第五章 雷达作用距离

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雷达侦察作用距离(本科)

雷达侦察作用距离(本科)

切线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS定义

在输入脉冲功率电平作用下,接收机输出端 脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线噪声( 只有接收机内噪声时)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PTSS。
当输入信号处 于切线电平时, 接收机输出端 视频信号与噪 声的功率比约 为8dB。


修正的侦察方程
(1)雷达发射机到雷达发射天线间的馈线损耗L1≈3.5dB; (2)雷达发射天线波束非矩形损失L2≈1.6~2dB; (3)侦察天线波束非矩形损失L3≈1.6~2dB; (4)侦察天线增益频带内变化所引起损失L4≈2~3dB;
(5)侦察天线与雷达信号极化失配损失L5≈3dB;
(6)从侦察天线到接收机输入端的馈线损耗L6≈3dB


工作灵敏度POPS的定义为:接收机输入端在 脉冲信号作用下,其视频输出端信号与噪声 的功率比为14dB时,输入脉冲信号功率为接 收机工作灵敏度POPS。 工作灵敏度的换算 PTSS+3dB 平方律检波 POPS= PTSS+6dB 线性检波
5.2 侦察作用距离

简化的侦察方程
假设侦察机和雷达的空间位置如图5―5所示,雷 达的发射功率为Pt,天线的增益为Gt,雷达与侦察 机之间的距离为R,当雷达与侦察天线都以最大增 益方向互指。
2 PG t t Rr 2 0.1L (4 ) P 10 r min 1 2

侦察的直视距离
在微波频段以上,电波是近似直线传播的,地球表面 的弯曲对传播有遮蔽, 侦察机与雷达间的直视距离 受到限制。假设雷达天线和侦察天线高度分别为 Ha,Hr, R为地球半径, 直视距离为

侦察接收天线收到的雷达信号功率

第5章相控阵雷达要点

第5章相控阵雷达要点

6.脉冲压缩的实现:
发射脉冲应按一定规则编码,以获得较大带宽。 接收机中应有一个压缩网络,
脉冲压缩网络实际上是一个匹配滤波器。脉冲压缩常
用的四种
7.调制方式:
线性调频脉冲压缩 非线性调频 相位编码脉冲压缩 时间频率编码脉冲压缩
8.能够进行脉冲压缩的波形:
调制类型
带宽
伪随机二进制序列
比特率
线性调频扫描 非线性调频扫描
N 1
E() E e jk k 0
如果各阵元馈电相位差均为0,上式可用于研究阵列天线的方向图。 假设θ0为波束指向,利用等比级数求和公式,欧拉公式和(5-1),得归 一化天线方向图(p154):
Fa
sin
Nd
sin
N
sin
d
sin

Fa(θ)称为阵列因子或阵因子。如果天线阵元不是向空间所有角 度均匀辐射的,方向图为Fe(θ),阵列方向图变为:
F Fa Fe
Fe(θ)称为阵元因子。
关于阵列天线的栅瓣
阵列因子图: 主瓣
栅瓣
栅瓣
-π/2
0
π/2
π
3π/2 2π
图5-2阵列因子图
主瓣
栅瓣
栅瓣
-π/2
0
π/2
π
3π/2 2π
图5-2阵列因子图
由图5-2可以看出,主瓣是我们感兴趣的,所有栅瓣应去掉。
不出现栅瓣的条件:
πd λ
ht e T
t T 2
11.失配加权
线性调频信号的包络是一个矩形,其经过频谱滤波器输出信号 的包络为sinc函数。见p124图4.13。最大副瓣为-13分贝。在实际 应用中,要求副瓣电平低于-30dB至-45dB。

雷达原理_第五章-雷达作用距离

雷达原理_第五章-雷达作用距离

UT
TK+1 tK+1
——满足检测性能(发现概率和虚警概率)时,检
波器输入端所需单个脉冲最小信噪比
Do
S N
omin
S
N Bo
omin
Er No
omin
5.2 最小可检测信号
2. 用检测因子表示雷达方程式
R max
4
PtG 2 2
4
S3 i min
4
EtGt22
43 KToDoFo
5.2 最小可检测信号
5.2 最小可检测信号
一、最小可检测信号 S i min
根据雷达作用距离,可确定检测目标信号所需的最 小输出信噪比以及接收机最小可检测信号功率。
SiminKToBnFoN Soo
min
5.2 最小可检测信号
二、最小可检测信噪比
(
S N
) o min
典型的雷达接收机和信号处理框图如图5.2所示, 一般
把检波器以前(中频放大器输出)的部分视为线性的, 中频滤
波器的特性近似匹配滤波器, 从而使中放输出端的信号噪
声比达到最大。
Si min kT0BnFn
S N omin=Do
匹配 接收 机
检波 器
n
检波 后 积累
图 5.2 接收信号处理框图
检测 装置
检测 门限
5.2 最小可检测信号
1.检测因子 D o
5.2 最小可检测信号
p(r)r2exp2r22 r0
(5.2.9)
此处r表示检波器输出端噪声包络的振幅值。可以看出: 包络振幅的概率密度函数是瑞利分布的。设置门限电平UT, 噪声包络电压超过门限电平的概率就是虚警概率Pfa, 它可 以由下式求出:

雷达原理第三版丁鹭飞精品PPT课件

雷达原理第三版丁鹭飞精品PPT课件

设雷达发射功率为Pt, 雷达天线的增益为Gt, 则在自由空间
工作时, 距雷达天线R远的目标处的功率密度S1为
S1
PtGt
4R2
(5.1.1)
目标受到发射电磁波的照射, 因其散射特性而将产生散射回波。
散射功率的大小显然和目标所在点的发射功率密度S1以及目标 的特性有关。用目标的散射截面积σ(其量纲是面积)来表征其散
Pr
Si min
PtAr2 42Rm4 ax
PtG 22 (4 )3 Rm4 ax
(5.1.7)
第 5 章 雷达作用距离

1
Rmax
PtAr2
42
Si
min
4
1
Rmax
PtG 22 (4 )3 Si min
4
(5.1.8) (5.1.9)
式(5.1.8)、(5.1.9)是雷达距离方程的两种基本形式, 它表明了作 用距离Rmax和雷达参数以及目标特性间的关系。
第 5 章 雷达作用距离
5.2 最小可检测信号
5.2.1 典型的雷达接收机和信号处理框图如图5.2所示, 一般把检波
器以前(中频放大器输出)的部分视为线性的, 中频滤波器的特性 近似匹配滤波器, 从而使中放输出端的信号噪声比达到最大。
第 5 章 雷达作用距离
Si min
kT0BnF
n
S N o min=Do
Pr
Ar S2
PtGtA (4R2 )2
(5.1.4)
第 5 章 雷达作用距离
由天线理论知道, 天线增益和有效面积之间有以下关系:
G
4A 2
式中λ为所用波长, 则接收回波功率可写成如下形式:
Pr
PtGtGr2 (4 )3 R4

