) c
问题：这是几个目标的回波？
25
1.1 雷达的任务
扩展思维：
1，有两个目标时，回波是怎么样？
2，目标很远，存在模糊数时，回波是什
么样？ 如果脉冲重复周期是1ms，存在1次距离
模糊时，测距就会出现150km的测距误差。
连续波信号测距——调频法（第六章）
26
1.1 雷6, K 103, m 10-3, μ 10-6, n 10-9, p 10-12 英制单位换算
雷达技术
周芳
zhoufang@
1
课程定位
基础课 高等数学，大学物理，大学英语等 专业基础课 电路基础，信号与系统，通信原理等 专业课 雷达技术，天线原理，图像处理等
知识基础：电磁场与电磁波，信号与系统， 数字信号处理
2
课程定位
信息处理 雷达信息 雷达技术 通信信息 雷达对抗 网络信息 雷达成像 光电信息
雷达知识概括
第一章基本工作原课第一节测距测方位基本原理1．测距a）利用电磁波特性：1）.直接传播（微波波段）2）.匀速传播（同一媒质中）3）.反射特性（在任何两种媒质的边界面）----图式（旧图式：变速运动怎样计算距离？匀速度怎样计算距离？匀速度计算距离需要怎样的物理性质保证？微波波段电磁波特性能够满足匀速度计算距离需要怎样的物理性质吗？b）计算公式:S = C( t2 - t1 ) / 2其中：S：目标和本船距离; t1 ：发射时刻;t2 ：接收时刻；C：电波速度；为300000公里/秒为准确测量( t2 - t1 ) ，发射信号包络为矩形脉冲。
----图式（旧图式：匀速度计算距离显然如上述。
2．测向天线为定向天线，只向一个方向发射，也只接收这个方向的目标回波，实现这个方向的测距。
随着天波的转动，实现不同方向的测距。
----图式（旧图式：尖锐辐射与很宽范围辐射是什么关系？同距离不同方向的目标不好识别。
雷达测量对象：从测距测方位原理我们可以得出下列二点结论：1、只能探测目标水面上部分的距离、方位及大致的形状。
----图式（旧图式：水下声波传播很远，电磁波和光波很快衰减2、只能显示物标当前的位置，不能显示物标的速度和加速度。
----图式（旧图式：按照雷达距离计算公式，我们不能知道多普勒频率不能测量速度。
再根据测向和雷达距离计算公式---》显示物标当前的位置显然。
电波反射特性-------只能知道大致的形状第二节基本组成及各部分作用----图式（旧图式：按照工作顺序讲，也就是----图式（旧图式1，----图式（旧图式2，----图式（旧图式3 ......下列为电路顺序1）触发电路：每隔一段时产生一个尖脉冲，同时送到发射机、接收机、显示器三部分，使它们同步工作。
(触发电路决定工作开始的时间)----图式（旧图式3.3：发射机什么时候产生大功率，微波？2）发射机：触发脉冲到来后，立刻产生一个大功率，微波波段，具有一定宽度的脉冲包络射频（雷达工作频率,微波波段）的信号。
倒车雷达
目录摘要： (2)第一章绪论 (2)1.1课题背景 (2)1.2当前国内外倒车雷达的研究发展情况 (2)1.3研究倒车雷达的目的和意义 (3)第二章超声测距原理 (3)2.1 引言 (3)2.2 超声波模块的性能特点 (4)2.3 接口定义 (4)2.4超声波模块工作原理 (4)第三章倒车雷达系统硬件电路的设计 (5)3.1单片机AT89C52芯片的引脚及功能 (5)3.2定时器电路 (6)3.3报警模块 (6)第四章倒车雷达的的系统软件设计 (7)4.1超声波测距程序 (7)4.2 蜂鸣器报警程序 (8)第五章总结与展望 (8)5.1 总结 (8)5.2 对以后倒车雷达技术的展望 (9)参考文献 (9)基于单片机的倒车雷达设计摘要：随着我国经济飞速发展，越来越多的人拥有了自己的汽车，同时由泊车和倒车所引发的事故也越来越多。
这些事故常常给驾驶员带来许多的麻烦，因此，有助于驾驶员泊车和倒车的倒车雷达应运而生。
倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”，也叫“泊车辅助装置”，是汽车泊车安全辅助装置，能以声音或者更为直观的显示告知驾驶员周围障碍物的情况，解除了驾驶员泊车和启动车俩时前后左右探视所引起的困扰，并帮助驾驶员扫除视野的死角和视线模糊的缺陷。
本文介绍了以AT89S52单片机为核心的一种低成本、高精度、微型化，并有数字显示和声光报警功能的倒车雷达系统，该倒车雷达根据超声波测距原理研制，采用温度补偿技术、开机自检技术和优化的软硬件技术，将测得的结果送至数码管显示，同时进行三级声光报警。
驾驶员只需坐在驾驶室就能做到心里有数，极大的提高了泊车和倒车时的安全和效率。
