单脉冲雷达原理以及应用
雷达大作业---振幅和差角度测量及仿真
雷达原理大作业单脉冲自动测角的原理及应用学院：电子工程学院作者：2016年5月21日单脉冲自动测角的原理及应用一．摘要单脉冲测角法是属于振幅法测角中的等信号法中的一种，其测角精度高，抗干扰能力强，在现实中得到了广泛的应用。
而其中对于接收支路要求不太严格的双平面振幅和差式单脉冲雷达，更是备受青睐。
本文首先讲述了单平面振幅和差式单脉冲雷达自动测角的原理，再简述了双平面振幅和差式单脉冲雷达自动测角的结构框图，接着简述了本文仿真所用的一些原理和公式推导，包括天线方向图函数及其导数的推导，最后做了基于高斯形天线方向图函数的单脉冲自动测角，基于辛克函数形天线方向图函数的单脉冲自动测角，和基于高斯形天线方向图函数的双平面单脉冲自动测角。
源代码在附录里。
二．重要的符号说明三．单平面振幅和差式单脉冲自动测角原理单脉冲测角法是属于振幅法测角中的等信号法中的一种。
在单平面内，两个相同的波束部分重叠，交叠方向即为等信号轴的方向。
将这两个波束接收到的回波信号进行比较就可以在一定范围内，一定精度要求下测到目标的所在角度。
因为两个波束同时接到回波，故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短，理论上只要分析一个回波脉冲即可，所以称之为“单脉冲”。
因取出角误差的具体方式不同，单脉冲雷达种类很多，其中应用最广的是振幅和差式单脉冲雷达，其基本原理说明如下：1.角误差信号雷达天线在一个平面内有两个重叠的部分，如下图1所示：图1.振幅和差式单脉冲雷达波束图(a)两馈源形成的波束 (b)和波束 (c)差波束振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号基本方法是将这两个波束同时收到的信号进行和差处理，分别得到和信号和差信号。
其中差信号即为该角平面内角误差信号。
若目标处在天线轴方向（等信号轴），误差角0ε=，则两波束收到的回波信号振幅相同，差信号等于0。
目标偏离等信号轴而有一个误差角ε时，差信号输出振幅与ε成正比而其符号则由偏离方向决定。
2.和差比较器这里主要使用双T 插头，示意图如下图2（a ）所示。
单脉冲测角原理
单脉冲测角原理单脉冲测角（Monopulse Angle Measurement）是一种常用的雷达测角方法，它通过对目标返回信号的处理，实现对目标的方位角和俯仰角的测量。
单脉冲测角原理是基于相控阵雷达技术的，它具有测量精度高、抗干扰能力强等优点，在军事和民用雷达领域得到了广泛的应用。
单脉冲测角原理的基本思想是利用相控阵天线阵列的空间波束形成特性，通过对目标返回信号的相位差进行测量，从而实现对目标方位角和俯仰角的测量。
相控阵天线阵列由多个天线单元组成，每个天线单元都可以独立控制相位和幅度，从而实现对空间波束的形成和控制。
当目标位于相控阵的波束覆盖范围内时，每个天线单元接收到的目标返回信号会存在一定的相位差，通过对这些相位差的测量和处理，就可以得到目标的方位角和俯仰角信息。
在单脉冲测角中，常用的测量方法包括相位比较法、幅度比较法和双差法。
相位比较法是通过比较不同通道接收到的信号相位差来实现测角，它的测量精度较高，但对系统的动态范围和线性度要求较高；幅度比较法是通过比较不同通道接收到的信号幅度差来实现测角，它的测量精度相对较低，但对系统的动态范围和线性度要求较低；双差法是通过比较两个天线单元之间的相位差和幅度差来实现测角，它综合了相位比较法和幅度比较法的优点，具有较高的测量精度和较低的系统要求。
单脉冲测角原理的实现需要对雷达系统进行精确的设计和调试，包括天线阵列的设计、相控阵的控制和信号处理部分的设计等。
在实际应用中，还需要考虑目标信号的特性、系统的工作环境和干扰情况等因素，从而进一步提高测量精度和抗干扰能力。
总之，单脉冲测角原理是一种重要的雷达测角方法，它通过对目标返回信号的相位差进行测量，实现对目标方位角和俯仰角的精确测量。
在现代雷达系统中得到了广泛的应用，为目标探测、跟踪和定位提供了重要的技术支持。
随着雷达技术的不断发展和完善，相信单脉冲测角原理将会发挥越来越重要的作用，为雷达应用领域带来更多的技术创新和发展。
单脉冲雷达角度跟踪原理
单脉冲雷达角度跟踪原理引言单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。
它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。
单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。
美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达，主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。
目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化，具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。
中国的跟踪雷达技术的发展大体上分为两个阶段。
在50年代仿制圆锥扫描体制的炮瞄雷达、机载截击雷达等；50年代末期开始单脉冲技术的研究。
1960～1961年间研制出第一个微波复合比较器，对单脉冲天线的实现起了推动作用。
1963年研制成功第一部单脉冲体制试验雷达，随后陆续研制出各种用途的单脉冲跟踪雷达。
