雷达 第二节 最大作用距离及其影响因素
雷达工作体制对作用距离的影响
J/ deg ; T 0 为标准噪声
温度 290 K; F n 为接收机噪声系数; L s 为系统损耗 ; L atm 为大气损耗。 在雷达方程的诸多参数中仅雷达最小可检测信噪 比 ( S /N ) m in 和接收机 噪声带宽 B n 与信号 形式相关 , 因此从这两个方面分析波形对雷达作用距离的影响。 1 2 匹配滤波 现代雷达普遍采用脉冲压缩的方式处理回波 , 雷 达单个脉冲的可检测信噪比由脉冲压缩后信号的最大
R m ax =
P tG t G r ( 4 ) ( kT 0B n )F n ( S /N ) m inL sL atm
3
式中, R m ax为相应于雷达最小可检测信噪比 ( S /N ) m in 的最大作用距离 ; P t 为雷达发射的峰值功率 ; 为雷 达工作波长 ; B n 为接收机噪声带宽; G t 和 G r 分别为 发射天线和接收天线的增益; 为目标雷达截面积 ; k 为玻耳兹曼常数 1 38 10
作用距离方程 ; 对比了步进频率 信号脉压后和单脉冲脉压信号相参积累后的作用距离 ; 借助 计算机仿真 对理论推 导结 果进行验证 。 关键词 线性调频 ; 步进频 ; 匹配滤 波 TN 957 51 文献标识码 A 文章编号 1007- 7820( 2011) 04- 085- 04 中图分类号
Effect of the R adar System on R adar R ange Zhang Junhu, i W ang K ai
2
1 4
( 16)
调频步进信号的脉压处理与上述步进频率信号的 脉压处理基本相同, 首先要对子脉冲进行脉冲压缩 , 形成粗分辨距离像 , 然后对这样一 串粗分辨距离 像 I FFT 得到高分辨距 离像。调频步进信号子脉冲的 作 用距离方程可以用式 ( 9) 表示 , 整体脉压后的作用距 离方程即式 ( 16)。
雷达 第二节 最大作用距离及其影响因素
• 3．一般的雾对雷达波的衰减较小，但能 见度为30 m的大雾对雷达波的衰减要比 中雨引起的衰减还要大。 • 4．大气中的云和雨雪，除了引起雷达波 衰减外，还将产生反射回波，扰乱屏幕 图像。其反射回波的强度除和雨雪的密 度、雨滴大小及云层的含水量大小等有 关外，还和雷达天线波束宽度 及脉冲宽 度等雷达技术参数有关。当雷达天线波 束宽度和脉冲宽度较宽时，雨雪和云的 反射回波强度将增大。
二、海面镜面反射对雷达最大 作用距离的影响
• 对海面低物标的探测能力，3 cm雷达要比10 cm雷达好。
• 若AB+BD-AD=2π*n rmax’=2 rmax • 若AB+BD-AD=π*(2n+1) rmax’=0 • 所以若存在镜面反射，作用距离有时为0， 有时等于无镜面放射的两倍；
三、海浪干扰杂波的影响
• 3．大风浪时，海浪回波密集而变成分布在扫描中心 周围的辉亮实体。如果是幅度较大的长涌，可在屏 上见到一条条浪涌回波。 • 4．海浪回波的强弱还和雷达的下述技术参数有关： 1)工作波长：3cm雷达波受海浪影响比10cm雷达波 要大近10倍。 2)波束的入射角：天线垂直波束越宽或天线高度越 高，则雷达波束对海浪的入射角越大，因而海浪回 波则越强。 3)雷达波的极化类型：若采用水平极化天线发射水 平极化波，则要比用垂直极化波时减少海浪反射 l／4～1／10。 4)脉冲宽度和水平波束宽度：这两者的宽度较宽时， 则海浪同时反射面积大，因而海浪回波也强。
• 3)从雷达方程中还可看出， rmax 与GA 和 λ 的平方根成正比。 • 4)除了上述雷达技术参数外，显然雷达作用 距离还受到雷达极限探测距离的限制
2．物标反射性能的影响
• 物标反射雷达波性能的强弱显然会影响雷达的最大作用距 离。通常物标反射雷达波性能的强弱可用目标有效散射面 积来表示。目标有效散射面积的定义是：将物标看成各向 同性的等效散射体，它以相对于雷达波方向的截面积 ， 0 吸收发射波能量并无损耗地向四周均匀散射，使得在天线 处的反射功率通量密度与由该物标实际反射时等同，则称 为该物标有效散射面积。它表示物标对雷达波的散射能力。 实际物标的反射性能(即有效散射面积)与物标的几何尺寸 大小、形状、表面结构、入射波方向、材料及雷达波工作 波长等因素有关。
