第四讲_雷达杂波ppt课件
电子对抗原理--雷达系统结构和工作原理 ppt课件
频率源分类
自激振荡源 晶体振荡器、腔体振荡器 介质振荡器、压控振荡器等 合成频率源
直接模拟式：对基准频率进行各种各样的 加减乘除 间接模拟式：利用模拟锁相环锁定VCO 来实现频率合成 直接数字式：使用数字技术完成频率和波 形的合成 间接数字式：由数字锁相环构成，包含数 字分频器和数字鉴相器
DBF系统的基本原理图
天线单元阵列 A/D变换器
接收模块 数字波束形成器
稀布阵雷达
VHF波段 发射1个圆阵（25个窄带全向发射天线，每个10KHz带宽，共250KHz） 接收1个圆阵，48个全向接收天线，带宽250KHz
RIAS* / SIAR** by Jaques Dorey (1986) – «Space Frequency »orthogonal coding
数字中频接收机原理框图
中频 信号 中频 滤波器
低通滤波、抽 取
cos(2f I nT )
A/D
I
低通滤波、抽 取
Q
sin( 2f I nT )
问题：上图有什么问题？
数字中频接收机原理框图
中频 信号 中频 滤波器
低通滤波、抽 取
cos(2f I nT )
A/D
I
低通滤波、抽 取
Q
sin(2f I nT )
大气吸收与频率的关系
大气天顶衰减与地面水汽密度的关系
斜路径大气衰减 f＝23.75GHz
发射电磁波
脉冲
目标反射电磁波
雷达系统 结构与工作原理
雷达系统结构和基本工作原理 频率综合器 发射机 天线 接收机 信号处理机 雷达终端 监控设备
雷达系统原理PPT课件
雷达系统原理
什么是雷达系统？
• 雷达是从天线发射称为微波的甚高频无线电波的导航设备。发射 的无线电波经过 目标（如其他船，浮标，小岛等）反射回来，并 通过相同的天线接受后转换为电 信号。再将这些电信号发送给显 示单元进行显示。雷达使在夜晚或大雾的情况下 发现视线以外的 目标成为可能，并可以使船避免一些潜在的危险。 由于天线发射 的同时在旋转，这样就使本船周边的情况便一目了然。 雷达发射 的微波信号被称为脉冲信号，发射和接收这些信号是交替进行的。 一次 360 度的旋转就有上千的脉冲信号被发射和接收。
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关于 SART雷达应答器
• 根据 GMDSS（全球遇险与安全系统）要求，IMO/SOLAS 类型的 船必须配备 SART。当船遇险时，SART 可以自动发出信号，所以 其他船或飞机就可以确定 遇险船的位置。若本船配备了波段的雷 达，并且 8 英里内有船遇险，SART 可以 指引雷达回波到遇险船。 该信号包括了 12 扫频，并在 9.2 到 9.5GHz 的频段传输。 根据距 离的不同，SART 具有 2 种扫频时间，由慢（7.5μs）到快(0.4μs) 扫描或反 之亦然。当接收到该信号时，屏幕上出现一条总长为 0.64 海里被 12 个点平均的 线。最近的 SART 的光点指示遇险船 的位置。当本船接近 SART 1 海里以内时， 雷达上显示快速闪烁 的扫描信号，并有一根单薄的线连接 12 个光点。
弱反射目标
• 目标反射的回波强度不仅取决于与目标间的距离，目标的高度或 尺寸，还要取决 于目标的材料和特性。具有低发射或入射角的目 标，如 FRP(纤维增强复合材料) 船和木制船发射的都不好。所以， 必须注意 FRP 船，木船或沙，沙洲，泥礁等 物体都是弱反射目 标。 由于与海岸线的距离等，本船在雷达图像上看起来比实际的 海岸线要远，当船周 围有弱反射目标时，应更加谨慎。
雷达海杂波概述
雷达海杂波概述Lewis B.Wetzel13.1 引言就一部正在任务的雷达而言，海外表对发射信号的后向散射经常严重地限制了其对舰船、飞机、导弹、导航浮标以及其他和海外表同在一个雷达分辨单元的目的的检测才干。
这些搅扰信号普通被称为海杂波或海外表回波。
由于海外表对雷达来说是一个静态的、不时变化的平面，因此对海杂波的看法不只要寻求一个适宜的模型来描画海外表的散射特性，而且还要深化了解陆地的复杂运动。
幸运的是，在遥感范围内，雷达和陆地学间的联络日益亲密，并已积聚了少量关于海外表散射，以及这些散射是如何与陆地变化相关的有用资料。
在各种雷达参数和环境要素的条件下，直接测量它们对雷达回波的影响，然后依照阅历来描画海杂波的特征似乎是一个复杂的效果。
与雷达或其任务配置相关的参数，如频率、极化方式、分辨单元尺寸和入射余角〔擦地角〕均可由实验者指定，但是环境要素那么全然不同。