一、单脉冲雷达分类根据从回波中获取角信息的方式(测角法)不同，单脉冲雷达可分为振幅法(比幅)、相位法(比相)和综合法(振幅相位)3种。
这3种测角法又可用3种角度鉴别器(振幅式、相位式、和差式)中的任何一种来获得目标的角度信息，因此综合起来有9种形式的单脉冲雷达系统，其中以振幅和差式单脉冲雷达系统用的最多。
通常分为有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。
二、工作原理单脉冲雷达每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。
它具有圆锥扫描雷达所没有的优点：获得角误差信息的时间短(以微秒计算)；不受回波振幅起伏变化的影响；测角精度高；测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。
雷达的工作原理简述及应用
雷达的工作原理简述及应用简介雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测距的无线电设备。
它通过发射无线电波并接收其反射信号来探测、跟踪和识别目标。
雷达技术广泛应用于航空航天、军事、气象、海洋、地质勘探等领域。
本文将简要介绍雷达的工作原理及其应用。
工作原理雷达的工作原理可以概括为以下几个步骤：1.发射：雷达首先发射一束无线电波（通常是微波），这个无线电波称为“脉冲”。
脉冲一般由雷达发射器产生并通过天线发射出去。
2.接收：当脉冲遇到目标物时，它会被目标物表面反射，并返回到雷达的接收器。
3.处理：雷达接收器会对接收到的信号进行处理，通过测量信号的时间延迟和频率变化等信息，确定目标物的距离、速度和方向。
4.显示：最后，雷达系统将处理后的数据显示在显示屏上，提供给操作人员做进一步的分析和决策。
雷达的应用军事应用雷达技术在军事领域有着广泛的应用。
它可以用于敌我识别、目标追踪、导航和导弹防御等方面。
以下是雷达在军事应用中的几个常见的应用领域：•空中监视：雷达可以通过监视空中目标来提供空中情报，从而实现空中监视和控制。
这对于防空系统以及军事航空活动非常重要。
•海上监视：雷达可以用于监测海上目标，包括敌方舰艇、潜艇和航空器等。
通过监视海上目标，雷达可以帮助军方实现海上安全和边界防御。
•地面监视：雷达可以监视地面目标，包括敌方部队和车辆等。
通过对地面目标的有效监视，雷达可以提供战场态势和战场感知。
气象应用气象雷达是一种非常重要的天气监测设备，它可以探测到大气中的降水、风暴和其他天气情况。
以下是雷达在气象应用中的几个常见的应用领域：•降水监测：雷达可以检测到大气中的降水情况，包括雨水、雪和冰雹等。
通过对降水的监测，气象雷达可以帮助气象部门及时预警和预测降水情况，提供准确的降水信息。
•风暴监测：雷达可以探测到风暴的形成和演变，包括雷暴、龙卷风和风暴前沿等。
通过对风暴的监测，气象雷达可以提供风暴的路径和强度信息，有助于预警和预测。
单兵雷达的原理是什么
单兵雷达的原理是什么
单兵雷达是一种用于实时监测和跟踪目标的雷达系统，主要用于战斗场景中的军事应用。
其原理主要包括以下几个方面：
1. 脉冲雷达原理：单兵雷达采用脉冲雷达的工作原理。
它通过发射短脉冲信号，并接收回波信号，根据回波信号的时延和频率特性来确定目标的距离和速度。
2. 多普勒效应：当雷达与目标相对运动时，回波信号的频率会发生变化，这种现象被称为多普勒效应。
单兵雷达利用多普勒效应可以检测目标的速度和运动方向。
3. 天线：单兵雷达通常采用方位扫描的天线，它可以水平和垂直方向旋转，以扫描周围的环境。
通过天线的旋转和接收到的回波信号，雷达系统可以确定目标的方位角和俯仰角。
4. 信号处理：单兵雷达还需要进行信号处理以提取目标信息。
信号处理包括去除噪声、滤波处理、距离、速度和方位角计算等步骤，以生成最终的目标数据。
总体来说，单兵雷达通过发射脉冲信号，接收目标回波信号，并利用多普勒效应和天线扫描的方式来测量目标的距离、速度和方位角等信息，从而实现目标的监测和跟踪。
单脉冲雷达原理以及应用
单脉冲定向原理对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。
单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。
根据从回波信号中提取目标角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图。
除了上述两种方法外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用。
图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法2.1 振幅定向法振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。
振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。
如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角0θ也已知。
假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成()()()⎩⎨⎧-=+=θθθθθθ0201)(F F F F （2-1） 两波束接收到的目标回波信号可以表示成：()()()()()()⎩⎨⎧-==+==θθθθθθθθ022011F K F K u F K F K u a a a a （2-2） 其中a K 为回波信号的幅度系数。