雷达(幻灯片)(04)
一、影响因素（P79） 1 方位同步系统误差
第七节 测方位精度及其影响因素 (Bearing Accuracy)
边沿 扫描方向
扫描起点 (本船) O
真实距离 测量距离
岛 A
(c) 雷达图像
扫描线 C
CRT边缘
二、海面镜面反射(Sea Mirror Reflecton)的影响（P73）
r’max=2rmaxsin[（2πH1H2）/（rmaxλ）] 1）垂直波束分裂，低空目标时隐时现
2）r’max有时为零，有时为2rmax 3）最低波瓣离开海面，仰角θ=λ/（4H1） `
二、标准
利用固定距标圈和活动距标圈测量物标距离，
误差不能超过所用量程最大距离的1.5%或者70米 中较大的一个值。实际的测距误差还与干扰杂波 的强度、海况及使用者的技术有关。
三、操作注意（P79）： 1）调节好控钮 2）选好合适量程 3）核实测距装置精度 4）选择合适切点 5）选择合适顺序 6）选用宽的Δf、窄的τ 7）选择合适的目标
第八节 显示方式 一．相对运动（P.48）
1.H.U. RM(Head Up
Unstabilised Relative Motion) 1)图像特点: ①船首线指固定方位盘0度,测 得的方位是相对方位。
②本船前进时，扫描中心不动 ，物标作相对于本船的运动， 固定物标作与本船相等的速度 、相反的航向的运动。
t (Minimum Range)
r 1、定义（P75）：雷达清晰显示回波τ 的最近距离
2、影响它的因素 rmin1=c（τ+tr）/2
rmin2=hActgφ/2≈hActgkθv 弱回波时可为hActg（θv/2） 3、标准：
R
min1
雷达知识点总结
雷达知识点总结1.雷达的工作原理1 雷达测距原理超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象。
用发射机产生高频无线电脉冲波，用天线向外发射和接收无线电脉冲波，用显示器进行计时、计算、显示物标的距离，并用触发电路产生的触发脉冲使它们同步工作。
2 雷达测方位原理（1）利用超高频无线电波的空间直线传播；（2）雷达天线是一种定向型天线；（3）用方位扫描系统把天线的瞬时位置随时准确地送到显示器，使荧光屏上的扫描线和天线同步旋转，于是物标回波也就按它的实际方位显示在荧光屏上。
雷达基本组成（1）触发电路（Trigger Circuit）（2）作用：每隔一定的时间产生一个作用时间很短的尖脉冲（触发脉冲），分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。
（3）（4）发射机（Transmitter）（5）作用：在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率高频的脉冲信号（射频脉冲），经波导馈线送入天线向外发射。
参数：X波段：9300MHz—9500MHz （波长3cm）S波段：2900MHz—3100MHz （波长10cm）（6）天线（Scanner; Antenna）（7）作用：把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。
参数：顺时针匀速旋转，转速：15—30r/min（8）（9）接收机（Receiver）作用：将天线接收到的超高频回波信号放大，变频（变成中频）后，再放大、检波，变成显示器可以显示的视频回波信号。
（5）收发开关（T-R Switch）作用：在发射时自动关闭接收机入口，让大功率射频脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机；在发射结束后，能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机，同时关闭发射机通路。