这有两个缘由：首先，不清楚哪些环境要素重要。
例如，风速无疑会影响海杂波电平，但是舰船风速计读数和海杂波间的关系并不完全相符。
海外表的搅动形状〔海外表形状〕对海外表散射特性看起来似乎有很大的影响，但这仅是客观的量度，它与外地盛行的天气间的关系通常是不确定的。
其次，人们还发现，所测得的风速与其构成的海浪〔形成杂波的海浪〕有关，而空气和海外表的温度能影响这种关系。
可是，在过去海杂波测量的历史中，这些影响的重要性并没有失掉人们的注重，因此很少记载下空气和海外表的温度。
即使人们曾经看法到某个环境参数的重要性，但是要在实践的陆地条件下准确测量这个要素通常也是十分困难的。
并且要树立恣意一种具有实践意义的海杂波统计模型，还须从不冰封的陆地环境中搜集足够多的各种参数条件下的测量结果，这也遭到实践能够性和经费的限制。
因此，大家不用对海杂波某些特征定义的不完全感到惊讶。
在20世纪60年代末之前，绝大少数的海杂波数据都是从独立的实验中一小段一小段搜集起来的，它们的真实性通常不强或不片面〔可查阅以往的著作，如Long[1]，Skolnik[2]或Nathanson[3]〕。
第四讲雷达杂波.ppt
Vw/6－－以节表示的风速
f
2v
0.14 Vw
f－－频谱标准差
二. 海杂波频谱
例：X波段( = 3.2cm)，风速10节
f =43.75Hz
➢ 包络检波： ➢ 相参检波：
1 V 6 Vw
(实测)
V 0.14Vw
可见： f包络2 = 2f相参2
三. 气象杂波的频谱
➢ 四种主要因素决定
(一)风的切变，即风速随高度的梯度分布
a s 5.35qAZ (Hz)
一. 地物杂波
➢ 高斯型 ➢ 立方型
(一)高斯型
S(f )
PC 2f
exp
f2 2f2
f
,频2谱v 方差
，有经验公式
以米表示，Vw以节表示； v为速度标准差；PC为杂波功率
f 0.0066Vw1.261
一. 地物杂波
(二)立方型 (由Fishbein建立)
三. 海杂波
0=(f, 极化, , SS, 风向) SS－海情
➢ 实测所得规律 (一) 20°
400MHz f 50GHz -90dB 0 -30dB
例：t＝1s, =10, R=20浬, 得S0=105 m2 1× 10-4 m2 e 100 m2 范围极大！
(一) 20°
于f的某一函数。 ➢ 雨、雪、冰雹， Di大， 大=> e 大； ➢ 云层 Di小=> 小=> e 小。 ➢ 可查表
五. 鸟群杂波
e m 0
其中： ➢ m：雷达分辨单元中飞鸟数 ➢ 0 ：单个飞鸟的等效反射面， 0 可查表，用低于
1m2的dB表示
例： 0= -30dB，分辨单元中1000只鸟，可产生 1m2的等效反射面， e= 1m2
雷达基本工作原理课件
雷达的分类
01
脉冲雷达
发射脉冲信号，通过测量脉冲 信号往返时间计算目标距离。
02
连续波雷达
发射连续波信号，通过测量信 号频率变化计算目标距离和速
度。
03
合成孔径雷达
利用高速平台对目标区域进行 扫描，形成高分辨率的合成孔
径图像。
雷达的应用
军事侦察
利用雷达探测敌方军事目标，如飞机、 坦克等。
气象观测
指雷达在存在欺骗干扰的情况下，仍能正常工作并检测到目标的能力 ，通常由信号鉴别和抗干扰算法决定。
多目标处理能力
跟踪能力
指雷达在同一时间内能够跟踪的 目标数量，通常由数据处理能力 和硬件资源决定。
分辨能力
指雷达在同一时间内能够分辨的 目标数量，通常由信号处理算法 和天线波束宽度决定。
05
雷达技术的发展趋势
天线是雷达系统的辐射和接收单元，负责发射和接收电磁波。
波束形成是天线的重要技术，通过控制天线阵列的相位和幅度，形成具有特定形状 和方向的波束。
天线的性能指标包括方向图、增益、副瓣电平和极化方式等。
信号处理与数据处理
信号处理是雷达系统的关键技术之一，负责对接收到的回波信号进行处 理和分析。
数据处理负责对雷达系统获取的数据进行进一步的处理、分析和利用。
当目标相对于雷达移动时，反 射的电磁波频率会发生变化， 这种变化被雷达接收并转换为 目标的相对速度。
速度测量的精度受到多普勒效 应的影响，而分辨率则受到雷 达工作频率和采样率的影响。
03
雷达系统组成
发射机
发射机是雷达系统的核心组件之 一，负责产生高功率的射频信号
。
它通常包括振荡器、功率放大器 和调制器等组件，用于将低功率 信号放大并调制为所需的波形。
雷达基础知识：杂波
雷达基础知识：杂波