雷达作用距离方程公式

雷达作用距离方程公式

雷达作用距离方程公式
雷达技术是一种广泛应用于现代军事、民用领域的无线电探测和测距技术。

而雷达作用距离方程公式是雷达技术中非常重要的一个数学公式,其作用是计算雷达探测目标距离的数学公式。

雷达作用距离方程公式可以用来计算雷达发射的电磁波向目标物体传播并返回的时间,以此推算出目标物体的距离。

根据雷达技术的原理,雷达发射器发射的电磁波信号会在空气中传播并遇到目标物体后反射回来,这个过程中电磁波信号会经历一段时间的传播和反射,最终返回雷达接收器。

雷达作用距离方程公式就是通过计算电磁波信号传播时间并乘以光速得出目标物体距离的数学公式。

具体来说,雷达作用距离方程公式可以表示为:
R = c × t / 2
其中,R表示目标距离,c表示光速,t表示电磁波从发射到反射返回所需的时间。

由于电磁波在空气中传播速度是光速的一半,因此公式中需要除以2才能得到目标距离。

需要注意的是,雷达作用距离方程公式只能计算出目标物体到雷达发
射器的距离,并不能确定目标物体的具体位置。

在实际应用中,常常需要根据多个雷达探测站的数据进行三角定位来确定目标物体的精确位置。

总之,雷达作用距离方程公式是雷达技术中非常重要的一个数学公式,可以用来计算雷达探测目标距离。

对于雷达技术的了解和应用,掌握这个数学公式非常有帮助。

雷达技术雷达作用距离

雷达技术雷达作用距离

24
5.2 最小可检测信号
检测因子Do / dB
20 Pfa = 10- 16
15
10
5 10- 2
0 10- 1
1010--1412
1100--180
10- 6
1100--
5 4
10- 3
虚警概率
Pd 0.9 90%
Pfa 1016 D0 17dB
-5
Pd Pfa
- 10
D0 Simin
p(v)
1
2
exp
v2
2 2
噪声 方差
高斯噪声包络检波后,包络振幅的概率密度函数是瑞利分布
p(r)
r
2
exp
r2
2
2
r0
21
5.2 最小可检测信号
虚警概率
Pfa
P(UT
r )
UT
r
2
exp
r2
2 2
dr
exp
UT2
2 2
检测门限
p (r)
UT 2 ln Pfa
0.6
Rmax1 300km,1 2, 2 40,
Rmax 2 km
26
5.3 脉冲积累对检测性能的改善
积累分为两种:检波前积累和检波后积累
相参积累 非相参积累
5.3.1 积累的效果
Rmax
PtGtGr 2 (4 )3 kT0BnFn
D0
1/ 4
脉冲积累的效果可以用检测因子D0的改变来表示。
检测因子
S N
o
D0
p fa , pd
16
5.2 最小可检测信号
多数现代雷达利用统计判决方法来实现信号检测,此时, 检 测目标信号所需的最小输出信噪比称之为检测因子

雷达原理课件第5章雷达作用距离

雷达原理课件第5章雷达作用距离

⎢⎣ 4πλ 2 S i min
⎤4 ⎥ ⎥⎦
(5.1.8)
程的两种形式。两式中 Rmax与λ1/2分别成反比 和正比。这是因为由于
当天线面积不变、波长
λ增加时天线增益下
降,导致作用距离减
1
Rmax
=
⎡ ⎢ ⎣
Pt G 2λ2σ (4π )3 Si min
⎤4 ⎥ ⎦
小;而当天线增益不 (5.1.9) 变,波长增大时要求的
天线面积亦相应增大, 有效面积增加,其结果
是作用距离加大。
§5.2 最小可检测信号
z 最 小 可 检 测 信 号 Simin=kT0BnFn(S/N)0min, 其 中:
z Fn为接收机的噪声系数; z Bn为噪声带宽; z T0为标准室温,一般取290K; z (S/N)0min为最小输出信噪比
1:存在目标时判为有目标,这是一 种正确判断,称为发现,其概率称为发现 概率
2:存在目标时判为无目标,这是错 误判断,称为漏报,其概率称为漏报概率
3:不存在目标时判为无目标,称为 正确不发现,其概率称为正确不发现概率
4:不存在目标时判为有目标,称为 虚警,这也是错误判断,其概率称为虚警 概率
§5.3 脉冲积累 对检测性能的改善
第五章
雷达作用距离
z 第一节 雷达方程 z 第二节 最小可检测信号 z 第三节 脉冲积累对检测性能的改善 z 第四节 目标截面积及其起伏特性 z 第五节 系统损耗 z 第六节 传播过程中各种因素的影响 z 第七节 雷达方程的几种形式
§5.1 雷达方程
1
这就是雷达距离方
R max
=
⎡ ⎢
Ptσ Ar2
z 引起损耗的因素包括:波导传输损耗、接 收机失配损耗、天线波束形状损耗、 操纵 员损耗、设备工作不完善损耗。

第5章 雷达作用距离

第5章  雷达作用距离

(5.1.7)
第 5 章 雷达作用距离 或
Rmax
PtAr2 42 Si min
1 4
(5.1.8)
1 4
Rmax
Pt G 2 2 ( 4 )3 Si min
(5.1.9)
式(5.1.8)、(5.1.9)是雷达距离方程的两种基本形式, 它表明了作
P2 S1
第 5 章 雷达作用距离
由于二次散射, 因而在雷达接收点处单位立体角内的散射功率PΔ

P2 P S1 4 4
据此, 又可定义雷达截面积σ为
返回接收机每单位立体 角内的回波功率 4 入射功率密度
σ定义为, 在远场条件(平面波照射的条件)下, 目标处每单位入射 功率密度在接收机处每单位立体角内产生的反射功率乘以4π。
(5.1.4)
第 5 章 雷达作用距离 由天线理论知道, 天线增益和有效面积之间有以下关系:
G
4A
2
式中λ为所用波长, 则接收回波功率可写成如下形式:
PtGtGr 2 Pr 3 4 (4 ) R
Pt At Ar Pr 42 R 4
关系式代入上二式即可得常用结果。
(5.1.5)
1/ 4
(5.2.6)
第 5 章 雷达作用距离
当用(5.2.4)式的方式, 用信号能量
Et Pt Pt dt
0