对于比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有：()()()()θθθθθθ-+=0021F F u u （2-3） 根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角θ的方向，再通过查表就可以估计出θ的大小。
对于和差法，由()θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值()θ∑u 及差值()θ∆u 分别如下: ()()()()()()()()()()()()⎩⎨⎧--+=-=-++=+=∆∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a （2-4） 其中()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图；()()()θθθθθ--+=∆00)(F F F 称为差波束方向图。
单脉冲原理
单脉冲原理单脉冲原理是一种用于信号处理和通信系统中的基本原理。
它是指通过对输入信号进行适当的处理，使得输出信号只包含一个脉冲的信号。
单脉冲原理在很多领域都有应用，比如雷达系统、通信系统、生物医学工程等。
在雷达系统中，单脉冲原理被广泛应用于目标检测和跟踪。
雷达系统通过发射脉冲信号并接收回波信号来实现对目标的探测。
然而，在实际环境中，会存在多个目标同时反射回波信号，这就会导致接收到的信号中包含多个脉冲。
为了准确地识别和跟踪目标，需要将这些回波信号中的脉冲进行分离。
这时就可以利用单脉冲原理，对接收到的回波信号进行处理，只保留最强的一个脉冲，从而得到目标的位置和速度信息。
在通信系统中，单脉冲原理可以用于抑制多径干扰。
多径干扰是指信号在传输过程中经过不同路径到达接收端，形成多个信号的叠加。
这会导致接收到的信号中出现多个脉冲，影响通信质量。
为了减小多径干扰的影响，可以利用单脉冲原理，对接收到的信号进行处理，只保留最强的一个脉冲，并抑制其他脉冲，从而提高通信系统的性能。
在生物医学工程中，单脉冲原理可以应用于脑机接口技术。
脑机接口是一种通过将脑信号转换为控制信号来实现人机交互的技术。
然而，脑信号通常是非常微弱和复杂的，包含了大量的噪声和干扰。
为了提取出有用的脑信号，可以利用单脉冲原理，对接收到的脑信号进行处理，只保留最强的一个脉冲，从而提高信号的质量和可靠性。
单脉冲原理是一种重要的信号处理原理，可以应用于雷达系统、通信系统和生物医学工程等领域。
通过对输入信号进行适当的处理，可以实现对目标的准确探测和跟踪，抑制多径干扰，提取有用的脑信号。
这些应用都有助于提高系统的性能和可靠性，推动相关领域的发展和进步。
雷达大作业-振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用.docx
雷达原理大作业振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用指导老师：魏青振幅和差脉冲测角基本原理单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，在一个角平面内，两个相同的波束部分重叠，交叠方向即为等信号轴的方向。
将这两个波束接收到的回波信号进行比较，就可取得目标在这个平面上的角误差信号，然后将此误差电压放大变换后加到驱动电动机控制天线向减小误差的方向运动。
因为两个波束同时接收到回波，故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短，理论上只要分析一个回波脉冲就可以确定角误差，所以叫“单脉冲”。
这种方法可以获得很高的测角精度，故精密跟踪雷达通常采用它。
由于取出角度误差信号的具体方法不同，单脉冲雷达的种类很多，应用最广的是振幅和差式单脉冲雷达，该方法的实质实际上是利用两个偏置天线方向图的和差波束。
和差脉冲法测角的基本原理为：①角误差信号。
雷达天线在一个角平面内有两个部分重叠的波束如错误!未找到引用源。
所示：振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号的基本方法是将这两个波束同时收到的信号进行和差处理，分别得到和信号和差信号。
与和差信号相应的和差波束如错误!未找到引用源。
(b) (c)。
振幅和差式单脉冲波束图（a）两波束；（b）和波束；（c）差波束其中差信号即为该角平面内的角误差信号。
若目标处在天线轴向方向（等信号轴），误差角为零，则两波束收到的回波信号幅度相同，差信号等于零。
目标偏离等信号轴而有一误差角时，差信号输出振幅与误差角成正比，而其符号（相位）则由偏离的方向决定。
和信号除用作目标检测和距离跟踪外，还用作角误差信号的相位基准。
②和差波束形成原理：和差比较器是单脉冲雷达的重要部件，由它完成和差处理，形成和差波束。
以错误!未找到引用源。
（a）中的双T接头为例,它有四个端口,∑（和）端、△（差）端和1、2端，这四个端口是匹配的。
发射时，从发射机来的信号加到和差比较器的∑端，1、2端输出等幅同相信号，△端无输出，两个馈源同相激励，并辐射相同功率，结果两波束在空间各点产生的场强同相相加，形成发射和波束。
单脉冲雷达测角原理
单脉冲雷达测角原理
单脉冲雷达测角原理基于多普勒效应。
当脉冲雷达向目标发射一个窄脉冲时，目标会产生回波信号。
由于目标相对于雷达在运动，回波信号的频率会发生偏移。
根据多普勒效应的原理，回波信号的频率偏移与目标的速度成正比。