雷达中的“杂波”通常表示不需要的回波，包括来自地面及建筑物、海洋、雨雪天气、鸟群昆虫等。
虽然这些杂波功率有时会比目标的回波还要强的多，这就使得雷达对目标回波的检测产生了很大的检测困难。
通过天线主瓣进入雷达的杂波称为主瓣杂波，否则称为旁瓣杂波。
杂波通常是随机的，具有类似热噪声的特性。
由于杂波强度往往要比接收机内部噪声大，雷达在强杂波背景下检测目标的能力主要取决于信号杂波比(信杂比SCR)。
杂波通常在一定的空间范围内分布，其物理尺寸比雷达分辨单元要大的多，常分为两大类：面杂波和体杂波。
当然，也有“点”或离散的杂波，例如电视塔、建筑物等特殊结构。
说到“杂波”，你可能想到的就是如何去抑制它，去减少它在雷达回波中的分量，在很多情况是这样的。
但自然环境中的雷达回波并非都是不希望的，我们也可以加以利用。
例如，气象雷达和合成孔径雷达等。
云雨的反射对飞机雷达来说是不希望，但气象雷达喜欢，可以用来测量降雨率，提升天气预报的准确性。
地面上的后向散射杂波或许会干扰很多地面雷达和机载雷达，但是合成孔径雷达喜欢，通过对不同地物回波的分析，可以掌握大量的
信息。
因此，同一种自然环境的回波在一种应用中是不需要的杂波，而在另一种应用中可能就是提取的关键信号。
杂波与雷达目标的回波相似，杂波功率也可以用杂波散射截面积(RCS)来描述，杂波的平均RCS为：
杂波散射系数无量纲，它与雷达系统参数有关，例如雷达波长、极化特性，照射区域和照射方向等；地杂波还与地表面的参数有关，例如地面形状、粗糙度、覆盖层的复介电常数等；海杂波与风速、风向和海面蒸发等参数有关。
雷达原理课件
雷达原理课件雷达原理课件雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它广泛应用于军事、航空、气象等领域，为我们提供了无可替代的信息和数据。
本文将介绍雷达的原理和应用，并探讨其在现代社会中的重要性。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波的特性来实现目标的探测和测量。
它通过发射一束电磁波，然后接收并分析回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。
1. 发射电磁波雷达系统首先发射一束电磁波，通常是微波或无线电波。
这些电磁波会沿着直线传播，并在碰到目标时发生反射或散射。
2. 接收回波当发射的电磁波碰到目标时，它们会发生反射或散射，并返回雷达系统。
雷达接收器会接收到这些回波，并将其转化为电信号。
3. 分析回波接收到的电信号经过处理和分析，可以提取出目标的相关信息。
通过测量回波的时间延迟、频率变化和幅度变化等，雷达系统可以确定目标的位置、距离、速度等参数。
二、雷达的应用领域雷达技术在各个领域都有着广泛的应用，以下是几个常见的领域：1. 军事应用雷达在军事领域中起着至关重要的作用。
它可以用于目标探测、目标跟踪、导航、武器制导等方面。
雷达系统可以帮助军队实时监测敌方的动态，提供战场情报，为作战决策提供重要支持。
2. 航空导航雷达在航空领域中被广泛应用于飞行导航和空中交通管制。
它可以帮助飞行员确定飞机的位置和高度，避免与其他飞行器相撞。
雷达系统还可以监测天气变化，提供飞行安全的重要信息。
3. 气象预报雷达技术在气象领域中扮演着重要角色。
通过测量回波的强度和频率，雷达系统可以提供降水量、风速、云层高度等天气信息。
这对于气象预报和灾害预警非常关键。
4. 海洋勘测雷达在海洋领域中也有着广泛的应用。
它可以用于测量海洋表面的波浪、潮汐和海流等信息。
这对于海洋勘测、海上交通和海洋资源开发具有重要意义。
三、雷达在现代社会中的重要性雷达技术的发展和应用对于现代社会来说具有重要意义。
以下是几个方面的重要性：1. 安全保障雷达系统可以帮助保障国家的安全。
雷达信号处理PPT电子教案-第四讲雷达杂波
四. 箔条杂波的频谱
与气象杂波频谱的四项完全相同
v2 sheal2 + turb2 + beam2 + fall2 sheal = 0.42 K R EL K 6 米/ 秒 turb = 1.0 m/s (低于12000呎) = 0.7 m/s (高于12000呎) fall = 0.45 sin (m/s) beam = 0.42 V0 EL sin
(一)杂波类型
• 面杂波： 地、海 – 小俯角 – 大俯角
e 0S 0
0为面杂波单位面积的反射系数
俯仰角
入射角
擦地角(掠射角)
俯仰角、擦地角和入射角
R
h