（6）显示器（Display）作用：传统的PPI显示器在触发脉冲的控制下产生一条径向的距离扫描线，用来计时、计算物标回波的距离，同时这条扫描线由方位扫描系统带动天线同步旋转。
《雷达作用距离》PPT课件
D0
Er N0
o min
S N
o min
(5.2.5)
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
检测门限
Si min
kT0 Bn Fn
S N
o min
Pr
Simin
Pt Ar2
4
2
R4 max
Pt G 2 2
(4
)3
R4 max
Do是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, 如图5.2所示。检测因子Do就是满足所需检测性能(以检测概 率Pd和虚警概率Pfa表征)时, 在检波器输入端单个脉冲所需要达到的 最小信号噪声功率比值。
将(5.2.3)式代入(5.1.8)式, (5.1.9)式即可获得用(S/N)o min表示的距离方
程,
1/4
1/ 4
Rmax
PtG2 2
(4
)3
kT0
Bn
Fn
S N
o min
Pt Ar2
4 2kT0Bn Fn
S N
o min
(5.2.6)
当用(5.2.4)式的方式, 用信号能量
从一个简单的矩形脉冲波形来看：
若其宽度为τ、信号功率为S, 则接收信号能量Er=Sτ; 噪声功率N和噪声功率谱密度 No之间的关系为N=NoBn。Bn为接收机噪声带宽, 一般情况下可认为Bn≈1/τ。这样可 得到信号噪声功率比的表达式如下:
S S S Er
N N0Bn N0 N0
(5.2.4)
S1
PtGt
4R2
(5.1.1)
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--第5章
4、跟踪雷达方程
1/ 4
Rmax
M=1
M=5
M=10
M=20
M=50
M=100
M=200
M=1000
§5.4 系统损耗
雷达方程：
Rmax = [ ( 4π )3 KT B F D C L ]
0 n n 0 B
Pt Gt G r σλ 2
1 4
其中，L表示雷达个部分损耗引入的损失 系数，L大于1，用正分贝数来表示。 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。
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
二 地面或水面反射 对作用距离的影响
地面或水面的反射是雷达电波在非自由 空间传播时的一个最主要影响。
作业一 某雷达系统，已知： Pt=100Kw，τ=2μS，fr=400Hz，fc=10GHz，φA=1.2m， θ0.5=2°，收发共用天线，天线扫描速度νt=6转/分钟， Simin=-107dBm ， 噪 声 系 数 Fn=1.5 ， 接 收 机 失 配 损 失 Cb=0.56dB，雷达总的损耗L=3.5+1.6+2=7.1dB，求： 〈1〉理想无耗最大作用距离； 〈2〉当雷达仰角为5°时，最多可能的脉冲积累数； 〈3〉考虑失配损失和损耗时，雷达的最大作用距离； 〈4〉当电波衰减系数δ=0.01dB/km时的雷达最大作用距离 ，并估计现在大约是什么样的气象条件？ 〈5〉当Pf=10e-3时，检测概率Pd=? 〈6〉计算M=20个脉冲相参积累后的检测性能； 〈7〉当Pf=10e-8，Pd=0.999，M=20，距离可增大到多少；
二次雷达作用距离及影响因素分析
二次雷达覆盖范围及影响因素分析民航吉林空管分局 梁志国 严浩 文敏 马纯清1 引言航管二次雷达对保证民航飞机安全飞行、航班正常、提高空中交通管制效率具有重要的作用。
二次雷达覆盖范围是一项重要指标，这涉及到雷达设备的各项指标(如雷达天线增益、发射机发射功率、接收机带宽、接收机噪声系数等指标)的确定、准确合理的选址、规划和布局。
影响雷达实际作用距离的外界因素是非常复杂的，雷达的探测性能要受到雷达站选址和气候等多种因素的影响。