因此，通过测量回波信号的频率偏移，可以得知目标的速度。
单脉冲雷达采用相控阵天线，可以同时辐射多个窄脉冲，并接收多个回波信号。
通过比较不同天线元件接收到的回波信号的相位差，可以测量到目标的方位角。
具体来说，单脉冲雷达中的天线阵列会将脉冲信号分别发射到不同的方向。
当回波信号到达时，不同的天线元件会接收到不同的信号，经过处理后可以测得方位角。
为了保持高分辨率，单脉冲雷达通常会使用复杂的相控阵技术，如多元素阵列和接收信号的波束形成。
这些技术可以提高雷达的角分辨率和抗干扰能力。
总结来说，单脉冲雷达测角原理是通过测量回波信号的多普勒频率偏移，并结合相控阵技术，来确定目标的速度和方位角。
脉冲雷达原理
脉冲雷达原理脉冲雷达是一种利用脉冲信号来探测目标的雷达系统，它具有高分辨率、远距离探测和抗干扰能力强的特点，被广泛应用于军事、航空航天、气象、地质勘探等领域。
脉冲雷达的工作原理主要包括脉冲发射、目标回波接收和信号处理三个基本过程。
首先，脉冲雷达通过发射脉冲信号来探测目标。
当雷达系统发射脉冲信号时，脉冲的宽度和重复频率决定了雷达系统的探测能力。
脉冲宽度越窄，雷达系统的测距分辨率越高，能够更精确地识别目标。
而脉冲的重复频率则决定了雷达系统的最大探测距离，高重复频率可以实现远距离探测，但会降低雷达系统的测距精度。
其次，脉冲雷达通过接收目标回波来获取目标信息。
当脉冲信号遇到目标时，部分能量会被目标散射回雷达系统，形成目标回波。
雷达系统接收到目标回波后，通过信号处理技术提取目标的距离、速度、角度等信息。
脉冲雷达的高分辨率和抗干扰能力主要得益于其对目标回波的精确接收和处理。
最后，脉冲雷达通过信号处理来实现目标探测和识别。
信号处理技术包括脉冲压缩、脉冲-Doppler处理、自适应波形设计等，能够有效地提高雷达系统的探测性能和抗干扰能力。
脉冲压缩技术可以提高雷达系统的分辨率，脉冲-Doppler处理技术可以实现对目标速度的测量，自适应波形设计则可以根据环境和目标特性动态调整雷达波形，从而提高雷达系统的适应性和灵活性。
总的来说，脉冲雷达通过发射脉冲信号、接收目标回波和信号处理三个基本过程，实现了对目标的高精度探测和识别。
在实际应用中，脉冲雷达的原理和技术不断得到改进和完善，使其在军事侦察、空中监视、天气预报、地质勘探等领域发挥着重要作用。
随着技术的不断进步，相信脉冲雷达在未来会有更广阔的应用前景。
脉冲雷达的原理及应用
脈沖雷达的原理及应用一、脈沖雷达的原理脈沖雷达是一种利用电磁波原理测量距离和确定目标方位的设备。
它通过发射短脉冲的电磁波，并根据电磁波的反射信号来确定目标的距离和位置。
1. 发射脉冲信号脈沖雷达工作时，发送方会发射一束高能量短脉冲信号（射频脉冲）。
这个脉冲信号会在空间中传播，直到遇到目标物体。
2. 反射信号接收当脉冲信号遇到目标物体时，部分能量会被目标物体吸收，而一部分能量会被目标物体反射回来。
接收器就是用来接收这些反射信号的。
3. 信号处理接收到的反射信号会经过一系列的信号处理操作，包括放大、滤波、时域处理等。
这些操作可以帮助提取出目标物体的信息，如距离、速度、方向等。
4. 目标定位经过信号处理后，系统会根据反射信号的时间延迟、幅度、相位等信息来确定目标物体的位置。
通过测量信号的往返时间，可以计算出目标物体与雷达的距离。
二、脈沖雷达的应用脈沖雷达具有广泛的应用领域，下面列举了几个常见的应用场景。
1. 航空航天脈沖雷达在航空航天领域起到重要作用。
它可以被安装在飞机、卫星等平台上，用来监测周围的空域，实时获取空中目标的位置、速度等信息。
这些信息对于飞行安全、空域管理等都至关重要。
2. 智能交通系统在智能交通系统中，脈沖雷达常被用于车辆检测、行人检测、交通流量监测等方面。
通过将脈沖雷达安装在道路旁边或者交通信号灯上，可以实时获取路面上的目标物信息，为交通系统提供实时数据支持。
3. 环境监测脈沖雷达还可以用于环境监测，例如气象雷达用于测量降水的情况、风暴的位置等。
此外，脈沖雷达还可以用于地质勘测、海洋测量等领域，帮助科学家研究地球的自然现象。
4. 安防监控脈沖雷达广泛应用于安防监控系统中。
它可以被用于室内外的监控摄像头中，实时监测目标物体的移动并发出警报。
此外，脈沖雷达还可以用于人员定位、入侵检测等方面，提高安全性能。
5. 医疗设备脈沖雷达在医疗设备中的应用也越来越广泛。
例如，它可以用于呼吸监测、心跳监测等方面，通过对信号的处理可以获得患者的生命体征信息。
单脉冲雷达原理
单脉冲雷达原理
单脉冲雷达是一种使用单个脉冲进行测量和探测的雷达系统。
其工作原理基于以下几个步骤。
首先，雷达系统发送一个短脉冲信号。
这个脉冲信号会以一定的速度传播到目标物体并被反射回来。
接着，雷达系统接收到从目标物体反射回来的信号。
这个接收到的信号称为回波信号。
然后，雷达系统会通过测量回波信号的时间延迟来计算目标物体的距离。
这是通过测量脉冲信号发送和回波信号接收之间的时间差来实现的。
根据电磁波在空气中的传播速度，可以将时间差转换为距离。
最后，利用回波信号的幅度变化，可以获取目标物体的强度信息。
这可以帮助雷达系统判断目标物体的大小、形状和反射特性。
总的来说，单脉冲雷达通过发送和接收一个脉冲信号，并利用时间差和幅度变化来对目标物体进行测量和探测。
相比于其他雷达系统，单脉冲雷达具有简单、高效的特点，并广泛应用于各种领域，如航空、远程测距和目标识别等。
脉冲雷达原理
脉冲雷达原理
脉冲雷达是一种利用电磁波进行探测和测距的技术，它通过发射短脉冲的电磁波，然后接收并分析被目标反射回来的信号来实现目标探测和测距。