ct/ 2
Y
ct sec(Y)/2
t c S R q sec 0 AZ 2
qAZ
杂波区 R RqAZ
总数 当箔条长度与/2无关系时， e迅速
§3 杂波频谱
影响杂波频谱的因素
• • • • 幅度起伏 天线扫掠 风速变化 鸟群飞翔速度等
例. 天线波束为高斯形， qAZ，转速a (弧度/秒)，则
a (Hz ) s 5 .35 q AZ
一. 地物杂波
高斯型 立方型
(一)高斯型
二. 地杂波强度
(三) 的影响
=0.5°～10°内， 0 > 10°， 0随 变化小
(四)f 的影响
较小时， 0随f 略有； 较大时， 0与f 无关
三. 海杂波
0=(f, 极化, , SS, 风向) SS－海情
实测所得规律 (一) 20°
400MHz f 50GHz -90dB 0 -30dB
：目前已发展了K分布等新分布。
杂波
谢谢观看
影响地杂波的因素有系统参数,包括波长、照射面积、照射方位角和俯仰角、极化方式，还有地物参数,包括 复介电常数、地面粗糙度、次表层或幅度衰减可忽略的深度覆盖面的不均匀性，雷达波能够透入地物和植被的表 层，因此,地物回波是表面散射和次表层再反射回波的合成，对田地和草地的衰减测量表明,植被不密时,绝大部 分回波来自地表顶层,次表层回波可忽略，与地杂波的散射特性相比,海杂波的散射特性有其特殊性,不仅会因海 情的不同而表现出不同的散射系数,而且海浪是运动的,即使对于固定的雷达平台,海浪也会表现出多谱勒展宽,而 且成片海杂波散射单元之间的相关性也比地杂波强。
在杂波性质的研究中,后向散射系数是一个重要和基础的概念,它是杂波特性分析中一个非常关键的指标。杂 波后向散射系数是指散射体表面反射特性和后向散射特性的乘积按空间范围(面积或体积)的归一化或平均（其中, 反射特性表明了既没有被表面吸收又不穿过表面的那一部分入射功率,而后向散射特性则表明沿入射角反向辐射的 那一部分反射功率)。或者说,后向散射系数就是单位面积(或体积)的平均雷达截面，与离散性的目标相比,对海 洋、陆地、大气等一类散射体来说,由于其具有延伸性!大面(体)积的特点,雷达截面就应该是平均意义上的，实 际上,对早期的低分辨力雷达而言,由于一个被照射的雷达分辨单元中可能包括了多个散射中心,这种将杂波散射 用面积或体积来平均的办法有着较强的物理背景;然而,对于许多现代高分辨力的雷达来说,它们能够发现杂波单 元中相当数量的非均匀结构,此时的杂波特性接近于单个点目标特性,因此,这样的做法不一定能较好地代表真实 的情况,换句话说,这就揭示了后向散射系数定义和使用中的局限性或前提:只有被雷达照射到的空间范围呈现均 一特性时,它才是一个十分精确的物理量，从而,我们就能使来自于一部雷达的归一化测量结果用于其它雷达，另 一方面,在大面积上,即使是在非高分辨条件下,也可能不是常数，在进行分析时,如果用单值的而又没有对整个情 况作出正确的解释,就会导致不正确的结果，由杂波的产生过程我们可以理解,是两种参数的函数，一是雷达设备 参数,如信号形式(脉冲宽度、波束宽度、极化、频率等)及入射角等:二是散射单元本身物理和结构等方面的参数, 如介电常数、几何特性等，各种雷达设备参数对杂波的影响,定性的描述和结论已比较充分,而定量的研究则有待 深入，的定义所指出的是按空间范围归一化的结果和决定于两种参数的特性,是我们在杂波性质研究中所必须把握 的两个基本观点，在杂波性质的研究中,后向散射系数是一个重要和基础的概念,它是杂波特性分析中一个非常关 键的指标，杂波后向散射系
雷达基本工作原理ppt课件
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
29
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
脉冲宽度越大，能量越大，作用距离越大
2 对最小作用距离的关系
固定距标圈 荧光屏边缘
10
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δ t: 往返于天线与目标的时间, C: 电磁波在空间传播速度3×108m/s。
R
=
1 C
×Δ
t
2
2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描.
11
2 雷达基本组成
微波传输线 发射脉冲
发射机
天线
回波 T/R
触发器
接收机
电源
测 (2)
无视线限制
测量目标参数 距离，方位，速度，航向...