关键词：倒车雷达；超声波测距；报警系统；硬件电路；软件设计第一章绪论1.1课题背景改革开放以来我国经济的飞速发展，汽车已经走进千家万户，交通拥挤的状况愈发的严重，交通事故逐年攀升，由此引发的人员伤亡和财产损失让人触目惊心。
在拥挤的公路、街道、停车场和超市等大型场所，加上无法消失的视觉盲区和驾驶员目测的误差以及视线由于各种原因的模糊，驾驶人员在泊车过程中没法注意到车后的环境情况，造成的交通事故给车主和社会带来了很大的危害，倒车雷达应用而生。
第_1_章__雷达原理_(第三版__丁鹭飞)_绪论
激励和同步
收发开关
激励器
同步器
底座 和伺服
接收机
高频 和混频
中放
信号处理
显示器 操作员
图1.5 脉冲雷达基本组成框图
第一章 绪 论
1.3 雷达的工作频率
按照雷达的工作原理, 不论发射波的频率如何, 只要是通过 辐射电磁能量和利用从目标反射回来的回波, 以便对目标探测和 定位, 都属于雷达系统工作的范畴。常用的雷达工作频率范围为 220~35 000MHz(220MHz~35GHz), 实际上各类雷达工作的频率 在两头都超出了上述范围。 例如天波超视距(OTH)雷达的工作 频率为4MHz或5MHz, 而地波超视距的工作频率则低到2MHz。 在频谱的另一端, 毫米波雷达可以工作到94 GHz, 激光(Laser)雷 达工作于更高的频率。工作频率不同的雷达在工程实现时差别 很大。
第一章 绪 论
1.4 雷达的应用和发展
1.4.1 应用情况
军用雷达按战术来分可有下列主要类型:#; 1) 预警雷达(超远程雷达) 它的主要任务是发现洲际导弹, 以 便及早发出警报。它的特点是作用距离远达数千公里, 至于测定 坐标的精确度和分辨力是次要的。目前应用预警雷达不但能发 现导弹, 而且可用以发现洲际战略轰炸机。
S1
PtG
4R2
第一章 绪 论
目标截获了一部分照射功率并将它们重新辐射于不同的方向。 用雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处 功率的大小, 或用下式表示在雷达处的回波信号功率密度:
S2S14 R 24 P tG R 24 R 2
σ的大小随具体目标而异, 它可以表示目标被雷达“看见”的尺 寸。雷达接收天线只收集了回波功率的一部分, 设天线的有效 接收面积为Ae, 则雷达收到的回波功率Pr为
2024年中国雷达现状研究及发展趋势预测
目录
第一章绪论1
1.1研究背景1
1.2研究目的1
1.3文献综述2
第二章中国雷达发展现状3
2.1军事应用3
2.1.1雷达3
2.1.2导航雷达4
2.1.3跟踪雷达5
2.2其他应用5
2.2.1气象雷达5
2.2.2海上雷达5
2.2.3航空雷达6
2.2.4测绘雷达6
第三章中国雷达发展趋势预测7 3.1普遍趋势7
3.1.1战场智能化7
3.1.2高性能雷达8
3.1.3神经网络应用8
3.2技术趋势8
3.2.1多波束雷达技术8
3.2.2高带宽技术9
3.2.3自适应成像技术9
3.2.4非线性处理技术9
3.2.5射频技术10
3.2.6无线数据传输10
第四章结论11
摘要：
本文详细研究了2024年中国雷达现状及发展趋势，包括军事、气象、海上、航空、测绘等应用。
从普遍趋势上看，未来中国雷达发展将朝着战
场智能化的方向发展，技术趋势方面，多波束雷达技术、高带宽技术、自
适应成像技术、非线性处理技术、射频技术和无线数据传输等技术将获得
大幅改进。
本文最后总结了2024年中国雷达现状和发展趋势，为未来中
国雷达发展提供了重要参考。
雷达原理 教学课件 第一章 绪论
• （2）采用ASR-11数字化固态技术后，有望在大幅度降低维护 时间和维护费用的同时，功率节省和安全会获得数量级的改进。老 式的ASR-7和ASR-8雷达采用的是电子管技术，它们要用几百伏的 工作电2020压/7/1，ASR-11使用的是50伏的数字化发射机。
2020/7/1
第一章 绪论
– 雷达的探测目标:
雷达是利用目标对电磁波的反射（或称 为二次散射）现象来发现目标并测定其位置 的。
飞机、导弹、人造卫星，各种舰艇、车 辆、兵器、炮弹以及建筑物、山川、云雨等 等，都可能作为雷达的探测目标。不同用途 的雷达，主要探测的目标不同。
2020/7/1
三、雷达回波中的可用信息
• 到19世纪末，人类不仅实现了无线电通信，而且 也证实大型的船、舰对无线电波有反射现象。
2020/7/1
第一章 绪论
– 二、雷达的任务: – 雷达（Radar）是(Radio Detection and