本文系统的研究了二次雷达辐射信号作用距离以及影响因素、空域覆盖问题。
2 理想条件下二次雷达覆盖范围分析二次雷达覆盖范围由二次雷达的作用距离决定。
二次雷达探测飞机需要询问信号能够有效的到达飞机应答机天线，飞机的应答信号能够有效的到达雷达天线。
询问距离要想达到最大，条件就是询问信号到达飞机时的功率刚刚好等于飞机应答机最小可检测信号。
询问信号作用距离的公式为2/1min I I I I Imax 4⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡''=P G G P R πλ，其中，I λ为询问信号波长，这里为0.291m ，I P 为询问信号功率，典型值为2000瓦，I G 为询问信号增益，典型值为27dB ，即天线增益为501，'I G 为应答机天线的接收增益，因为应答机天线为全向天线，所以天线增益为1，'min P 为应答机的灵敏度，即最小可检测信号，典型值为-71dBm ，即79.4×10-12w 。
经计算可以得到询问信号的最大作用距离为2600km 。
应答信号到达雷达的距离达到最大的条件是应答信号到达雷达天线的功率刚刚好等于二次雷达最小可检测信号，应答信号作用距离的公式为2/1min R R R R Rmax 4⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡''=P G G P R πλ，R λ为应答信号波长，0.275m ，'R P 为应答信号功率，典型值为251W,24dBW ，R G 为雷达接收增益，27dB ，'R G 为应答频率应答机天线增益，min P 为二次雷达最小可检测功率，典型值为-85dBm ，即3.16×10-12。
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
(完整word版)航海雷达解答题全
周二晚上六点,船舶原理,A105周三早上十点，航海雷达，G105，晚上六点,英语阅读与写作,A1071。
试述雷达测距、测方位原理利用电磁波特性：直线传播（微波波段) 匀速传播（同一媒质中)反射特性（在任何两种媒质的边界面）测距：通过无线电信号往返时间的精确测量，并在雷达显示器内设置一个计时系统实现测距. 公式:s=（c*Δt)/2物理量：s物标离天线的距离；c电磁波在空间的传播速度，c=300m/us；Δt无线电波往返于雷达天线与物标之间的时间示意图:测方位:在天线缓慢旋转时测量反射信号的最大幅度,即当在某个方向收到物标回波时,只需记下此时的天线方向就可知道物标的方向了.2.试画出船用雷达基本组成框图,并说明各部分的作用框图：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)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。
3）发收开关：发射时；将发射机与天线接通,并将天线与接收机断开.接收时；将发射机与天线断开，并将天线与接收机接通。
4）天线：把发射机送来的微波能量聚成细束朝一个方向发射出去,同时只接收从该方向反射的回波。
5）接收机：将天线送来的回波信号，进行混频、放大、检波处理.得到表示目标大小的视频信号。
6）显示器:在屏上扫描出一条径向亮线，用径向亮线上的加亮点或线段，来显示目标的距离，该扫描亮线随天线同步转动，扫描亮线与0°刻度线用来显示目标的方位。
7）雷达电源设备：把各种船电变换成雷达所需的具有一定频率、功率和电压的专用电源。
3。
发射机由哪些部分组成?各部分作用是什么？⑴触发脉冲产生器:相当于时钟电路，使雷达各部分同步工作。
⑵调制器及预调制器：触发脉冲一到，预调制器输出具有一定宽度、一定幅度的正极性矩形控制脉冲去控制调制器，使调制器产生具有一定宽度、一定幅度的负极性高压矩形脉冲加到磁控管的阴极。
2014第5章雷达作用距离
1
S Simin FkT0 Bn o N o min
Rmax