导航 (1) 避碰
(2) 定位
7
雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动 船桥系统是未来主要的导航系统
8
1.3雷达考核内容
雷达结构及其工作原理 雷达影像失真的特点及其产生原因 影响雷达正常观测的诸要素 雷达测距/测方位 雷达定位与导航 雷达航标
28
5.1 工作波长对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
正常天气观测较小的物标时，3cm雷达的rmax要比10cm的大 雨雪天，则10cm雷达的rmax要比3cm雷达的大得多
2 对距离分辨率和测距精度的关系
工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短，有 利于缩短脉冲宽度，提高距离分辨率
雷达一些基本原理课件
雷达一些基本原理课件一、教学内容本节课的教学内容选自小学科学教材第四章《电磁世界》的第四节《雷达与无线电波》。
本节课主要介绍雷达的基本原理、工作方式及其在日常生活和科技领域中的应用。
二、教学目标1. 让学生了解雷达的基本原理，知道雷达是如何工作的。
2. 培养学生对电磁波的兴趣，提高学生运用科学知识解决实际问题的能力。
3. 通过对雷达的学习，培养学生热爱科学、勇于探索的精神。
三、教学难点与重点重点：雷达的基本原理及其在工作中的应用。
难点：雷达的工作原理示意图的绘制。
四、教具与学具准备教具：电脑、投影仪、雷达原理课件。
学具：笔记本、彩笔。
五、教学过程1. 实践情景引入：教师展示一段关于雷达在航空、航海等领域中的应用的视频，引导学生关注雷达的作用。
2. 知识讲解：教师通过雷达原理课件，讲解雷达的基本原理、工作方式及其在日常生活和科技领域中的应用。
3. 例题讲解：教师展示雷达工作原理示意图，讲解雷达是如何捕捉目标信息的。
4. 随堂练习：学生根据雷达工作原理示意图，尝试绘制一个简单的雷达工作过程。
5. 知识拓展：教师介绍雷达在现代战争中的应用，以及我国在雷达技术方面的发展。
六、板书设计雷达的基本原理1. 发射电磁波2. 反射电磁波3. 接收电磁波4. 解析信息七、作业设计1. 请根据雷达工作原理示意图，绘制一个简单的雷达工作过程。
答案：略2. 请列举两个你在生活中见到的雷达应用实例，并简要说明其作用。
答案：略八、课后反思及拓展延伸本节课通过讲解雷达的基本原理及其在日常生活和科技领域中的应用，使学生了解了雷达的重要性和作用。
在教学过程中，学生通过绘制雷达工作过程，提高了动手实践能力。
同时，通过对雷达在现代战争中的应用和我国在雷达技术方面的发展的了解，激发了学生的民族自豪感。
在课后拓展方面，教师可以引导学生进一步了解雷达在其他领域的应用，如气象、地质等，激发学生对科学的热爱和探索精神。
同时，教师还可以组织学生进行实地考察，参观雷达设施，让学生更加直观地了解雷达的工作原理和应用。
(完整版)04(雷达方程)
PT = 发射的峰值功率
G = 天线增益
σ = 目标的雷达散射截面积
λ= 波长
R = 雷达到目标的单程距离
Ls = 系统损耗
LA = 传播损耗
K = Bolzmann常数 （1.38 × 10-23 ） T0 = 290˚K
B = 带宽
F = 接收机噪声系数
点目标
分类
• 点目标：目标位于雷达的分辨单元内 • 低角度面目标：比雷达分辨单元大，擦地角小。其 雷达散射截面积正比于分辨单元内的面积。
X
'EL
R EL DEL
面目标干扰中的点目标
S
/ C(Low)
2 BCosG 0c3( AZ ) R
S
/ C(High)
4 CosG 0c3( AZ ) 3(EL) R2
S
/ C(Low)
2 BCosG 0c3( AZ ) R
MTI-I
S
/ C(High)
4 CosG 0c3( AZ ) 3(EL) R2
PT G22 GP
)3 PI LS LALGP S
I min
例题：如果最小检测信噪比为16dB，要使上例中的雷 达能发现10m2的目标，最大距离为多少？（a）利用 单个脉冲；（b）2048个脉冲
答案：28.8公里；176.8公里Fra bibliotek信噪比
空间增益/损失
S / I PTG2 GP 2 PI LS LALGP (4 )3 R4
积累时间由信号处理机或伺服带宽决定
NE PRF Td PRF / BS
S / NPC
PT G22 (4 )3 R4KT0BFLS LALGP
PRF BS Li
04(雷达方程)
十一, 十一,体目标和杂波的雷达方程
S / CV =
2π Bσ Deff ( AZ ) Deff ( EL ) ∑σ cλ 2 R 2
S / CV =
2π Bσ Deff ( AZ ) Deff ( EL ) ( MTI IV ) 4 ∑σ cλ 2 R 2
�
二,雷达方程概述
PT G λ σ S/N = 3 4 (4π ) R LS LA KT0 BF
2 2
PT = 发射的峰值功率 σ = 目标的雷达散射截面积 λ= 波长 Ls = 系统损耗 B = 带宽
G = 天线增益
R = 雷达到目标的单程距离 LA = 传播损耗 T0 = 290K F = 接收机噪声系数
PGσ AE t (4π R 2 ) 2
三,噪声中的点目标
PR PT Gσ AE S/I = = PI (4π ) 2 R 4 PI
PI = 系统接收功率处的干扰功率
λ2 AE = G 4π
PT G λ σ S/I = 3 4 (4π ) R PI
2 2
噪声中的点目标 考虑损耗
PT G 2 λ 2σ S/I = (4π )3 R 4 PI LS LA LGP
GP ( N ) NL = Li
积累损失
噪声中的点目标
观测能量和平均功率
B ≈ 1/ τ
PTτ N LG 2 λ 2σ S/N = (4π )3 R 4 KT0 FLS LA LGP Li W L G 2 λ 2σ S/N = (4π ) 3 R 4 KT0 FLS L A LGP Li
PAVGTD G 2 λ 2σ S/N = (4π )3 R 4 KT0 FLS LA LGP Li
积累时间由信号处理机或伺服带宽决定
《雷达导论概论》课件
雷达是一种广泛应用于多领域的无线电系统，通过发射和接收无线电波来探 测目标物体并获取相关信息。
雷达基线电波并接收其反射波来感知目标物体。
2
时延测量
雷达利用测量无线电信号的往返时间来计算目标物体与雷达之间的距离。
3
频率变化
雷达通过观察无线电波的频率变化来检测目标物体的速度。
脉冲雷达系统
发射脉冲
脉冲雷达系统通过发射短脉冲来探测目标并测量其回波。
脉冲压缩
脉冲雷达系统使用脉冲压缩技术来提高距离分辨率和目标检测能力。
脉冲多普勒
脉冲雷达系统利用脉冲多普勒技术来测量运动目标的速度和方向。
连续波雷达系统
连续波发射
连续波雷达系统通过持续发射连续波来探测目 标并测量其回波。
频率调制
1 增加功率
增加发射功率可以提 高雷达的最大探测范 围。
2 提高灵敏度
提高接收灵敏度可以 增加雷达对小目标的 探测能力。
3 减小目标截面积
减小目标的雷达截面 积可以降低探测距离。
雷达降频与运动目标
多普勒效应
雷达利用多普勒效应来检测运动目标的速度和 方向。
运动目标
雷达可以追踪运动目标并提供其位置和运动信 息。
速度测量
雷达信号处理可用于测量目标的速度和方 向。
距离测量
雷达信号处理可用于测量目标与雷达之间 的精确距离。
目标辨别
雷达信号处理可以帮助识别不同的目标类 型。
雷达系统杂波
雷达系统杂波包括来自不同来源的无用无线电信号，可能干扰目标信号导致误测和错误分析。
类型 云杂波 地面杂波 回波杂波
杂散辐射
描述 来自云层和降水的散射无线电波干扰。 来自地面反射的散射无线电波干扰。 来自雷达周围环境中的多次反射导致的杂 波。 来自雷达系统本身的散射无线电波干扰。
雷达一些基本原理ppt课件
通过电磁波传播、目标反射、接收处理等过程，推导出雷达方程的 具体形式。
雷达方程的意义
为雷达系统设计、性能分析和优化提供了理论依据，有助于指导雷 达系统的实际应用。
最小可检测信号计算
最小可检测信号的定义
在给定虚警概率和检测概率条件下，雷达系统能够检测到的最小 目标回波信号。
最小可检测信号的计算方法
根据雷达方程和噪声特性，通过理论计算或仿真实验确定最小可检 测信号的大小。
影响最小可检测信号的因素
包括雷达系统参数、目标特性、传播环境等，需要综合考虑各种因 素进行优化设计。
系统性能评估指标
探测距离
衡量雷达系统对远距离目标的 探测能力，与发射功率、天线 增益、目标反射截面等因素有
关。
分辨率
表征雷达系统区分相邻目标的 能力，包括距离分辨率、方位 分辨率和俯仰分辨率等。
02
电磁波与天线
电磁波特性与传播方式
电磁波基本特性
电磁波是一种横波，具有电场和 磁场分量，可以在真空中传播，
速度等于光速。
电磁波谱
电磁波谱包括无线电波、微波、红 外线、可见光、紫外线、X射线和 伽马射线等，不同波段的电磁波具 有不同的特性。
电磁波传播方式
电磁波传播方式包括直射、反射、 折射、衍射和散射等，这些传播方 式决定了雷达探测的基本原理。
雷达一些基本原理ppt课件
目录
பைடு நூலகம்
• 雷达概述 • 电磁波与天线 • 雷达信号处理 • 雷达测距测速原理 • 雷达方程与性能分析 • 现代雷达技术发展趋势
01
雷达概述
雷达定义与发展历程
雷达定义
利用电磁波的反射特性来探测目 标的位置、速度等信息的电子设 备。
雷达原理ppt课件
l 波形条件――信号调制参数在侦察设备的检 测能力之内。
雷达干扰的基本原理
雷达发射
传播
目标
雷达接收
空间
干扰机
雷达干扰的机理和途径：
l 破坏电波传播路径