Ranging)的音译缩写.原意是“无线电探测 和测距”，即用无线电方法发现目标并测定 它们在空间的位置。因此雷达也称为“无线 电定位”。随着雷达技术的发展，雷达的任 务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而 且还包括测量目标的速度，以及从目标回波 中获取更多有关目标的信息。
2020/7/1
第一章 绪论
三、雷达回波中的可用信息
• 目标的斜距R--雷达到目标的直线距离OP; • 方位角α---目标斜距R在水平面上投影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 直面上的夹角，有时称为倾角或高低角。
雷达信号分析及处理 第一章
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第一章 绪论
雷达发明之前的防空：盲人雷达；光学测距仪
1935年，英国皇家物理研究所的沃森．瓦特博士进行无线电科学考察
荧光屏上的亮点 载重汽车上的第一台雷达 东海岸对空警戒雷达网
雷达信号分析与处理
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第一章 绪论
二 、雷达测量原理
测距 测速
Radar-- Radio detection and ranging（无线电探测和测距）
二、新型雷达 1.低截获概率雷达； 2.超宽带雷达； 3.稀疏布阵雷达； 4.无源雷达； 5.双/多基地雷达； 6.星载毫米波雷达； 7.雷达组网； 8.多域融合探测系统
雷达信号分析与处理
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第一章 绪论
三、新型雷达信号的要求 不易被对方侦察和模拟(LPI)，应采用复杂的调制 有良好的分辨力和抗干扰的能力，要求信号应有“图钉”型 的模糊函数 具有极宽的频带，使任何快速侦察干扰系统均无法施行瞄准 式干扰 容易进行最佳信号处理 四、雷达发射信号的发展 单载频矩形脉冲（SP） 线性调频（LFM/NLFM）、相位编码（PC）、脉冲串（PS） 频率步进（SF）、频率捷变（FA）
电波的反射现象，这就预示着可以利用无线电波来发现人类肉眼看不到的目 标。 1904年，德国发明家克里斯蒂安·许尔斯迈尔在实验室进行原始雷达的试验， 并取得了雷达设计的专利，但这种原始的雷达探测距离还达不到声波定位器 作用的距离。 1922年9月，美国海军实验员泰勒和扬格在华盛顿附近的波特马克河畔，进 行两岸无线电通信试验。（波特马克试验）
s(t ) S ( f )
复数表示
表示信号s(t) 和其频谱S(f)
s(t ) s1 (t ) js2 (t ) S ( f ) R( f ) jI ( f )
雷达信号处理
雷达信号处理技术与系统设计第一章绪论1.1 论文的背景及其意义近年来，随着电子器件技术与计算机技术的迅速发展，各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域。
雷达信号的动目标检测(MAD)是利用动目标、地杂波、箔条和气象干扰在频谱上的差别，抑制来自建筑物、山、树、海和雨之类的固定或低速杂波信号。
区分运动目标和杂波的基础是它们在运动速度上的差别，运动速度不同会引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等，这就可以从频率上区分不同速度目标的回波。
固定杂波的中心频率位于零频，很容易设计滤波器将其消除。
但对于运动杂波，由于其多普勒频移未知，不能像消除固定杂波那样很容易地设计滤波器，其抑制就变得困难了从本质上来讲，雷达信号的检测问题就是对某一坐标位置上目标信号“有”或“无”的判断问题。
最初，这一任务由雷达操作员根据雷达屏幕上的目标回波信号进行人工判断来完成。
后来，出现了自动检测技术，一开始为固定或半固定门限检测，这种体制下当干扰和杂波功率水平增加几分贝，虚警概率将急剧增加，以至于显示器画面饱和或数据处理过载，这时即使信噪比很大，也不能作出正确的判断。
为克服这些问题进而发展了自适应恒虚警(Constant FalseAlarm Rate，CFAR)检测。
CFAR 检测使得雷达在多变的背景信号中能够维持虚警概率的相对稳定，这种虚警概率的稳定性对于大多数的雷达，如搜索警戒雷达、跟踪雷达、火控雷达等。