代替脉冲功率Pt, 用检测因子Do= (S/N)o (5.2.6)式时, 即可得到。 用检测因子Do表示的雷达方程为
min 替换雷达距离方程
Et Gt Ar Rmax ( 4 ) 2 kT0 Fn D0CB L
(5.2.2)

电子对抗第五章

电子对抗第五章

1/ 2
2. 修正侦察方程
考虑到雷达馈线的损耗、雷达发射天线非矩 形损失、侦察天线非矩形损失、侦察天线增益变 化引起的损失、雷达与侦察天线极化失配损失、 侦ห้องสมุดไป่ตู้馈线损耗等因素:
L
L
i 1
n
i
14.7 ~ 16.5dB
1/ 2
Pt G t G r Rr 2 0. 1L (4 ) Pr min 10
系统的截获概率和截获时间主要取决于前端的 截获概率和截获时间。 信号处理部分也影响它。
2
3. 侦察的距离优势
侦察视距
A Hr R B C Ha
R SR 4.1( H a H r )
侦察作用距离:
Pt Gt G r Rr 2 (4 ) Pr min
2

1/ 2
雷达作用距离:
Ra Pt Gt2 2 3 (4 ) Pr min
PTSS Af v 114dBm FR 10 lg 3.1f R2.5 2 2 G R FR
当 fR 2fV时
PTSS
Af v 114dBm FR 10 lg 3.1f V 2.5 2 2 G R FR

Pi , j
PWi PWj t PRIj PWi PWj t PRIj
i, j 1,2, , N ; i j
雷达i不重合其它雷达的概率为
Pimiss
j 1, j i
(1 P
N
i, j )
i 1,2, , N
6) 前端无丢失截获概率(前端截 获并且无重合丢失的概率

精选第5章雷达作用距离资料

精选第5章雷达作用距离资料
第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离
5.1 雷达方程 5.2 显小可检测信号 5.3 脉冲积累对检测性能的改善 5.4 目标截面积及其起伏特性 5.5 系统损耗 5.6 传播过程中各种因素的影响 5.7 雷达方程的几种形式
第 5 章 雷达作用距离
5.1 雷 达 方 程
5.1.1 基本雷达方程
P2
S1
第 5 章 雷达作用距离
立体角相关概念
一个锥面所围成的空间部分称为“立体角”。 在平面上定义一段弧微分S与其矢量半径r的比值为其对应的圆心
角记作dθ=ds/r;所以整个圆周对应的圆心角就是2π; 立体角是以锥的顶点为心,半径为1的球面被锥面所截得的面积
来度量的,度量单位称为“立体弧度”。与圆心角定义类似,定 义立体角为曲面上面积微元ds与其矢量半径的二次方的比值为此 面微元对应的立体角记作dΩ=ds/r^2;则闭合球面立体角是4π。
现信号检测, 在这种情况下, 检测目标信号所需的最小输出信
噪比称之为检测因子Do较合适, 即
D0


Er N0
o min


S N
o min
(5.2.5)
第 5 章 雷达作用距离
Si min
kT0BnF
n
S N o min =Do
匹配 接收机
检波器
检波后 积累
检测 装置
影响的程度。Pi min Si min kT0FBn M
雷达总是在噪声和其它干扰背景下检测目标的, 再加上复杂目 标的回波信号本身也是起伏的,故接收机输出的是随机量。 雷达作用距离也不是一个确定值而是统计值, 对于某雷达来讲, 不能简单地说它的作用距离是多少, 通常只在概率意义上讲, 当虚警概率(例如10-6)和发现概率(例如90%)给定时的作用距 离是多大。

雷达原理-第5章 雷达作用距离

雷达原理-第5章 雷达作用距离

第 5 章 雷达作用距离 5.2.3 检测性能和信噪比
1. 虚警概率Pfa

Pfa VT Pn (r)dr
通常加到接收机中频滤波器(或中频放大器)上的噪声是宽带高 斯噪声, 其概率密度函数由下式给出:
p(r)
1
2
exp


r2
2 2

第 5 章 雷达作用距离
高斯噪声通过窄带中频滤波器(其带宽远小于其中心频率)后加到 包络检波器, 根据随机噪声的数学分析可知,包络振幅的概率密度 函数是瑞利分布的
p(r)

r
2
exp

r2
2 2

r0
Pfa P(UT
r )
r
r2
UT

2
exp
2
2
dr
Pfa
P(UT
r )
UT
r
2
exp
r2
2 2
dr

exp

UT2
2 2

第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离
• 研究RCS的相关应用
• 民用: • 增大还是减小RCS? • 军用: • 增大还是减小RCS? • 增大RCS的方法:简单 • 减少RCS的方法:复杂
第 5 章 雷达作用距离
第 5 章 雷达作用距离Leabharlann P2=S1σ P2
P
S1 R
S1
P

P2
4

第五章 雷达作用距离-修改解读

第五章 雷达作用距离-修改解读
KT0BnFn
检波器
检波后积累
检测装置
► 信噪比表示的雷达方程
检测门限


灵敏度
可得,
识别系数M
min
作用距离
灵敏度
min
检测因子
在接收机匹配滤波器输出端(检波器输入端)测量的信号噪声 功率比值。表示检测目标信号所需的最小输出信噪比称为D 0
► D0表示的雷达方程
带宽校正因子
雷达各部分损耗 引入的损失系数
第五章 雷达作用距离
作用距离是雷达的重要性能指标之一,它决定了雷达 能在多大的距离上发现目标。 作用距离的大小取决于雷达本身的性能,其中有发射 机、接收系统、天线等分机参数,同时又和目标的性 质及环境因素有关。
第一节 雷达方程
雷达作用距离方程,表征雷达作用距离和发射机、接收系 §5.1.1 基本雷达方程 统、天线分机参数以及目标的性质、环境因素等的关系 距离R 处任一点的雷达发射信号功率密度: 考虑到定向天线增益G: 目标散射截面积设为σ,则其接收的功率为σS1 以目标为圆心,雷达处散射的功率密度:
第三节 积累对作用距离的改善
► 积累的作用:增加信号功率,提高检测性能 ► 积累的方法:相干积累,非相干积累
相干积累
在检波前完成,亦称检波前积累或中频 M个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的M倍 积累,相干积累要求信号间有严格的相 位关系,即信号是相干的。
非相干积累
M个脉冲的视频理想积累对信噪比的改善为原来的 M~M倍之间
§5.3.1 积累效果
► 相干积累
1
原因:信号功率增大M 2 倍,噪声功率增大M 倍
► 非相干积累
,
1
积累效率
► 积累对作用距离的改善