2 2 PG 2 2 4 4 PG t t 3 3 (4 ) Si min (4 ) kT0 Bn Fn ( S N )o min
1
5
灵敏度
，
即，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。 导电良好、各向同性的金属球，其σ为几何投影面积。 外形复杂的实际目标，不同照射方向有不同的σ值。
解： Pr
(4 )3 R0 2
2 2 PG t
4
2 2 PG t t (4 )3 R04
11
恒虚警
虚警概率一定时，发现概率Pd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Pfa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。
2 2
1 4
1 4
E S S S r N N 0 Bn N 0 N 0
检测因子
噪声功率谱密度
E S r N o min N 0 o min
Rmax
2 2 4 4 PG Pt A2 t 3 2 (4 ) kT0 Bn Fn D0 4 kT0 Bn Fn D0
1
1
E S D0 r N o min N 0 o min
检测目标信号所需的最小输出信噪比
能量形式的雷达方程
Et G Pt A Rmax 3 2 (4 ) kT0 Fn D0 4 kT0 Bn Fn D0
经典雷达资料-第2章--雷达距离估算
经典雷达资料-第2章--雷达距离估算第2章雷达距离估算Lamont V. Blake2.1 引言对于自由空间中特定目标的检测（该目标的检测受热噪声的限制），雷达最大作用距离估算的基本物理机理从雷达出现起就为人所熟知。
本章的术语自由空间指以雷达为球心、半径远远延伸到目标之外的球形空域内仅有雷达和目标。
本章采用的自由空间定义对具体的雷达而言是相当准确的，而通用定义是冗长的，且用处不大。
该定义还暗示，自由空间内可被检测的雷达频率电磁波除了来源于雷达自身的辐射外，仅来自于自然界热或准热噪声源，如2.5节所述。
尽管上述的条件是不可能完全实现的，但是它接近许多雷达的实际环境。
在许多非自由空间和完全非热噪声的背景下，估算问题要复杂得多。
这些在早期分析中没有考虑到的复杂性也是由接收系统电路的信号和噪声关系的改变（信号处理）引起的。
在本章中将给出自由空间方程，讨论基本的信号处理，以及考虑一些十分重要的非自由空间环第2章雷达距离估算·19·境下的方程和信号处理。
另外还将考虑一些常见非热噪声的影响。
虽然不可能涉及所有可能的雷达环境，但是本章所叙述的方法将简要地说明那些适合于未考虑到的环境和条件的必然方法的一般性质。
一些要求采用特定分析的专用雷达将在后面章节中叙述。
定义雷达作用距离方程包含许多雷达系统及其环境的参数，其中一些参数的定义是相互依赖的。
正如2.3节所讨论的，某些定义含有人为因素，不同作者使用不同的作用距离方程因子定义是常见的。
当然，若存在被广泛接受的定义，则采用该定义。
但更重要的是，虽然某些定义允许一定的随意性，但是一旦一个距离方程因子采用特定的定义，则一个或更多的其他因子的定义将不再具有随意性。
例如，脉冲雷达的脉冲功率和脉冲宽度的定义各自均具有很大的随意性，但是一旦任何一个定义被确定，那么另一个定义将由限制条件决定，即脉冲功率与脉冲宽度的乘积必须等于脉冲能量。
在本章中将给出一套定义，该定义遵循上述准则，并已被权威组织采纳。
雷达作用距离
10 000
1a 0.5 a
1000
30 d
门限一定时，带宽越
14 d 7d
宽，虚警时间越小；
100
3d
2d
1d
10
带宽一定时，门限越
12 h
高，虚警时间越大，
1
1h
虚警概率越小。
0.1 89
15 min
10 11 12 13 14 15
(U
2 T
/
22)
/
dB
Radar principles
② 虚警总数：表示在平均虚警时间内所有 可能出现的虚警总数。
4
S2 min
4
② 目标的雷达散射截面积σ
③ 最小可检测信号功率 Smin
Radar principles