第二章 雷达信号数字脉冲压缩技术2.1 引言雷达脉冲压缩器的设计实际上就是匹配滤波器的设计。
根据脉冲压缩系统实 现时的器件不同，通常脉冲压缩的实现方法分为两类，一类是用模拟器件实现的 模拟方式，另一类是数字方式实现的，主要采用数字器件实现。
脉冲压缩处理时必须解决降低距离旁瓣的问题，否则强信号脉冲压缩的旁瓣 会掩盖或干扰附近的弱信号的反射回波。
这种情况在实际工作中是不允许的。
采 用加权的方法可以降低旁瓣，理论设计旁瓣可以达到小于-40dB 的量级。
雷达原理知识点汇总
雷达原理知识点汇总第一章绪论1、雷达概念(Radar)：radar的音译，“Radio Detection and Ranging ”的缩写。
原意是“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。
2、雷达工作原理：发射机在定时器控制下，产生高频大功率的脉冲串，通过收发开关到达定向天线，以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备的控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目标上，二次散射电磁波的一部分到达雷达天线，经收发开关至接收机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目标的存在、方位、距离、速度等。
3、雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位。
随着雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
4、从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息，通过什么方式获取这些信息？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP。
方位角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。
俯仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
5、雷达工作方式连续波和脉冲波6、雷达测距原理R=(C∆t)/2式中，R为目标到雷达的单程距离，∆t为电磁波往返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)7、影响雷达性能指标脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。
8、距离测量分辨力两个目标在距离方向上的最小可区分距离：Δr c=c/2(τ+d/υn)∆rc=c/2(τ+d/υn)或者Δr c=c/2∙1/B∆rc=c/2∙1/B其中，d为光点直径，υnυn为光点扫面速度；B为有效相关带宽。
9、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。
发射机：产生大功率射频脉冲。
新雷达原理-绪论
－
1903年赫尔斯迈耶（德）
1904年弗莱明（英），真空电子器件，麦克斯维的学生
1937年沃森•瓦特（英）
雷 1948年肖克莱（美）晶体三极管 达 原 林为干 理 毕德显
张直中 毛二可 王小谟 ………
雷达的研究初期，探索阶段（1864－1937） 赫兹实验，麦克斯维理论和赫尔斯迈耶的专 利，到沃森•瓦特设计了第一部雷达。 发展时期：二战后，雷达技术的重要发展归 于两个器件。
雷达的主要参数
1.5电子战与军用雷达的发展
1.5.1电子战的科学定义
电子战（EW）： 敌我双方利用无线电电子装备或器材所进行的电磁信息斗争， 电子战包括电子对抗和电子反对抗。 传统电子战： 电子对抗（ECM）： 为了探测敌方无线电电子装备的电磁信息，削弱或破坏其使 用效能所采取的一切战术、技术措施。 包括电子侦察、干扰、隐身、摧毁。 电子反对抗（ECCM）： 在敌方实施电子对抗条件下保证我方有效的使用电磁信息所 采取的一切战术、技术措施。 包括电子反侦察、反干扰、反隐身、反摧毁。
第一章 雷达概述
电磁波
变化的电场产生磁场 变化的磁场产生电场
随机热运动，所有物体都辐射电磁波能量，包括：无线
电波、光、热辐射 波长不同
雷达辐射的电磁波：
强电流激励调谐回路，向空间传播交变的电磁能量，高
频正弦波