l 产生干扰信号进入雷达接收机，破坏 目标检测
l 减小目标的雷达截面积
雷达对抗的主要技术特点
1) 宽频带、大视场 雷达侦察系统的频率覆盖范围为：10～40GHz， 75~140GHz 具备陆、海、空、天全空域、全方位、全高度 的对抗能力 2) 瞬时信号检测、测量和高速信号处理 适应传统脉冲雷达、捷变频雷达、低辐射雷达 信号的检测与识别能力，对雷达参数的测量实时 完成，信号的处理必须是高速实现。
雷达干扰的分类
按作用原理分 遮盖性干扰
在雷达接收机中，干扰与目标回波叠 加在一起，使雷达难以从中检测目标信 息。 欺骗性干扰 在雷达接收机中，干扰与目标回波难以 区分，以假乱真，使雷达不能正确检测 目标信息。
雷达干扰的分类
按雷达、目标、干扰机相对位置分
远距离支援干扰(SOJ)，干扰机远离目标，通过 辐射强干扰信号掩护目标，一般为遮盖性干扰，干 扰雷达旁瓣。
雷达 侦察 设备
干扰 决策
资源 管理
干扰 资源库
功率 合成
波束 形成
国外电子战装备技术发展现状与趋势
由于美国是当今世界最发达国家，其技术水平 代表了当今世界的最高水平，因此这里重点介绍 有关美国的电子战装备技术的发展现状与趋势。
美军“2010年联合设想”是其确定其装备技术 发展方向和未来高技术作战的基本出发点。以信 息技术为核心的高技术迅猛发展而引发的这场新 军事革命，将改变21世纪初叶的战场格局，并给 未来高技术局部战争带来深刻而深远的影响。为 了赢得高技术战争，迎接和推动新军事革命，美 国军方提出了“2010年联合设想”，为其武装部 队的发展，提供了作战标准，成为其三军设想的 基础。
雷达系统抗干扰技术ppt课件.ppt
多波束形成技术
减小主瓣干扰受影响范围
设置辅助天线与诱饵 降低雷达被精确定位的可能性
注：副瓣匿影：加装一个(或多个)辅助天线和接收机，通过将主天线信号与辅助天 线信号相减来对消旁瓣干扰信号。
雷达系统抗干扰技术
分类
抗干扰措施
主要作用
频率捷变
频率分集
频率域
宽带/超宽带雷达
（频率选择）
MTI、MTD、PD
雷达测速原理
依据多普勒效应，当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨 单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测 和跟踪目标。
雷达系统抗干扰技术
2 干扰分类
雷达面临的复杂电磁环境如下图，雷达要在如下众多干扰中将反射回来 的目标信号分离出来，这关系到雷达的生存和性能。
雷达系统抗干扰技术
分类
抗干扰措施
宽动态范围接收机（如对数接收机、线 性-对数接收机）
主要作用
电路抗干扰 瞬时自动增益控制电路 近程增益控制电路（STC）
抗饱和过载
“宽-限-窄”电路
注：“宽-限-窄”电路包括：宽带放大器、限幅器和窄带放大器，综合利用了频域和时域 抗干扰原理，多次“整削”宽带噪声调频干扰的能量，同时又充分保护目标回波信号能量 不受损失，可极大地改善系统信干比，从而极大地降低雷达虚警概率、提高发现概率。
3 雷达抗干扰技术
雷达抗干扰的主要目标是在与敌方电子干扰对抗中保证己方雷达任务 的顺利完成。
雷达抗干扰措施可分为两大类：（1）技术抗干扰措施；（2）战术抗 干扰措施。
技术抗干扰措施又可分为两类： 一类是使干扰不进入或少进入雷达接 收机中； 另一类是当干扰进入接收机后，利用目标回波和干扰的各自 特性，从干扰背景中提取目标信息。
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17
(二) > 20，或30 90
➢ 90
0 与极化无关(不同SS均成立)，即垂直下视时， 0 与
极化和SS无关
0V 0H
(中等海情以下)
(即<90 时)，
0V 0H
(高海情时)
➢ 较小时，即 20 30
0与风向关系密切，上风0>下风0 ，垂直风0最小 当 60，0 与风向关系小；
s
a 5.35qAZ
(Hz)
24
一. 地物杂波
➢ 高斯型 ➢ 立方型
(一)高斯型
S(f )
PC 2f
exp
f2 2f2
f
,频2谱v 方差
，有经验公式
以米表示，Vw以节表示； v为速度标准差；PC为杂波功率
f 0.0066Vw1.261
25
一. 地物杂波
(二)立方型 (由Fishbein建立)
(四)f 的影响
较小时， 0随f 略有； 较大时， 0与f 无关
14
三. 海杂波
0=(f, 极化, , SS, 风向) SS－海情
➢ 实测所得规律 (一) 20°
400MHz f 50GHz -90dB 0 -30dB
例：t＝1s, =10, R=20浬, 得S0=105 m2 1× 10-4 m2 e 100 m2 范围极大！
第四讲 雷达杂波
➢1、引言 ➢2、杂波强度 ➢3、杂波频谱 ➢4、杂波的幅度分布
1