雷达原理教学课件—第五章 雷达作用距离

雷达原理教学课件—第五章 雷达作用距离

第五章 雷达作用距离
当Pr=Si min时的距离,称为雷达检测该目标 的最大作用距离
1/ 4
Rmax
PtG2 2
4
S 3 i min
或者
Rmax
Pt A2 4 2Si min
1/ 4
第五章 雷达作用距离
影响雷达作用距离的因素
信号功率/噪声
Rmax
PtG2 2
4
S 3 i min
也就是降低了检测因子,从而增加雷达作用距离
相参积累:
D0(M )
D0 (1) M
非相参积累:
D0' (M )
D0 (1) MM
D0 (M )
第五章 雷达作用距离
积累脉冲数的确定
当雷达天线机械扫描时, 可积累的脉冲数(收到的回波 脉冲数)取决于天线波束的扫描速度以及扫描平面上天线 波束的宽度。 可以用下面公式计算方位扫描雷达半功率 波束宽度内接收到的脉冲数N:
第五章 雷达作用距离
各向同性天线和定向天线的方向性图:
全向天线
定向天线
定向天线的增益
Pt
第五章 雷达作用距离 SINT
Pt
So
定义:在输入功率相同的条件下,天线在最大辐射方向上
的某一点的功率密度和理想的各向同性天线在同一处的功
率密度之比
G SINT SO
雷达辐射能量
第五章 雷达作用距离
全向天线:在距离天线R远处的功率密度等于辐射功率除
p(r)dr exp( UT2 )
UT
2 2
第五章 雷达作用距离
表征虚警大小的其它参数
1、虚警时间:虚假回波之间的平均时间间隔。
1 N
Tfa
lim

南京理工大学雷达原理课件第5章 雷达作用距离(6in1彩色)

南京理工大学雷达原理课件第5章 雷达作用距离(6in1彩色)