电磁波在介质中传播，遇到什么样的物体会产生二次辐射？ 电性能与传播介质不同 目标点产生的二次辐射与原来的电磁波叠加会产生什么情况？ 反射 如果目标的尺寸远大于电磁波波长，且其表面非常平滑，电磁波的传播 方向改变，入射角等于反射角。 散射 如果目标的尺寸远大于电磁波波长，但其表面粗糙，各单元的二次辐射 的指向不同，强度与分布极不均匀。 绕射 如果目标的尺寸远小于电磁波波长，使电磁波连续弯折绕过目标，朝其 背后继续传播 谐振 如果目标的尺寸接近电磁波波长，特别是目标是一个导体，其指向与电 磁波的电矢量方向平行，相当于一个电偶极子在电磁波强迫振动下产生 的二次辐射，形成了特殊的天线效应
雷达讲座第一章ppt课件
序言
气象探测中心
Meteorological Observation Center
序言
气象探测中心
Meteorological Observation Center
序言
气象探测中心
Meteorological Observation Center
序言
气象探测中心
Meteorological Observation Center
序言
中国新一代天气雷达应用效益
实现了在15分钟内天气雷达资料产品的共享，实现 对台风、暴雨、强对流等重大灾害性天气全天候监测。
促进强天气短时临近预报的发展，短时预报准确率 在现有基础上提高了3%-5%，预报时效提前几十分钟到 数小时，在灾害性天气的监测预警气象服务中不可或缺。
抗御自然灾害：低温雨雪(2008)、汶川特大地震(2008) 重大气象事件保障：北京奥运会(2008)、国庆60周年庆典 (2009)、
广州亚运会(2010)
气象探测中心
Meteorological Observation Center
序言
报告分为以下四部分内容：
第一章 中国新一代天气雷达网建设情况 第二章 雷达资料信息传输存储以及共享平台建设 第三章 天气雷达对天气系统监测能力 第四章 新一代天气雷达业务软件开发进展
气象探测中心
第一部新一代天气雷达于1999年底在安徽 省合肥市建成。到2010年底，已建成164部新 一代天气雷达。到2014年底，将建成216部新 一代天气雷达。
新一代天气雷达网依据多年来台风、暴雨 气象探测中心 和冰雹等强对流天气的气候统计特征以及M人ete口orological Observation Center
环境条件
(整理)经典雷达资料-第1章 雷 达 概 论
第1章雷达概论Merrill I. Skolnik1.1 雷达描述雷达的基本概念相对简单，但在许多场合下它的实现并不容易。
它以辐射电磁能量并检测反射体（目标）反射的回波的方式工作。
回波信号的特性提供有关目标的信息。
通过测量辐射能量传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。
目标的方位通过方向性天线（具有窄波束的天线）测量回波信号的到达角来确定。
如果是动目标，雷达能推导出目标的轨迹或航迹,并能预测它未来的位置。
动目标的多普勒效应使接收的回波信号产生频移，因而即使固定回波信号幅度比动目标回波信号幅度大多个数量级时，雷达也可根据频移将希望检测的动目标（如飞机）和不希望的固定目标（如地杂波和海杂波）区分开。
当雷达具有足够高的分辨力时，它能识别目标尺寸和形状的某些特性。
雷达可在距离上、角度上或这两方面都获得分辨力。
距离分辨力要求雷达具有大的带宽，角度分辨力要求大的电尺寸雷达天线。
在横向尺度上，雷达获得的分辨力通常不如其在距离上获得的分辨力高。
但是当目标的各个部分与雷达间存在相对运动时，可运用多普勒频率固有的分辨力来分辨目标的横向尺寸。
虽然人们通常认为SAR是通过在存储器中存储接收到的信号，从而产生大的“合成”天线，但是用于成像（如地形成像）的合成孔径雷达在横向尺度上获得的分辨力仍可解释为，是由于利用了多普勒频率分辨力的结果。
这两种观点（多普勒分辨力和合成天线）是等效的。
展望用于目标成像的ISAR所能得到的横向分辨力的途径，理所当然应该是多普勒频率分辨力。
雷达是一种有源装置，它有自己的发射机而不像大多数光学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。
在任何气象条件下，雷达都能探测或远或近的小目标，并精确测量它们的距离，这是雷达和其他传感器相比具有的主要优势。
雷达原理已在几兆赫兹（高频或电磁频谱的高频端）到远在光谱区外（激光雷达）的频率范围内得到应用。
这范围内的频率比高达109:1。
在如此宽的频率范围内，为实现雷达功能而应用的具体技术差别巨大，但是基本原理是相同的。
雷达