目标的雷达散射截面积 (Radar Cross Section, 简称RCS)
P2
S1
P2 S1
P
P2
4
S1 4
4
P S1
返回接收机每单位立体角的回波功率
n
S N o min ＝Do
匹配 接收机
检波器
检波后 积累
检测 装置
检测门限
S N
o m in
S N 0 Bn
S
N0
Er N0
o m in
D0 检测因子
用检测因子表示的雷达方程
Radar principles
1/4
1/ 4
Rmax
i
4
S1A1 /(4 )
第五章 雷达作用距离-修改解读
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
由
则
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
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
第三章使用性能及其影响因素1--大连海事大学选修课-雷达与雷达模拟器
目标反射特性的影响：
• 3）目标尺寸：面积大， 回波强。 – ①宽度： • a.小于水平波束宽 度，回波强度随宽 度成正比。 • b.大于水平波束宽 度，回波强度与各 段目标特性有关。 – ②高度：越高回波越 强，但要看坡度，高 山不一定有强回波。 – ③深度：雷达不能 “感觉”深度。
侧视图
俯视图
目标反射特性的影响：
• 4）目标材料：反射能力取决于基本电特 性。金属好，海水较好，木、冰差。 • 5）目标有效散射面积（雷达横截面积）： 表示对入射波的散射能力。大好。有效 散射面积与波长有关。
海面反射的影响
(1) 镜面 • 到达物标有直射波和海面反射波，两者互相作用造成雷达 波束在垂直方向上的分裂现象。回波将时隐时现。 • 最低波瓣仰角 q
技术指标的影响：
• 10）通频带宽度f0.707： – ①宽：距离分辨力、测距精度高；图象清晰。 – ②窄：最大作用距离远。 • 11）天线转速n： – ①高：图象完整；海浪干扰小；有利识别观测高速 目标。 – ②低：最大作用距离远。 • 12）天线极化类型： – ①水平极化：海浪干扰小，海面目标反射强。 – ②垂直极化：雨雪干扰小。 – ③圆极化：雨雪干扰很小；对称性目标回波减弱。
1. 正常辐射 2. 超折射 3. 次折射
次折射 正常辐射
超折射和次折射
超折射
§3.2 最大作用距离及其影响因素
在一定的电波传播条件下，雷达对某特定物标探 测的最大距离。表示雷达探测远距离目标的能力
影响因素 1、技术指标： 2、目标反射特性： 3、海面反射： 4、外界杂波干扰： 5、大气传播衰减：
§3.6测距精度及其影响因素
一、影响因素
1、同步误差 ：扫描开始与天线发射时刻不一致 2、固标和活标不准确： 3、扫描锯齿波的非线性：荧光屏上同样距离对应的时间不同 4、光点尺寸：越大越差 5、天线高度：越高越差 6、目标回波闪烁：
雷达最大作用距离公式
雷达最大作用距离公式
雷达最大作用距离公式是指在一定雷达功率和天线增益条件下，雷达能够探测到的最远距离。
其公式为：
Rmax = √(Pt * Gt * Gr * σ) / (4π * Pr * L) 其中，Rmax表示最大作用距离；Pt表示雷达发射功率；Gt表示雷达发射天线增益；Gr表示雷达接收天线增益；σ表示目标的雷达散射截面；Pr表示雷达接收功率；L表示信号路径损耗。
由此可见，雷达最大作用距离与雷达功率、天线增益、目标雷达散射截面等因素密切相关。
在实际应用中，需要根据具体情况确定这些参数，从而计算出雷达的最大作用距离。
- 1 -。
- 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)。
(3)圆柱形物体
• 像烟囱、煤气罐、系船浮筒这类圆柱形 物标，则其水平方向的影响与球体相似， 垂直方向的影响则和平板一样；
(4)锥体
• 像灯塔、教堂尖顶及锥形浮标这类锥形 物标的反射性能很差，只有当射束于母 线垂直时，效果与圆柱相同。
.
.
.
.