脉冲雷达原理的核心在于利用电磁波的特性，通过测量信号的时间延迟和频率差异来获取目标的位置和速度信息。
脉冲雷达的工作原理可以简单地概括为，当脉冲雷达系统发射一个短脉冲的电磁波时，它会沿着一定方向传播并与目标相互作用。
目标会吸收、反射或散射部分电磁波，其中反射的信号会被接收器捕获并分析。
通过测量信号的时间延迟和频率差异，脉冲雷达系统可以计算出目标的距离和速度信息。
脉冲雷达的应用非常广泛，它被广泛应用于军事、民用航空、气象观测、地质勘探、交通监控等领域。
在军事领域，脉冲雷达可以用于目标探测、跟踪和导航；在民用航空领域，脉冲雷达可以用于飞行器的高度测量和地面障碍物的探测；在气象观测领域，脉冲雷达可以用于测量降水量和探测气象雷达等。
总之，脉冲雷达原理的应用给我们的生活带来了很多便利和安全保障，它在各个领域都发挥着重要作用。
随着科技的不断进步，脉冲雷达技术也将不断改进和完善，为人类的发展和进步做出更大的贡献。
单站雷达_精品文档
单站雷达简介：单站雷达是一种用于探测和监测大气中的目标的仪器，通常用于气象和航空领域。
相比于传统的多站雷达系统，单站雷达由一个独立的站点操作，能够提供一系列的大气观测数据。
本文将介绍单站雷达的原理、工作方式以及在不同领域的应用。
一、原理单站雷达运作的基本原理是利用无线电波与大气中的杂波进行回波的相互作用。
雷达发送器会发出一束无线电波，当此无线电波遇到一个目标时（比如云雾、降水等），就会返回一个回波。
单站雷达接收器会接收并分析这些回波，从而获取目标的相关信息。
二、工作方式1. 发射：单站雷达的发射器会产生一束射频脉冲信号，并通过天线发送出去。
这个射频脉冲信号具有一定的频率和功率，以充分穿透大气并与目标发生相互作用。
2. 接收：单站雷达的接收器会接收来自目标的回波信号。
它可能采用多种技术来提取和处理这些信号，以获得目标的特征和位置信息。
3. 分析：接收到回波信号后，单站雷达会对其进行分析。
这包括计算目标的距离、速度、方向等，并生成相应的数据。
4. 显示：最后，单站雷达会将分析结果显示在操作界面上，以便用户能够对数据进行查看和分析。
三、应用领域1. 气象学：单站雷达在气象学中被广泛应用，用于监测和预测天气现象。
它可以检测和追踪降水、云雾、雷暴等，从而为气象部门和研究人员提供重要的数据。
2. 航空：单站雷达在航空领域中也发挥着重要的作用。
它可以监测飞机附近的天气状况，包括降水、风速、风向等，从而帮助飞行员做出更安全的飞行决策。
3. 环境保护：单站雷达可以用于监测大气中的污染物，如颗粒物、雾霾等。
通过分析雷达回波，可以得知污染物的浓度和分布情况，从而更好地保护环境。
4. 军事：单站雷达在军事领域中也有广泛应用。
它可以用于监测和追踪敌方飞行器、导弹等目标，并提供预警和定位信息。
5. 科研：由于其高精度和高分辨率的特点，单站雷达在科学研究中也有广泛应用。
它可以用于研究大气物理学、雷达成像、信号处理等领域。
四、发展趋势随着雷达技术的不断发展，单站雷达也在不断演进。
脉冲雷达原理
脉冲雷达原理
脉冲雷达是一种广泛应用于航空、军事、气象等领域的探测器。
它的原理是利用雷达系统中的微波信号，通过发射脉冲波并接收回波来实现目标探测与识别。
脉冲雷达系统包括发射和接收两个部分。
发射器模块将微波信号转换为脉冲波形，并将其发射给目标。
接收器模块接收目标反射的回波信号，通过处理后得到目标位置、速度、形状等信息。
脉冲雷达工作时，首先发射出短脉冲信号，该信号沿直线前进，当遇到目标时会发生反射，反射信号会在空气中以相同的速度向发射点返回。
接收器接收到返回的信号后，通过测量回波信号的时间差和相对强度来确定目标的距离、方向和速度。
在脉冲雷达系统中，脉冲定时器是实现高精度测量的关键组件。
脉冲定时器可以控制发射和接收的时间，精确测量回波信号的时间延迟，并计算出目标的距离和速度。
脉冲雷达的优点是具有强的抗干扰能力和高精度的探测能力。
它可以在复杂环境下进行目标探测，包括低空、海面、云层等。
同时，基于其高精度的探测能力，脉冲雷达广泛应用于导航、测距、监视、预警
等领域。
总之，脉冲雷达通过发射和接收脉冲信号实现对目标的探测和识别，并利用脉冲定时器进行高精度计算。
其具有强大的抗干扰能力和高精度探测能力，在多个领域都有广泛的应用和应用前景。
单脉冲雷达在测角方面的应用
西安电子科技大学雷达大作业单脉冲雷达在测角方面的应用姓名：刘万康班级：1302031一、自动测角系统简介在火控系统中使用的雷达，必须快速连续地提供单个目标（飞机、导弹等）坐标的精确数值，此外在靶场测量、卫星跟踪、宇宙航行等方面应用时，雷达也是观测一个目标，而且必须准确地提供目标坐标的测量数据。
为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。
自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据经数据传递系统送到计算机数据处理系统。
和自动测距需要有一个时间鉴别器一样，自动测角也必须要有一个角误差鉴别器。
当目标方向偏离天线轴线（即出现了误角差ε）时，就能产生误差电压。
误差电压的大小正比于误角差ε，其极性随偏离方向不同而改变。
次误差电压经跟踪系统变换、放大、处理后，控制天线向减小误差角的方向运动，使天线轴线对准目标。
用等信号法测角时，在一个角平面内需要两个波束。
这两个波束可以交替出现（顺序波瓣法），也可以同时存在（同时波瓣法）。
前一种方式以圆锥扫描雷达为典型，后一种是单脉冲雷达。
二、单脉冲雷达简介单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。