技术参数：从雷达组成看，包括雷达天线、 发射机、接收机等技术指标 如：天线波束（形状，宽度），增益，带宽， 频率范围，工作方式，灵敏度，功率等 其中带宽也常作为技术参数，因为带宽决定 了战术使用方式
民用：气象雷达，航行管制（空中交通雷 达），宇宙航行中用雷达，遥感，另有飞机 导航，航道探测，公路测速 按雷达信号形式分： 脉冲，连续波，脉冲压缩（LPM/相位编码） 脉冲多普勒，噪声雷达，频率捷变雷达等 按角度跟踪分：单脉冲，圆锥扫描雷达，隐 蔽锥扫雷达等。
极化分集等等），相参，非相参积累雷达， 动目标显示雷达，合成孔径雷达等按天线扫 描方法分：机械扫描，相控阵，频扫等 按测量目标的参量分：测高，两坐标，三坐 标，测速，目标认别等 按信号处理方式分：分集雷达（频率分集，
电子战的科学定义示意图：
§1.5.2 雷达反干扰 1. 与天线有关的电子抗干扰 低旁瓣，旁瓣消隐（SLB），旁瓣对消 （SLC），波束宽度控制和天线覆盖范围和 扫描控制，自适应阵列，（数字波束形成 DBF） ①. 旁瓣消隐（SLB） a) 只对低占空比的脉冲干扰或扫频干扰有效 b) 增加一个辅助全向天线，比主天线最大旁 瓣增益要高3～4dB
信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过 或加强由目标产生的回波信号，通常在检测 判决之前完成（MTI，多普勒滤波器组，脉 冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后 完成。 显示器（终端）：原始视频，或经过处理的 信息 同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率 和时间标准（只有功率放大式（主振放大式） 才有）
§1.3 雷达的工作频率 无论发射波的频率如何，只要是通过辐射电 磁能量和利用从目标反射回来的回波，以便 对目标探测和定位，都属于雷达系统的工作 范畴。 常用的雷达频率：220～35000MHz （220MHz～35GHz），实际上各类雷达工 作的频率在两头都超出了上述范围（激光， 红外雷达，广播） 大多数工作在200MHz～10GHz 1m—300MHz;1 分米—3000MHz=3GHz; 1cm—30GHz;1mm—300GHz
第 1 章 绪论
位为μs, 回波脉冲滞后于发射脉冲为一个微秒时, 所对应的目
标斜距离R为
R2ctr 15m 00.15km
能测量目标距离是雷达的一个突出优点, 测距的精度 和分辨力与发射信号带宽(或处理后的脉冲宽度)有关。脉冲越 窄, 性能越好。精品课件来自第一章 绪 论 发射脉冲
回波
t 噪声
tr
tr
t
图1.3 雷达测距
天线 收发转换开关
发射的电磁波
接收机 信号 处理机
显示器
接收的电磁波 R
目标
图1-2 雷达的原理及其基本组成
精品课件
第一章 绪 论 由雷达发射机产生的电磁能, 经收发开关后传输给天线,
再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。电磁能在大气中以光 速(约3×108m/s)传播, 如果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能。目标将被截取的电磁能向各方向 散射, 其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。雷达天线搜集 到这部分散射的电磁波后, 就经传输线和收发开关馈给接收机。 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。
一起始方向(正北、 正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
精品课件
第一章 绪 论
O 雷达
P
目标
R
H
D
a
B 正北
图1.1 用极(球)坐标系统表示目标位置
精品课件
第一章 绪 论
(3) 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, 有时也称为倾角或高低角。 如需要知道目标的高度和水平距离, 那么利用圆柱坐
其距离和角度随时间变化的规律中得到，并由此建立对目标跟
踪; 雷达的测量如果能在一维或多维上有足够的分辨力, 则可
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无线电通信技术的应用： 电话，电视，广播，蓝牙，WiFi 飞机起降，船只导航，卫星定位