第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达方程•雷达作用距离–雷达能发现目标的距离–是一种统计平均意义上的估算和预测,因为•噪声是随机的•大部分目标特性是随机起伏的•工作环境难以预知:杂波、干扰、大气衰减•雷达系统存在误差和损耗–由雷达方程估算第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达方程•基本雷达方程推导–单基地雷达,理想无损耗自由空间,发射功率P t ,天线增益G t ,距离R 处的功率密度–目标有效反射面积σ,后向反射的功率(二次辐射功率)为–雷达接收天线收到的回波功率密度为2124R GP S P ttπσσ==22222)4(4R G P R P S t t πσπ==214R G P S t t π=第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达方程•基本雷达方程推导(续)–雷达天线接收的回波功率密度–雷达天线接收的回波功率–收发共用天线的单基地雷达–基本雷达方程2222)4(4R A G P A R P P rt t r r πσπ==24λπA G =42243224)4(R A P R G P P a t a t r λπσπσλ==minS P r ≥min22min 3224max 4)4(S A P S G P R at a t λπσπσλ==222(4)t t P G S R σπ=第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达方程•雷达方程的解读–用于雷达总体设计,根据技、战术指标估算并确定各分机设计参数–用于估算和研究雷达各参数对作用距离影响的程度,作为调整总体设计指标的依据–用雷达方程得到的雷达作用距离是一个统计值,不能简单地说雷达一定能看多远,通常只能在概率意义上讲, 当目标大小(例如σ = 2m 2)、虚警概率(例如P fa = 10-6)和发现概率(例如P d = 90%)给定时雷达的作用距离R 是多少公里第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇门限检测•门限检测–雷达检测信号的能力受同频段噪声电平限制,判断有无信号须根据某种统计最优准则–奈曼-皮尔逊准则:在给定SNR 和满足一定虚警概率的条件下,发现概率最大–门限检测:若信号包络超出某一预置门限,则认为有目标,否则认为没有目标第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇门限检测•四种概率–门限检测是一种统计检测,四种可能情况:•发现概率P d :有目标时判为有目标的概率•漏警概率P la :有目标时判为无目标的概率•不发现概率P an :无目标时判为无目标的概率•虚警概率P fa :无目标时判为有目标的概率–错误判断:P la 和P fa–相互关系:P d + P la = 1,P an + P fa = 1–雷达检测目标的性能由P d 和P fa 共同描述第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇门限检测•虚警概率和发现概率–噪声:0均值高斯分布,包络为瑞利分布–目标+噪声:包络为莱斯或广义瑞利分布–折中考虑:门限↓,P fa ↑,门限↑,P d ↓–掌握:SNR,P fa ,P d ,门限,四者的相互关系–恒虚警(概)率(CFAR )检测•自动调整电子门限,保证P fa 恒定第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇门限检测•虚警时间–出现虚假回波的平均时间间隔∑=∞→=NK KN fa T NT 11limBT T t TtP fa K K N K KNK Kfa 1)()(11===∑∑==平均平均第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度•确定接收机灵敏度–检测因子D 0:为获得所要求的P d 和P fa ,检测器输入端所要求的单脉冲SNR–单窄脉冲的脉冲雷达,无匹配滤波,无信号积累•接收机输出直接进入检测器D 0= (S o /N o )min •根据P d 和P fa 指标,D 0 可通过标准曲线图读取–接收机灵敏度S min = N i F 0D 0= kT 0B n F 0D 0第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度检测因子D o / d B单脉冲检测因子与发现概率和虚警概率的关系曲线图第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度•雷达接收信号的组成–目标:需要的电磁波反射,也称(目标)回波,如飞机、云雨、天体、舰船、山川、森林、陆地、建筑物、车辆、兵器、人员等–杂波:不需要的电磁波反射,如地面、海面、植被、山区、建筑物等–干扰:有源干扰(发射电磁波)、无源干扰–噪声:环境噪声、系统热噪声–目标、杂波、干扰属机会信号,不一定总是存在第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度•雷达接收信号的组成(续)–目标信号总是被淹没于(杂波+ 干扰)+ 噪声的背景中–杂波+ 干扰的强度往往超过目标信号的千万倍雷达经常面对的是微弱信号检测问题–注意:有时也将除目标外的所有不需要的信号成分(杂波、干扰、噪声)统称为噪声,例如检测时,而将目标回波简称为信号第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度•雷达信号处理–雷达信号处理作用•抑制杂波和干扰信号:多普勒处理,空间滤波•增强待测目标SNR :目标回波能量积累•提取目标参数:坐标、速度、特性–确定接收机灵敏度S min 时,通常假设•杂波和干扰能从多普勒或角度上与期望目标回波分离→暂不考虑干扰和杂波的影响•信号能量积累能无限接近最大的SNR 增益G SNR,max = B s T s = 有效信号带宽×有效积累时间第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度•信号积累提高接收机灵敏度–若P d 和P fa 一定,检测器接收端所需的D 0也一定•信号积累提高目标回波的SNR •要求接收机输出的(S o /N o )min 下降•接收机灵敏度提高S min = N i F 0(S o /N o )min = kT 0B n F 0D 0 /G sp第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇提高接收机灵敏度•相参积累–必须:相参系统,IQ 正交双通道处理,复信号–极限SNR 改善:雷达信号的有效时宽带宽积•脉内:脉冲压缩,匹配滤波,G mf ≤B s τ•脉间:脉冲串,多普勒滤波,G dp ≤N •阵列:数字波束形成,空域滤波,G bf ≤M•非相参积累–包络/视频累积,实信号,适用于快起伏目标–多脉冲非相参积累的SNR 改善:N ~ N 1/2第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达截面积•目标的雷达截面积–RCS :Radar Cross Section –目标的有效散射面积•在目标无损耗地向各方向均匀散射全部入射电磁功率的假设下,算出的垂直于散射传播方向的目标电磁面积(≠物理面积)–面积量纲,单位m 2,或dBsm–目标反射/散射电磁波的能力,目标特性–是波长、视角、极化及目标本身特性的函数光波:物理尺寸电磁波:电磁尺寸⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=)m (1)m (lg 10)dBsm (22σσ第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达截面积•目标的雷达截面积(续)–二次辐射:目标将入射电磁能量向空间辐射出去–视角函数:单基地雷达默认为后向散射RCS –直观定义:目标的后向散射雷达截面积σ=目标后向反射功率P 2/ 入射目标的功率密度S 1tP P R S P 22124πσ==第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达截面积•目标的雷达截面积(续)–目标RCS 反映目标本身特性,与目标距离无关–电磁理论定义:远场条件下222222||||lim 4lim 4t R t R E E R P P R ∞→∞→==ππσ思考:矛盾吗?–理想球体:完全导电+各向同性–从接收机角度,任意形状的目标与具有相同RCS 的理想球体没有区别任意目标的RCS 都能等效为一个理想球体的RCS第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达截面积•目标的雷达截面积(续)–理想球体RCS=πr 2散射方向垂面上的投影面积–复杂形状目标在各个方向的散射能力不同,需用不同的理想球体来等效–立体角功率密度=功率/(4π)–与目标等效的理想球体沿接收机方向的立体角回波功率密度P Δ=P 2 / (4π)–视角相关的RCS 定义:远场条件下入射功率密度功率密度接收机方向立体角回波ππσ441==ΔS P 第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达目标类型•雷达三维分辨单元–能区分两个目标的最小三维空间单元–三维分辨单元体积V •径向距离分辨ΔR = c τ/2•矩形天线波束水平距离分辨Δθ= RB θ俯仰距离分辨Δϕ= RB ϕ•任意天线波束波束立体角球面分辨ΔA = Ω R 2V = ΔΑ ·ΔR = Ω R 2c τ /2V = Δθ·Δϕ·ΔR = B θB ϕR 2c τ /2第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达目标类型•雷达目标类型–点目标•< 分辨单元的目标•例:远距离的飞机、导弹、行人、卫星…–大目标•> 分辨单元,形状不规则的目标•例:中近距离的舰船、楼房、火车…–分布目标•>> 分辨单元,具有某种统计特性的散射体集合•例:箔条、雨云、地面、海面…第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与波长的关系–任意目标的RCS 都能等效为一个理想球体的RCS –理想球体RCS ~ λ(投影截面周长= 2πr )•瑞利区:2πr << λ,σ ∝λ-4,绕射为主•光学区:2πr >> λ,σ →πr 2,后向散射为主•振荡区:2πr ≈λ,σ 减幅振荡,绕射+散射–常见简单点目标在光学区的RCS •圆球:πr 2•平板:4πA 2/λ2•曲面:πρ1ρ2振荡思考:和天线增益的关系?第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与波长的关系(续)理想金属球体第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与极化的关系–目标的散射特性通常与入射场的极化有关–目标截面形状与波的极化匹配,反射能量↑–目标散射常会改变入射波的极化方向–接收天线与散射波的极化同向,吸收能量最大–目标散射特性与极化的关系用散射矩阵描述⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡TV VV T H HV TVVH T H HH T V T H VV HV VH HH r V r H E E E E E E E E αααααααα 散射矩阵第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与视角的关系–实际目标形状复杂,RCS 是视角的复杂函数•目标截面的几何形状随视角变化→RCS 变化•复杂目标的RCS 是许多独立小散射单元RCS 的矢量和(思考:为什么?)–复杂目标各组成单元的散射相位随视角变化→矢量和随视角起伏很大,常达数十dB –设计时,统计平均代表特定类型目标的σ 值•目标不可控,实际视角及姿态不能精确预知•不同类型目标RCS 的起伏有一定的统计规律第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与视角的关系(续)dB5101520253035典型的飞机RCS λ= 10cm起伏范围:10 ~ 26dB第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与视角的关系(续)类型σ / m 2普通带翼导弹0.5小型单引擎飞机1小型歼击机或四座喷气机2大型歼击机6中型轰炸机或中型喷气客机20大型轰炸机或大型喷气客机40小船(艇)0.02 ~ 2巡逻艇10目标雷达截面积举例(微波波段)第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇决定目标散射特性的因素•目标RCS 与目标本身特性的关系–目标几何形状对观测方向RCS 的影响•例:圆锥体,锥顶RCS << 锥底RCS –目标表面涂层对散射RCS 的影响•例:厘米~分米波段,吸波材料↓后向散射–目标隐身措施•关键方向形状(如机头):其它方向未必隐身•吸波材料涂层:特定波段有效,昂贵,难修复–反隐身措施:多基地、天基、米波、mm 波…第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇目标起伏模型•目标起伏模型–实际目标的视角、特性等不能精确预知,随机起伏的目标RCS 需用统计模型来描述–常用概率密度函数描述目标RCS 的起伏特性•大型飞机:瑞利分布•导弹、卫星、船舶:对数正态分布–目标起伏类型•慢起伏:一次扫描内脉冲间回波起伏相关→脉冲间相位关系确定(可能未知)→相参•快起伏:脉冲之间回波起伏不相关→非相参第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇目标起伏模型•目标起伏模型(续)–经典施威林(Swerling )起伏模型,4型•Ⅰ型(慢起伏)与Ⅱ型(快起伏),瑞利分布适用:目标由大量独立同分布的散射单元组成•Ⅲ型(慢起伏)与Ⅳ型(快起伏)适用:目标由一个较大反射体和许多小反射体合成,或者一个大的反射体有小的方位变化•Ⅴ型(无起伏),只是方便比较–实际目标起伏特性介于慢起伏和快起伏之间第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇目标起伏模型•目标起伏模型(续)–自由度为2m 的χ2 分布起伏模型•适用:飞机、人造卫星…•施威林Ⅰ~Ⅴ型起伏模型都是其特例–对数正态(log-normal )分布起伏模型•适用:某些卫星、船舰、圆柱体平面…–莱斯(rice )分布起伏模型•适用:一个非起伏成分加许多小随机成分组成的多散射体模型…•参数合适时,近似χ2 分布第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇杂波特性•杂波概述–雷达接收到的不需要的电磁回波信号–对于离散目标,可能伴随的杂波包括:•面分布杂波:地杂波、海杂波•体分布杂波:气象杂波、箔条杂波…–注意:在许多应用场合,地物回波和海面回波是有用信号,如雷达成像、地图测绘、测高…–杂波常用后向散射系数σo 描述•面杂波:单位面积杂波RCS •体杂波:单位体积杂波RCS第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达作用距离•雷达方程的其它形式–考虑各种衰减和损耗L –用检测因子D 0代替灵敏度S min –考虑信号积累增益,信号处理增益G sp00min D F B kT S n =LD F B kT G P R n a t 0003224max )4(πσλ=LD F B kT G G P Rn a sp t 0003224max)4(πσλ=第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇雷达作用距离•雷达方程的其它形式(续)–用信号能量表示的雷达方程•考虑了信号积累增益•适用于各种复杂信号波形–脉冲雷达的雷达方程LD F kT GE L DF kTG T P LD F B kT G T B P LD F B kT G G P R a s a s t n a s s t n asp t 0003220003220003220003224max )4()4()4()4(πσλπσλπσλπσλ====LD F kT NG P L D F kT GE R a t a s 0003220003224max)4()4(πσλτπσλ==第5章雷达作用距离/eolenv/homepage/common/opencourse/2013年南京理工大学电光学院电子工程系许志勇系统损耗•系统损耗–实际雷达作用距离受各种损耗L ( > 1 ) 限制•波导传输损耗;接收机失配损耗;•天线波束形状损耗;积累不完善损耗•目标起伏损耗;操纵员损耗•设备工作不完善损耗–射频传输损耗(波导损耗)•发射机输出端到天线间波导引起的损失,与波导材料、工艺、工作状态及工作波长等有关。