它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位经行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，个波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离。
从而实现目标的测量和跟踪。
三、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势1、角度跟踪精度与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。
其主要原因有以下两点：第一，圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息，在此期间，目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号（角误差信号）上形成干扰，而自动增益控制电路的带宽又不能太宽，以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉，因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响，在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统，引起测角误差。
脉冲雷达原理
脉冲雷达原理
脉冲雷达是一种利用脉冲信号来测量目标距离的雷达系统。
它通过发射短脉冲信号并接收目标反射的信号来确定目标的距离和速度。
脉冲雷达具有高精度、高分辨率和能够在复杂环境下工作的优点，因此在军事、航空航天、气象等领域得到了广泛应用。
脉冲雷达的原理主要包括脉冲信号的发射与接收、目标回波信号的处理和距离测量等几个方面。
首先，当脉冲信号被发射时，它会以光速传播并在目标上产生回波。
然后，接收系统会接收到目标回波信号，并将其转换成电信号进行处理。
接着，利用脉冲信号的发射时间和接收到回波信号的时间差来计算目标的距离。
最后，通过信号处理和数据分析，可以得到目标的速度、方向等信息。
脉冲雷达的发射系统通常由脉冲发生器和天线组成。
脉冲发生器负责产生高能量、短脉冲宽度的脉冲信号，并将其送入天线进行辐射。
而接收系统则包括天线、接收机和信号处理器。
天线接收目标回波信号并将其送入接收机进行放大和处理，然后通过信号处理器进行滤波、解调和距离测量等操作，最终得到目标的相关信息。
脉冲雷达的距离测量原理是利用脉冲信号的发射时间和接收到
回波信号的时间差来计算目标的距离。
根据光速恒定不变的特性，可以通过测量脉冲信号的往返时间来确定目标的距离。
而目标的速度则可以通过多普勒效应来计算，即利用目标回波信号的频率差来推算目标的速度。
总的来说，脉冲雷达原理主要包括脉冲信号的发射与接收、目标回波信号的处理和距离测量等几个方面。
通过对这些原理的深入理解，我们可以更好地应用脉冲雷达技术，实现对目标距离和速度的精准测量，从而满足不同领域对雷达系统的需求。
单脉冲测角原理
单脉冲测角原理
单脉冲测角技术是一种用于雷达测向的方法，它通过测量目标返回信号的相位
差来实现高精度的测向。
在雷达系统中，测向是非常重要的，它决定了雷达系统对目标的探测和跟踪能力。
单脉冲测角技术的提出，极大地提高了雷达系统的测向精度和抗干扰能力，因此受到了广泛的关注和应用。
单脉冲测角技术的原理非常简单，它利用了雷达波束的方向特性和目标返回信
号的相位信息。
当雷达波束照射到目标时，目标会返回一个信号给雷达系统。
这个信号经过接收机接收后，会被分成两路，分别经过两个通道进行处理。
经过处理后的信号会被送入测角计算单元，通过计算两路信号的相位差，就可以得到目标的测向角度。
单脉冲测角技术的优势在于它能够实现高精度的测向，而且具有抗干扰能力强
的特点。
传统的测向方法往往受到多径效应、信号干扰等因素的影响，导致了测向精度的下降。
而单脉冲测角技术通过对相位差的精确测量，可以有效地克服这些问题，实现更加可靠和准确的测向。
此外，单脉冲测角技术还具有快速测向的特点。
传统的测向方法往往需要多次
测量才能得到准确的测向结果，而单脉冲测角技术只需要一次测量就可以得到目标的测向角度。
这不仅提高了雷达系统的响应速度，也降低了对目标的干扰，提高了雷达系统的实战能力。
综上所述，单脉冲测角技术是一种非常重要的雷达测向方法，它通过测量目标
返回信号的相位差来实现高精度、抗干扰和快速测向。
在现代雷达系统中，单脉冲测角技术已经得到了广泛的应用，并且不断得到改进和完善。
相信随着技术的进步，单脉冲测角技术将会发挥更加重要的作用，为雷达系统的性能提升和战场指挥提供更加可靠的支持。
雷达原理—单脉冲角度跟踪技术研究报告
“单脉冲跟踪技术”作业报告题目关于单脉冲角度跟踪技术研究学生李林森年级2009级班级020931班学号********专业信息对抗技术学院电子工程学院西安电子科技大学2011年11月引言自第二次世界大战开始，雷达就应用在军事方面，从尖端武器到常规武器，从防御性武器到进攻性武器有它的身影。
随着无线电技术的进步，现代雷达具有多种功能，它的作用已经不能被其字面意义简单的概括出来，现代雷达不但能够截获、探测、侦察目标，测量目标的距离、方位、仰角、速度，确定目标的形态，还能实现测绘、导航、监视、边扫描边跟踪等一系列新功能。
数字技术的飞速发展和电子计算机的问世，使雷达的结构组成和设计发生了根本性的变化，仿真技术也应世迅速发展起来。
采用这些技术后，雷达的工作性能大为提高，测量精度也提高了一个数量级以上。