7
课程背景
伽利尔摩· 马可尼 （1874-1937），意大利无 线电工程师，企业家。 实用无线电报通信的创始 人。 1909年获得得诺贝尔物理 学奖，被称作“无线电之 父”。
8
课程背景
亚历山大· 波波夫 （1859 –1906），俄国物 理学家和电工学家，无 线电通信发明家。 军事无线电通信的奠基 人、开拓者 波波夫于1894年发明了第 一台无线电接收机，和第 一根天线。
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1.1 雷达的任务
相对速度
运动分解
当目标向着雷达运动时，vr > 0 ，回波载频提高； 反之vr < 0 ，回波载频降低 问题：如果目标围绕雷达进行圆周运动，回波的 载频如何变化？
34
1.1 雷达的任务
发射信号 St (t ) A cos(2 f 0t )
2R ) 接收信号 Sr (t ) kSt (t tr ) kSt (t c 2R kA cos(2 f 0t 2 f 0 ) c
问题：一维天线方向图的横坐标范围？
31
1.1 雷达的任务
微波暗室
32
1.1 雷达的任务
（3）速度的测量
当目标与雷达站之间存在相对速度时 , 接收 到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一 个频移, 这个频移在物理学上称为多普勒频移。
fd
2vr
f r ft
式中, fd为多普勒频移(Hz); λ为载波波长(m); vr为雷达与目标之间的径向速度(m/s)。
柱坐标系：（水平距D，方位角α，高度H）；
21
1.1 雷达的任务
问题：方位角α和俯 仰角β的取值范围？
P R D H B 正北 目标
O 雷达
a
坐标系之间转换 D = Rcosβ ；H = Rsinβ ；α =α ; R=?
22
1.1 雷达的任务
2，信号的表达 电磁波信号 频率的 物理意义
St (t ) A cos(2 f 0t ) A cos(0t )
多普勒频率
f d f r ft
2vr
多普勒的应用：MTI(动目标显示)， PD(多普勒雷达)。
36
1.1 雷达的任务
问题：这种信号的频率是多少？
S (t ) A cos(2 f0t t )
2
d r (t ) f f0 t 2 dt
线性调频信号
9
课程背景
波波夫的海上无线电通信实验 1897年春，在海港中相距640米的战舰间进 行无线电通信实验； 1900年春，通信距离已经达到50公里； 1901年夏，通信距离已经到达110公里。
无线电 测向、定位
10
课程背景
雷达发射电磁波，电磁波进行空间传播， 遇到观测目标后会发生电磁反射和电磁 散射。
问题：这是几个目标的回波？
25
1.1 雷达的任务
扩展思维：
1，有两个目标时，回波是怎么样？
2，目标很远，存在模糊数时，回波是什
么样？ 如果脉冲重复周期是1ms，存在1次距离
模糊时，测距就会出现150km的测距误差。
连续波信号测距——调频法（第六章）
26
1.1 雷达的任务
科学计数 G 109, M 106, K 103, m 10-3, μ 10-6, n 10-9, p 10-12 英制单位换算
目标斜距
R R0 Vr t
2 R0 Vr t Sr (t ) kA cos(2 f 0t 2 f 0 ) c
35
1.1 雷达的任务
频率是相位对时间的求导 2 R0 Vr t Sr (t ) kA cos(2 f 0t 2 f 0 ) c
2Vr 2Vr d r (t ) f0 f0 fr f0 C 2 dt
设雷达发射机功率为Pt,当用各向均匀辐射的天线
' S 发射时 , 距雷达 R 远处任一点的功率密度 1 等于功率
被假想的球面积所除, 即
Pt S 4R 2
' 1
实际雷达总是使用定向天线将发射机功率集中辐
射于某些方向上。因此当发射天线增益为Gt时, 距雷达 R处目标所照射到的功率密度为
PG S1 t t2 4 R
3
课程安排
教材： 《雷达原理》（第五版） 丁鹭飞，耿富录，陈建春编著，电子工业 出版社，2009年3月。
课程安排： 第9-16周，学习内容1-8章
4
课程安排
考核形式 考试成绩 60% 百分制闭卷考试 平时成绩 30% 到课率，课后作业，课堂提问/作业 课外实验 10% 利用MATLAB进行编程实验， 提交实验报告
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1.1 雷达的任务