➢杂波：是雷达在所处环境中所收到的一个 或一群不需要的反射回波。
➢注意：对某部雷达而言的杂波可能是另外 一部雷达的目标。
2
§1. 引言
➢为抗杂波必须研究杂波特性 ➢杂波分类
自然杂波：地、气象、海浪、鸟群等 人为杂波：箔条、角反射器、假弹头等
➢杂波三大特性
强度、频谱和幅度统计特性
3
§1. 引言
➢杂波的特点：有色、非平稳
– 空间分布上非均匀==>通过天线扫描==>时间 上的非平稳
– 各分辨单元本身杂波非平稳。因风速变化等 – 时间上有相关性，所以频谱宽度有限，为有色 – 杂波的若干特性主要靠实测来统计，并用数学
拟合法
4
§2. 杂波强度
15
(一) 20°
• f => 0 且0 f m，m =
3，f 2GHz, 1, SS 3级 0，f , , SS 时
• => 0 且0 n，n =
3， 1, f 2GHz, SS 3级 0， , f , SS 时
• SS一定， 0V > 0H 且当SS, , f 时，0VH= (0V － 0H )
22
六. 箔条杂波
➢ 当箔条长度正好为半波偶极子时，即长度=/2时， e= 0.18 2N，其中，N为雷达分辨单元中箔条 总数
➢ 当箔条长度与/2无关系时， e迅速
23
§3 杂波频谱
➢影响杂波频谱的因素
• 幅度起伏 • 天线扫掠 • 风速变化 • 鸟群飞翔速度等
例. 天线波束为高斯形， qAZ，转速a (弧度/秒)，则
• SS => 0 0 =
+10dB/SS
(低SS，低f)
0/SS
(高SS，高f)
16
三. 海杂波
(二) > 20，或30 90
准镜面区，0变化规律为
➢ ＝90
0 1/SS，且当SS=0时，0＝0max +10dB(对所有
f)
=> 0
➢ 60
0 SS，当 ，SS => 0
(一)地物类型是影响0的关键因素
沙漠、农田、山地、植被、城市， 0均各不相同
沙漠 －－> 城市 0 -45dB－－>-6dB (差40dB)
(二)极化方式的影响
小时， 垂直极化(V)比水平极化(H)的0 大 大时， 反之
13
二. 地杂波强度
(三) 的影响
=0.5°～10°内， 0 > 10°， 0随 变化小
90，0 与风向无关。 18
பைடு நூலகம் 四. 云雨杂波
e
4
R
2 q AZ EL
ct 2
体杂波
19
的表示方法一：
dB 93 40 log(fGHz 3) 17 log(r)
其中，r为降雨率，mm/hr，可查表。
20
的表示方法二：
= i
其中， ➢ i 为每一小质点的反射系数； ➢ i Di6 , (f)，即i正比于质点直径Di的六次方；也正比
S(f
)
1
P0 f
f
c
3
fc为特征频率，S(fc) = 0.5 P0。 P0为杂波功率。 fc与许多因素有关 ，由实测确定。
26
S(f)
1
fc=10
0.9
fc=20
fc=50 0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 f
一. 影响杂波强度的因素
(一)杂波类型
• 面杂波： 地、海
– 小俯角 – 大俯角
e 0 S0
0为面杂波单位面积的反射系数
5
俯仰角
入射角 擦地角(掠射角)
俯仰角、擦地角和入射角
6
h
R
ct/2
Y
ct sec(Y)/2
S0
RqAZ
ct 2
sec
R qAZ
杂波区 RqAZ
小俯仰角面杂波的分辨单元面积计算
于f的某一函数。 ➢ 雨、雪、冰雹， Di大， 大=> e 大； ➢ 云层 Di小=> 小=> e 小。 ➢ 可查表
21
五. 鸟群杂波
e m 0
其中： ➢ m：雷达分辨单元中飞鸟数 ➢ 0 ：单个飞鸟的等效反射面， 0 可查表，用低于
1m2的dB表示
例： 0= -30dB，分辨单元中1000只鸟，可产生 1m2的等效反射面， e= 1m2
杂波的立方谱结构示意图
27
二. 海杂波频谱
➢ 谱宽f ➢ 平均多普勒频移f0
(一) f0：与风速、浪高、极化方式有关 水平极化：f0取决于风速及浪高 垂直极化：f0仅取决于浪高
： f0 = (风速, 极化方式, 浪高)，可查曲线
9
ct/2
REL
S0
4
R 2ELqAZ
ct 2
RqAZ
体杂波分辨单元体积计算
10
(二)雷达参数
➢ 分辨单元S0 ：高分辨雷达， S0 => e ➢ 波长 (或频率f)
均与强度有关，后面介绍
➢ 极化方式
11
近掠入射区 0
平直区
近垂直入射区
0度
俯仰角
90度
0和俯仰角的依从关系
12
二. 地杂波强度
R－作用距离；qAZ和 EL为天线波束的方位
向和俯角向波瓣角；－天线俯仰角
7
RqAZ
S0 R2ELq AZ (sin )
Y R ELCSC(Y)
大俯仰角面杂波的分辨单元面积计算
R－作用距离；qAZ和 EL为天线波束的方位
向和俯角向波瓣角；－天线俯仰角
8
• 体杂波
气象、箔条等。
e S0
为体杂波单元的反射系数。