近年来，雷达作为一种探测目标的重要工具，在军事和民用领域发挥越来越重要的作用。
其主要任务是在存在噪声、杂波与干扰的背景中检测并跟踪、测量来自空中、地面或水面上的有用目标。
随着电子器件技术和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和关键课题，雷达信号处理主要围绕对目标信号的变换、检测、跟踪、识别以及威胁判断等问题而进行，其中对目标的精确方位角测量是目标信号处理的一个重要环节，同时也是信号处理中的一个关键问题。
单脉冲体制雷达是一种在圆锥扫描等雷达体制之后发展起来的比较先进的雷达体制，它与圆锥扫描等比较“老”的雷达体制的区别在于采用了不同的定向原理，具有更高的定向精度，因而在航空以及军事等领域有广泛的应用。
使用单脉冲定向法，只需要一个回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息，这也是“单脉冲”定向这一术语的来源。
因为单脉冲雷达只用一个脉冲定向，所以回波信号的幅度起伏不会对角坐标的测量精度产生显著的影响。
单脉冲定向是依靠多路接收技术实现的，它是用几个独立的接收支路来同时接收目标信号的回波信号，然后再将这些信号的参数加以比较。
西安电子科技大学雷达原理大作业
雷达原理大作业指导老师：魏青班级： 021231振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用摘要：对目标的定向，是雷达的主要任务之一，单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
单脉冲探测技术的作用就是首先选择一个具体的目标，然后在角度、距离，有时还在频率（或者速度）坐标上跟随目标的路线。
其中，角度跟踪，即测角可分为最大信号法和等信号法两大类。
本文重点对等信号法的基本原理进行分析，基于MATLAB进行仿真和应用。
关键词：振幅法测角等信号法MATLAB目录0 引言 (2)1 振幅和差单脉冲雷达基本原理 (2)1.1 和差法测角 (2)1.2 单脉冲自动测角系统 (4)1.3 公式推导 (6)1.4 系统组成 (8)2 主要优缺点 (9)3 MATLAB实现4 振幅和差单脉冲雷达的应用5 结论参考文献0 引言单脉冲雷达测角体制已有几十年历史，迄今仍然是精度较高的雷达测角方法。
单脉冲是指在目标回波一个探测脉冲周期内能够完整分离目标角度信息，而不同于锥扫（线扫）体制，通过多个脉冲周期扫描得到回波幅度调制信息，再从中提取角度信息。
单脉冲雷达测角体制有四种类型，振幅和差、振幅-振幅、相位和差、相位-相位。
其中应用最广泛的是振幅和差及振幅-振幅，又叫比幅单脉冲。
单脉冲测角的基本原理是运用指向目标（或发射机）的有方向性的天线波束，测量接收信号的到达角。
单脉冲雷达系统中，目标的角位置信息是将回波信号加以成对比较得到的，在进行这种比较时，系统输出电压只取决于信号的到达角。
在一个平面内，两个相同的波束部分重叠，其交叠方向即为等信号轴。
将这两个波束同时接收到的回波信号进行和差处理，就可取得目标在这个平面上的角误差信号，然后将此误差电压放大变换加到驱动电动机控制天线向减小误差的方向运动。
因为两个波束同时接收回波，故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短，理论上只需分析一个回波脉冲就可以确定角误差。
近年来，测角效率和测角精度不断提高。
- 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)。
单脉冲定向原理
对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。
单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。
根据从回波信号中提取目标角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图。
除了上述两种方法外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用。
图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法
2.1 振幅定向法
振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。
振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。
如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角0θ也已知。
假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成
()()()⎩⎨⎧-=+=θθθθθθ02
01)(F F F F （2-1） 两波束接收到的目标回波信号可以表示成：
()()()()()()⎩⎨⎧-==+==θθθθθθθθ022
011F K F K u F K F K u a a a a （2-2） 其中a K 为回波信号的幅度系数。
对于比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有：
()()()()
θθθθθθ-+=0021F F u u （2-3） 根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角θ的方向，再通过查表就可以估计出θ的大小。