第5章 雷达侦察作用距离与截获概率

第5章  雷达侦察作用距离与截获概率

M
RV
(5―1)
式中,γ为检波器的开路电压灵敏度;RV为检波器的 视频输出电阻。
图5―2 晶体视频接收机的典型方框图
由M和FV决定常数A:
4F 6 V A 10 KT0M2
(5―2)
式中,K为玻尔兹曼常数(1.38×10-23J/K);T0为环境 温度(一般取290K)。当信号与噪声同时作用于平方律检
波器时,其输出包含有噪声的自差拍分量、信号的自差拍
分量和信号与噪声的互差拍分量,其中信号的自差拍分量 作为接收机输出的视频信号,其余两部分均为接收机输出 的噪声。
图5―3 输入信号、噪声功率谱及放大器的幅频特性 (a)输入信号功率谱;(b)输入噪声功率谱;
(c)放大器的幅频特性
因此,检波输出的噪声功率谱F(f)由下式给出:
U n K C U ne U m K CU m e
切线信号灵敏度时的电压状态为
(5―10)
1 K C U ( UU ) ( U U ) (5―11) S n m n e m e 2 2
信号功率与其电压有效值之间具有如下关系:
R V Pn U m e R V Pm U S R V PS U
2 2 2 f W V 2 0f V P F ( f ) d f [ W f f P W ] V 0 RV S 0 0f V 0 2 R 2 V


类似于上述分析,其最终结果为
(5―18)
2 2 K K A f 2 C C V P K T F [ f K 2 f f f ( 1 ) ] W T S S 0 R V C RV V 22 2 4 G F R R
图5―1 切线信号灵敏度的示意图

雷达技术 第五章 雷达作用距离15-20

雷达技术 第五章 雷达作用距离15-20

Rmax
PG t t Gr 3 (4 ) kT B F D 0 n n 0
2 1/4
1/4
, D0
1/4
Pd 50%, Pfa 106 , D01 11dB Rmax1 1 D02 , Rmax 2 2 D01 Pd 90%, Pfa 1012 , D02 15.5dB Rmax1 300km, 1 2, 2 40,
第5章 雷达作用距离
5.1 雷达方程
5.2 最小可检测信号
5.3 脉冲积累对检测性能的改善
5.4 目标截面积及其起伏特性
5.5 系统损耗
5.6 传播过程中各种因素的影响
5.7 雷达方程的几种形式
1
研究雷达作用距离的实际意义

1.雷达方程能表示当雷达参数或环境特性发生
变化时对雷达作用距离变化的规律;
N
tK T
K 1 TK K 1 N K
1 B
(tK )平均 1 (TK )平均 T fa B
TK+ 1 tK+ 1
1 T fa lim N N
大or小?
T
K 1
N
K
虚警数
tK+ 2
噪声电压的包络
tK UT 门限电压
门限
n f 1 Pfa
噪声电压 平 均 值 时间
识别系数,目标检测
Si min kT0 Bn Fn D0
S 检测因子 D0 N o
p fa , pd
16
5.2 最小可检测信号
多数现代雷达利用统计判决方法来实现信号检测,此时, 检 测目标信号所需的最小输出信噪比称之为检测因子 (Detectability Factor)Do, 即

雷达对抗原理第5章 雷达侦察作用距离和截获概率

雷达对抗原理第5章 雷达侦察作用距离和截获概率

U s1 2U n U n s K 2 cU n e U n se
(5-7)
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率 信号功率与其电压具有如下关系:
U U
n se
ne
R V Pn s R V Pn