雷达方程：雷达的最大作用距离方程 Rmax 目标的雷达 截面积RCS Radar Cross Section 目标的假想面积， 等效一个各向均匀 的具有相同回波功 率的反射器的面积
R
Gt Gr
P t
P r
问题：雷达截面积 σ 是 否 是 固 定 值 ？
43
1.1 雷达的任务
28
1.1 雷达的任务
雷达天线方向图： 有方向性天线相对无方向性天线功率增加的倍数。 发射功率Pt，增益Gt，归一化因子F(θ)。 θ=0时，为天线波束轴线方向，增益最大。
目标
主瓣 & 副瓣
主瓣单调性
29
O
图1.4 极坐标系下角度测量
1.1 雷达的任务
目标
天线波束宽度 t
D
天线增益
O
Gt
12
课程背景
雷达发展史 50年代已较广泛地采用了动目标显示、单 脉冲测角和跟踪以及脉冲压缩技术等； 60年代出现了相控阵雷达； 70年代固态相控阵雷达和脉冲多普勒雷达 问世。 80年代起，各种新体制雷达出现，雷达效 能不断提高（SAR，ISAR，MTD）。
13
课程背景
14
课程背景
0 t
如果调频率γ>0，频率会越来越大； 波形图 如果调频率γ<0，频率会越来越小；
37
1.1 雷达的任务
（4）形状的测量 前提：足够高的分辨力
SAR: synthetic aperture radar ISAR: inverse synthetic aperture radar 合成孔径雷达(SAR)，用于卫星、航空、 大洋，观测地形、地貌、地质。 逆合成孔径雷达(ISAR)，用于气象、军事， 观测运动物体，如大气运动、云层、飞机、 Smin
PG t t Gr 3 (4 ) S min
1/4
如果最大作用距离变2倍， 发射功率需要变多少倍
47
1.1 雷达的任务
雷达灵敏度（Sensitivity）是接收机能够 分辨出的最小的回波信号值。单位是？
功率单位 瓦特W
Smin 10 W 10 mW 10log10 1014 dBW 140dBW 110dBmW
雷达技术
周芳
zhoufang@
1
课程定位
基础课 高等数学，大学物理，大学英语等 专业基础课 电路基础，信号与系统，通信原理等 专业课 雷达技术，天线原理，图像处理等
知识基础：电磁场与电磁波，信号与系统， 数字信号处理
2
课程定位
信息处理 雷达信息 雷达技术 通信信息 雷达对抗 网络信息 雷达成像 光电信息
收发共用时，Gr=Gt
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1.1 雷达的任务
雷达最大测量距离：
接收机灵敏度 当接收到的回波功率Pr等于最小可检测信号Smin时, 雷达达到其最大作用距离 Rmax, 超过这个距离后, 就不 能有效地检测到目标。
Rmax PG t t Ar 2 (4 ) Smin
2 1/4
44
1.1 雷达的任务
目标截获了一部分雷达发射功率，目标的雷 达截面积 σ 时 ，接收到的功率总量为
PG P2 S1 t t2 4 R
单位
目标散射的回波信号在接收天线处的功率密度为
PG P2 t t S2 2 2 4 R 4 R 4 R 2
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1.1 雷达的任务
英国本土链雷达
第一次世界大战 1914-1918 第二次世界大战 抵抗德法西斯
11
课程背景
雷达发展史 1925年，美国开始研制能测距的脉冲调制 雷达，并首先用它来测量电离层的高度。 1936年，美国研制出作用距离达40公里、 分辨力为457米的探测飞机的脉冲雷达。 40年代后期出现了动目标显示技术，这有 利于在地杂波和云雨等杂波背景中发现目 标。
38
1.1 雷达的任务
39
1.1 雷达的任务
宣城校区 卫星地图
40
1.1 雷达的任务
比较目标对不同极化波（如正交极化） 的散射场，可以对目标形状的不对称性进行 测量，用于目标识别。
HH
水平
VV
41
1.1 雷达的任务
1.1.3 雷达探测能力——基本雷达方程
基本雷达方程，前提： 1，单基地雷达，单发单收； 2，自由空间传播，不计实际传播中的损耗； 各种特殊情况下的雷达方程，将在第五章进 行介绍。
T 1 f0 TC C f 0 C 光速3×108m/ s
23
1.1 雷达的任务
工作方式
连续波
脉冲
脉冲宽度τ， 脉冲重复周期Tr
问题：单位？
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1.1 雷达的任务