对于和差法，由()θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值()θ∑u 及差值()θ∆u 分别如下: ()()()()()()()()()()()()⎩⎨⎧--+=-=-++=+=∆
∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a （2-4） 其中()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图；
()()()θθθθθ--+=∆00)(F F F 称为差波束方向图。
若θ很小（在等强信号轴附近），根据泰勒公式可以将
()θθ+0F 和()θθ-0F 展
开近似为： ()()()()()()()()()()()()⎩⎨⎧'-=+'-=-'+≈+'+=+θ
θθθθθθθθθθθθθθθθθ002000002000F F o F F F F F o F F F 进一步可以得到：
()()()()⎩⎨⎧'≈≈∆
∑θθθθθ0022F K u F K u a a （2-5）
归一化和差信号值可得:
()()()()
υθθθθθθ='=∑∆00F F u u (2-6) 其中()()00θθυF F '=
是天线方向图在波束偏转角0θ处的归一化斜率系数。
即可计算得到目标回波信号偏角θ为：
()()υθθθ1∑∆=u u
对于振幅定向法来说，其优点是测向精度较高，便于自动测角，缺点是系统较复杂，作用距离较小等。
2.2 相位定向法
相位定向法是将两个天线接收到的信号相位加以比较以确定目标在一个座标平面内方向。
如上图所示，对于遥远区域内的点目标，目标回波可近似看成是两列平行波分别入射到两天线上，因而两天线接收到的目标回波信号振幅相同而相位不同。
两天线接收到的目标回波信号时差为：
C
d θτsin = (2-7) 其中C 为电磁波在空气介质中的传播速度。
则对应的相位差为：
θλπϕsin 2d =
∆ (2-8) 如果我们能测出信号到达天线1和2的相位差，那么，我们就能得到信号到
达的方向θ为： ⎪⎭
⎫ ⎝⎛∆=d πϕλ
θ2arcsin (2-9) 相位定向法容易得到较高的精度，这是它突出的优点，其缺点是容易引起相位差的测量模糊，并需要对信号频率进行测量。
2.3 单脉冲雷达系统
多路接收是实现单脉冲定向的技术方法，单脉冲定向的关键就在于用几个独立的接收支路同时接收目标的回波信号，然后再将这些信号加以处理比较，最终计算得到目标信号的到达角。
通常，在三维空间对一个目标定向要采用四个独立的接收支路：方位面两个支路，俯仰面两个支路。
根据角度鉴别器和测角方法的不同，单脉冲雷达系统一般可以分为九种类型，如表1-2所示。
图1-5给出了两维角坐标（方位和俯仰）振幅和－差式单脉冲雷达系统框图。
测角方法（角度鉴别器的
类型）
三种定向方法的基本单脉冲雷达
振幅法相位法综合法
振幅法相位法和差式振幅——振幅
振幅——相位
振幅和——差
相位——振幅
相位——相位
相位和——差
综合振幅
综合相位
综合和——差表2-1 九种基本的单脉冲雷达系统
图2—3 振幅和－差式单脉冲雷达系统框图
∑－波导桥的和输出；△－波导桥的差输出
单脉冲雷达不仅可以用于搜索，也可以用来对目标进行自动精确跟踪。
与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达具有如下优点：跟踪精度高；作用距离不受限制；数据率的潜力大；抗干扰性能好等。
当然，它也存在一些缺点与不足，例如：系统复杂和只能应用窄波束天线等等，但是随着科技的发展，与雷达的其它许多新技术相比，这些复杂性已经成为次要的问题。
2.4雷达系统仿真模型
雷达系统仿真是数字仿真技术与雷达技术结合的产物。
纯软件的仿真，就
是利用计算机软件来建立雷达的模型，然后在数字计算机上复现雷达系统的动态工作过程。
具体的说，仿真的对象是雷达系统，包括雷达本身（硬件及软件）、雷达目标及目标环境；仿真的手段是数字计算机，包括软件及硬件；仿真的方式是复现蕴含在雷达目标及目标环境信息的雷达信号。
这里所说的“复现”就是重现雷达信号的产生、传递、处理等动态过程，从时间关系上看，就是重现一个随机的时间。
纯软件仿真的系统模型如下：
图2-4 雷达仿真模型
建立雷达的系统模型，从逻辑上讲，应当采用与制造实际雷达系统相同的思路。
建立通用的仿真模型，就必须把重点放在精确仿真功能组件上来，这是因为大多数的雷达系统都可以采用相同的功能组件，只不过系统参数有所不同而已。
因此，在建立通用的雷达系统模型时，首要任务是建立各种功能组件的数学模型；其次是用计算机程序实现各组件的功能；再次就是把各功能组件组合成分系统模型；最后把各个分系统模型组合成总系统模型。
2.4 本次毕设的工作
本次毕设使用的是半实物的仿真，实验室具备一个机载四天线雷达，而且有一个目标模拟运动架，可以同时进行X轴与Y轴的运动。
模拟运动架上面放置发射源，模拟目标回波，回波信号被雷达的四个天线接收并经过和差处理形成三路信号，分别为和路信号，方位差路信号与俯仰差路信号。
三路信号经过中频放大器后进入PCI-9812数据采集卡进行高速采样，三路采样是同时进行的。
然后进行曲线拟合得出三路信号的幅度与相位，从幅相信息获得雷达对目标搜索与跟踪的可行性。
由于分工问题，本次毕设的主要工作是中频放大器的调试，PCI9812数据采集卡的安装与编程，曲线拟合的算法研究与编程以及幅度相位跟踪曲线的研究。
本次仿真的简单框图如下所示：
图2-5 毕设简单框图。