U s R V Ps
代入式(5-7),转换成功率关系, 可得
视放输出的信号功率Ps为
Ps

2
4RV
Ps20
(5-5)
噪声电压峰值与有效值之比为常数Kc(峰值系数)。假设有、 无信号时的噪声电压峰值分别为Un+s、Un,则噪声峰值与有 效值U(n+s)e、Une的关系分别为
Uns KcUnse
Un

KcUne
(5-6)
在切线灵敏度状态下的信号电压Us为
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率 图5-5 单个脉冲线性检波时检测概率和所需信噪比的关系曲线
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.2 侦察作用距离
5.2.1 侦察方程
在忽略大气传播衰减、系统损耗、地面和海面反射等因
素影响的情况下,假设雷达与雷达侦察机的相对位置和空间
波束互指,如图5-6所示,则经过侦察接收天线输出的雷达
图5-1 切线灵敏度示意图
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.1.2 P TSS的分析计算 侦察接收机对雷达信号的接收处理大部分是处于非匹配处理
状态,许多侦察接收机在检波前的带宽ΔfR远大于检波后的带宽 ΔfV,而且有些侦察接收机在检波前的增益严重不足,以至于视 频放大器的噪声对系统的影响不能忽略。因此不能直接采用窄带 接收机的灵敏度分析计算,需要另外推演侦察接收机在上述情况 下的PTSS,再将结果推广到其它情况。
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第五章雷达作用距离作用距离是雷达的重要性能指标之一,它决定了雷达能在多大的距离上发现目标。

作用距离的大小取决于雷达本身的性能,其中有发射机、接收系统、天线等分机参数,同时又和目标的性质及环境因素有关。

第一节雷达方程雷达作用距离方程,表征雷达作用距离和发射机、接收系统、天线分机参数以及目标的性质、环境因素等的关系距离R 处任一点的雷达发射信号功率密度:考虑到定向天线增益G:§5.1.1 基本雷达方程目标散射截面积设为σ,则其接收的功率为σS1以目标为圆心,雷达处散射的功率密度:雷达收到功率:Ar:雷达天线接收面积rr雷达接收到的回波功率反比于目标与雷达站间距离R的四次方►收发不同天线时►收发同天线时►收发不同天线时,最大作用距离►收发同天线时,最大作用距离雷达实际作用距离受目标后向散射截面积σ、S imin 、噪声和其他干扰的影响,具有不确定性,服从统计学规律。

当接收功率为接收机最小检测功率S imin时,可得:R max ∝1/λ2R max ∝λ2天线面积不变时,波长λ增加天线增益下降,R max 下降;天线增益不变时,波长λ增加要求天线面积增加,天线有效面积增加→R max 增加。

►总结:◆雷达方程虽然给出了作用距离和各参数间的定量关系,但由于未考虑设备的实际损耗和环境因素,且目标有效反射面积σ和最小可检测信号S imin不能准确预定,因此仅用来作估算的公式,考察各参数对作用距离的影响。

◆雷达在噪声和其他干扰背景下检测目标,同时,复杂目标的回波信号本身存在起伏,因此,接收机输出的是一个随机量。

雷达作用距离也不是一个确定值而是统计量,通常只在概率意义上讲,当虚警概率(如10-6)和发现概率(如90%)给定时的作用距离是多大。

§5.1.2 目标的雷达截面积►目标的雷达截面积定义:►实际测量:返回接收机每单位立体角内的回波功率在远场条件(平面波照射的条件)下,目标处每单位入射功率密度在接收机处的单位立体角内产生的反射功率乘以4π习题►设目标距离为R0,当标准金属圆球(截面积为σ)置于目标方向离雷达R0/2处时,目标回波的平均强度正好与金属球的回波强度相同,试求目标的雷达横截面积。

第二节最小可检测信号如果没有噪声,任何微弱的信号都能经任意放大后被检测到。

但雷达接收机的输出端,回波信号总是和噪声及其他干扰混杂在一起,信号放大的同时噪声也被放大,因此,噪声是限制微弱信号检测的基本因素,雷达检测能力实质上取决于信噪比。

►信噪比表示的雷达方程§5.2.1 最小可检测信噪比匹配接收机检波器检波后积累检测装置检测门限S imin KT 0B n F n D 0i由可得,min 则识别系数M 作用距离灵敏度在接收机匹配滤波器输出端(检波器输入端)测量的信号噪声功率比值。

表示检测目标信号所需的最小输出信噪比称为D 0 灵敏度min检测因子►D0表示的雷达方程带宽校正因子雷达各部分损耗引入的损失系数§5.2.2 门限检测►信号是否超出门限判断目标有无的四种情况发现:存在目标,判为目标-------Pd 漏报:存在目标,判为无目标------P la正确不发现:不存在目标,判为无目标--P an虚警:不存在目标,判为目标------P fa显然P d+P la=1,P an+P fa=1►检测准则门限检测采用奈曼-皮尔逊准则。

该准则要求在给定的信噪比条件下,在满足一定的虚警概率时的发现概率最大,或者漏警概率最小。

降低门限的缺点:只要有噪声存在,其尖峰超过门限电平的概率增加,虚警相应增加。

►接收检测系统方框图在中频部分对单个脉冲信号进行匹配滤波目的:提高输出信噪比检出信号包络对检波后的n 个脉冲进行加权积累将积累输出与某一门限电压比较匹配接收机检波器检波后积累检测装置检测门限S imin KT 0B n F n D 0i 输出包络超过门限,认为目标存在§5.2.2 检测性能和信噪比由:P d+P la=1,P an+P fa=1雷达信号的检测性能由其发现概率P d和虚警概率P fa定义►度函数:高斯噪声通过窄带中频滤波器(带宽<<噪声中心频率)后加到包络检波器,输出噪声电压包络振幅的概率密度函数:设置门限电平V T ,则P fa (噪声包络超过门限的面积)即虚警概率:当噪声分布函数一定时,虚警大小完全取决于门限►虚警总数:虚警时间:虚假回波(噪声超过门限)之间的平均间隔►振幅为A 的正弦信号同高斯噪声一起输入到中频滤波器设信号的频率是中频滤波器的中心频率f IF ,则包络检波器的输出包络的概率密度函数为:设置门限电平VT,发现概率Pd (r 超过门限的概率)为:式中结论:门限电平V T 一定时,发现概率P d 随信噪比增大而增大信噪比一定时,虚警概率P fa 越小(V T 越高),P d越小由:可知:虚警概率P fa 一定,门限电平V T随之确定►例:设要求虚警时间为100s,中频带宽为1MHz,求50%和90%发现概率所需的最小信噪比。

