雷达对抗原理实验报告

实验一 雷达测距和接收机灵敏度实验

一、 实验目的

1. 掌握目标回波测距的方法。

2. 雷达回波信号能量变化对接收机输出的信号的幅度（包络）的影响。

3. 掌握切线灵敏度的定义。

二、 实验内容

1. 距离测量。

雷达工作时，发射机经天线向指定空间发射一串重复周期的高频脉冲。如果在电磁波传播的路径上有目标存在，那么雷达可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达和目标之间，它将滞后于发射脉冲一个时间r t 。如图3.1示

电磁波以光速传播，设目标的距离是R ，则传播的距离为光速乘以时间间隔，即

r t C R ⨯=2，可得r t C

R 2

=

。 2. 切线灵敏度。

在某一输入脉冲功率电平的作用下，雷达接收机输出端脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线噪声（只有接收机内噪声）的顶部在一条直线上（相切），则称此输入脉冲信号功率为切线信号灵敏度TSS P 。对于单脉冲雷达信号，则有

r

t 回波

t

t

图3.1 雷达测距

图3.2切线灵敏度

m U

n

U 发射脉冲

R A P TSS /2

12

=

（3-1）

其中，A 是输入信号的幅度，R 为接收机内阻。本实验仪接收机内阻为50欧姆。

三、 实验数据

信号时延：T=52μs 信号衰减值：95 % 切线灵敏度：P TSS = 噪声电压峰值： 噪声最大值：

四、 思考题

1. 根据记录回波的时延，计算目标回波距离。

答：目标回波时延：，根据公式计算得回波距离R=7.8km 。 2. 距离分辨率为多少？ 答：距离分辨率()2c n

c d

r v τ∆=

+≈B 12c *，实验测得目标回波脉冲宽度τ为240ns ，

代入距离分辨率公式得到c r ∆约为36m 。

3. 目标回波输入信号的幅度改变，示波器输出信号有何变化？

答：由前面数据整理的表格可以看出，目标回波输入信号的幅度衰减越来越大时，示波器输出信号幅度越来越小。

4. 雷达的切线灵敏度是多少？ 答：接收机灵敏度为： 。

5. 基线噪声电压峰值n U 和满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值m U 是

否相同？为什么？

答：基线电压峰值n U 小于满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值m U ,因为n

U 只是接收机内噪声而m U 不仅包含接受机内噪声还包含外界干扰噪声所以n U

实验二 脉冲积累实验

一、 实验目的

熟悉脉冲积累改善接收机检测能力的原理。

二、 实验内容

1. 积累的概念

n 个脉冲的叠加称作积累。积累可以在检波后对视频信号进行，称作检波后积累或视频

积累。包络检波后，丢失了信号的相位信息只保留了幅度信息，对信号的相位没有要求，又可称为非相干积累。积累也可以在中频进行，称作中频积累或检波前积累。信号在中频积累时要求信号间有固定的相位关系，即信号是相参的，也称为相参积累。相参积累的信噪比为

n ，而非相参积累的改善在n 和n 之间。

2. 视频积累的算法

设N 个脉冲重复周期零中频的正交采样数据()(){}1

,10

,0,,,--==N N n m A

n m Q n m I ，其中A N 为脉冲重复周期中距离单元总数。视频积累：

三、 实验数据

积累脉冲 1 5 10 15 20 25 30 信号(mV) 400 360 348 360 356 352 344 噪声(mV) 44 36 28 28 28 28 24 积累脉冲 35 40 45 50 55 60 63 信号(mV) 340 344 344 340 344 344 340 噪声(mV) 28

28

28

28

28

28

24

()()()(

)

1

1

22,,1-=-=⎭⎬⎫

⎩

⎨

⎧+=∑A N m N n n m Q n m I N m e

（3-2）

四、思考题

绘制信号幅度与噪声最大信号幅度比随脉冲积累个数变化的波形图，并进行分析

答：由图形可以看出，多个脉冲积累后可以有效的提高信号幅度与噪声幅度比，当脉冲个数积累到一定数量后信号幅度与噪声幅度比趋于恒定。

实验三虚警率实验

一、实验目的

1.熟悉门限检测的方法

2.熟悉虚警概率的含义

3.了解门限与虚警概率的关系

二、实验内容

1.门限检测

雷达接收机是在有噪声的背景下检测信号。由于噪声的起伏特性，判断信号的出现是一

个统计的问题，必须按照某种检测标准进行判断。门限检测就是给定某个门限，如果某时刻的回波信号的电压大于给定门限，就认为该位置有目标存在，否则认为该位置没有目标。

2. 虚警率

虚警是指没有信号而仅有噪声时，噪声电平超过门限值被误认为是目标的事件。噪声超过门限的概率称为虚警概率。

通常包络检波器输出噪声的电压振幅r 的概率密度是瑞利分布，记做()r p fa 。设门限值是T U ，那么噪声超过门限电平的概率就是虚警概率，所以可以用式（3-3）计算

其中，2

σ是噪声的方差。 3. 虚警概率P fa 统计算法

N 个脉冲重复周期里虚警事件总数fa N 为 ){}1,1,0,,0,,

),(,1-=∈⎩⎨⎧<≥+=N n

N m m U m n e N U m n e N N A T fa

T fa

fa 距离为没有目标的距离单元

（3-4）

虚警概率 N T 为脉冲重复周期中存在目标的距离单元数。

三、 实验数据

门限 5

10

15

20

25

虚警概率

四、 考题

1. 绘制虚警率和检测门限的曲线图。试分析它们的关系。

()()⎪⎪⎭⎫

⎝⎛-==∞<≤=⎰∞

22

2exp σT U fa T fa U dr r p r U P P T

（3-3）

()

T A fa

fa N N N N P -⨯=

（3-5）