解:由可得P fa=10-8由图5.7可得50%90%习题►某雷达要求虚警时间为2 小时,接收机带宽为1MHz,求虚警概率。

若要求虚警时间大于10 小时,问门限电平V T/σ应取多少?►恒虚警虚警概率一定时,发现概率P d才随信噪比的增加而增加,因此检测系统要求虚警保持一个恒定的值;但随着噪声电压的变化,其包络振幅的概率密度可能会发生变化,导致一定门限值的虚警概率P fa发生变化,从而使得在给定信噪比下得不到所需的发现概率。

所以,噪声电平变化时,系统门限电平应相应变化以获得恒虚警。

第三节积累对作用距离的改善►积累的作用:增加信号功率,提高检测性能►积累的方法:相干积累,非相干积累相干积累非相干积累在检波前完成,亦称检波前积累或中频积累,相干积累要求信号间有严格的相位关系,即信号是相干的。

M个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的M倍M个脉冲的视频理想积累对信噪比的改善为原来的M~M倍之间§5.3.1 积累效果►相干积累1►非相干积累原因:信号功率增大M 2倍,噪声功率增大M 倍►积累效率1,►积累对作用距离的改善结论:由于积累降低了达到规定检测能力时对单个输入脉冲信噪比的要求,因此客观上提高了雷达的作用距离习题►某雷达波长,最小可检测信号,已知探测目标的有效反射面积;①求雷达的最大作用距离。

②若该雷达为相干脉冲体制雷达,其他条件不变时,10个等幅相参中频脉冲信号进行相参积累,如果作用距离要求不变,发射功率P t 可以降低为多少?由于M个等幅相参中频脉冲可以提高输出信噪比M 倍,则达到原来要求的作用距离只需原来发射功率的1/M。

§5.3.2 脉冲积累数的确定►搜索雷达►跟踪雷达n =10天线方位扫描速度半功率天线方位波束宽度目标的仰角脉冲重复频率当比值小于360°时才能严格应用此公式,实际应用中,建议小于90°时使用第四节目标截面积及其起伏特性隐身飞机的特点就是显著地减小了RCS 。

目前隐身飞机对微波雷达的RCS 减小了20dB~30dB目前主要的隐身方法:(1) 外形结构; (2) 吸波涂料; (3) 无源对消; (4) 有源对消►目标的雷达截面积返回接收机每单位立体角内的回波功率隐身技术►工程计算中把目标截面积视为常量,当观察运动目标时,对视角变化引起截面积大小变化,称为目标截面积起伏。

►Swerling起伏模型Swerling I型:慢起伏,瑞利分布Swerling II型:快起伏,瑞利分布Swerling III型:慢起伏Swerling IV型:快起伏第五节系统损耗实际工作的雷达系统总是有各种损耗的,这些损耗将降低雷达的实际作用距离,因此,在雷达中引入损耗这一修正量,用L 表示。

加在雷达方程的分母中,L 是大于1 的值,用正分贝表示。

雷达各部分损耗引入的损失系数影响系统损耗的原因►射频传输损耗►天线波束形状损失►叠加损失►设备不完善的损失►其它损失传输线采用波导,总损耗为3.5dB 。

通常,工作波长越短,损耗越大。

通常,扇形波束扫描的形状损失为1.6dB ,当二维扫描时取3.2dB 通常为1dB 。

第六节传播过程中各种因素的影响►电波在大气层传播时的衰减;►由大气层引起的电波折射;►由地面(海面)反射波和直接波的干涉效应,使天线方向图分裂成波瓣状。

§5.6.1 大气传播影响传播影响主要包括大气传播衰减和折射现象影响两方面►大气衰减当工作频率低于1GHz(L波段)时,大气衰减可忽略;当工作波长短于10cm(工作频率高于3GHz)时必须考虑;当工作频率高于10GHz后,频率越高,大气衰减越严重;毫米波段工作时,大气衰减十分严重;随着高度的增加,大气衰减减小。

工作频率升高,衰减增大;探测时仰角越大,衰减越小恶劣气候条件下大气中的雨雾对电磁波也会有衰减作用图5.19►改变雷达的测量距离,产生测距误差;引起仰角测量误差原因:大气成分随时间、地点而改变,且不同高度的空气的密度也不相同,大气密度随高度变化的结果使折射系数对高度增加而减小。

因此电磁波在正常大气下的传播折射常使电波射线向下弯曲。

►与大气折射系数n 随高度的变化率有关。

P159习题►假定要设计一部低空目标探测雷达,将雷达安装在海拔1000 米的山顶上,目标飞行高度100 米,则该雷达的作用距离选取多少为宜?§5.6.1 地面或水面反射对作用距离的影响►由于地面反射的影响,使雷达作用距离随目标的仰角呈周期性变化,地面反射的结果使天线方向图产生花瓣状。

第七节雷达方程的几种形式§5.7.1 二次雷达方程合作目标二次雷达目标上装有应答机(或信标),当应答机收到雷达信号后,发射一个应答信号,雷达接收机根据所收到的应答信号对目标进行检测和识别。

考虑到定向天线增益Gt:目标上应答机天线的有效面积为Ar’,则其接收的功率为:t引入关系式,可得:应答机上接收功率为:可得雷达最大作用距离:同理,雷达接收功率等于最小可检测信号功率,即时,可得应答机最大作用距离:当雷达和应答机收发共用天线,即时,为保证雷达能有效检测应答机的信号,必须满足:或实际上,二次雷达的作用距离由R’max和R max中较小者来确定习题§5.7.2 双基地雷达方程雷达发散机和接收机分置两处,其收发之间的距离R b较远设目标距离发射机R t,离接收机R r,则接收机收到回波功率P r为:双基地雷达距离方程为:§5.7.3 用信号能量表示的雷达方程由5.2.1,当信号为简单脉冲,且检波器输入端信噪比用检测因子表示时,雷达方程可表示为:由于检测因子可得能量形式的雷达方程:计入中频滤波器失配影响后:§5.7.4 搜索雷达方程设搜索空域立体角Ω,天线波束立体角β,扫描周期T f ,天线波束扫过点目标波束内驻留时间为T d ,则:天线波束立体角β和天线增益G关系为:式中:,,,§5.7.4 跟踪雷达方程跟踪雷达工作在跟踪状态时在t0时间内连续跟踪一个目标即当时:n由上式可见:要提高雷达跟踪距离,需要增大平均功率和天线有效面积的乘积,也要加大跟踪时间(脉冲积累时间)。

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