3)物标材料的影响
• 物标的材料不同，其回波强度也不同。物标反 射强弱可用反射系数表示。反射系数是指反射 能量与入射能量的比值，反射系数取决于物标 材料的基本电特性，导电性能好的材料其雷达 波的反射系数也高。金属比非金属的反射强， 木质及玻璃钢的放射性能较差。
4)工作波长对反射性能的影响
• 目标的有效散射面积与雷达波长有关。对于尺 寸比雷达波长小很多的目标(如雨、雪)来说， 其有效散射面积与波长的4次方成反比，故3cm 雷达的雨雪干扰要比10cm雷达强得多。
• 其特点是：
• 1．水蒸汽对3 cm雷达波的衰减比lO cm雷 达波大10倍多。
• 2．雨对雷达波的衰减随雨滴及密度的增 大而增加， 3 cm雷达波的衰减比对10 cm雷 达波大10倍左右，故雨天宜选用10 cm雷达。
•
.
• 3．一般的雾对雷达波的衰减较小，但能 见度为30 m的大雾对雷达波的衰减要比 中雨引起的衰减还要大。
• 1．离本船越近，海浪反射越强；随着距离增 加，则海浪反射强度呈指数规律迅速减弱。一 般风浪时，海浪回波显示范围可达6nmile～8 nmile，大风浪时甚至可达10nmile。海浪回波 在雷达荧光屏上显示为扫描中心周围一片不稳 定的鱼鳞状亮斑。
• 2．海浪回波强度与风向有关，风向和海浪波 形关系如图1—3—14所示。海浪反射上风侧强， 显示距离远，下风侧弱，显示距离近。
面积越大，则回波越强 • 就宽度而言，若物标宽度比雷达水平波
束窄，则回波强度与其宽度成正比；反 之，则回波强度与目标总宽度无关。 • 就物标高度而言，一般物标高度与回波 强度成正比 • 就物标深度而言，物标的深度往往雷达 不能加以显示。
.
.
2)物标形状、表面结构及入射波 方向的影响
(1)平板形物体
λ的平方根成正比。 • 4)除了上述雷达技术参数外，显然雷达作用
距离还受到雷达极限探测距离的限制
.
2．物标反射性能的影响
• 物标反射雷达波性能的强弱显然会影响雷达的最大作用距 离。通常物标反射雷达波性能的强弱可用目标有效散射面 积来表示。目标有效散射面积的定义是：将物标看成各向 同性的等效散射体，它以相对于雷达波方向的截面积 ，
.
.
• 3．大风浪时，海浪回波密集而变成分布在扫描中心 周围的辉亮实体。如果是幅度较大的长涌，可在屏 上见到一条条浪涌回波。
• 4．海浪回波的强弱还和雷达的下述技术参数有关：
1)工作波长：3cm雷达波受海浪影响比10cm雷达波 要大近10倍。
2)波束的入射角：天线垂直波束越宽或天线高度越 高，则雷达波束对海浪的入射角越大，因而海浪回 波则越强。
• 1)从雷达方程式可知，rmax与Pt的四次方根
成正比。因此，增加发射功率，最大使用距 离增加并不显著，况且增加发射功率，付出 代价大，不可取。
• 2 ) rmax 与 Prmin 的 四 次 方 根 成 反 比 ， 减 小 Prmin (即提高接收机灵敏度)可增加rmax ，
但影响也不显著。
.
• 3)从雷达方程中还可看出， rmax 与GA 和
吸收 0发射波能量并无损耗地向四周均匀散射，使得在天线
处的反射功率通量密度与由该物标实际反射时等同，则称 为该物标有效散射面积。它表示物标对雷达波的散射能力。 实际物标的反射性能(即有效散射面积)与物标的几何尺寸 大小、形状、表面结构、入射波方向、材料及雷达波工作 波长等因素有关。
.
• 1)物标尺寸对反射性能的影响 • 物标的尺寸越大，被雷达波束照射到的
• 对光滑表面的物标，入射角等于90°时，全部 返回；当入射角不等于90 °时，不返回；
• 对表面粗糙的物标,有小部分散射波返回雷达。 • 对由三个相互垂直的平面构成的“角反射器”，
只要雷达波在某一定角度范围内入射进角内， 则反射波将以完全相反的方向反射出来，故其 反射性能特别强。
.
(2)球形物体
.
二、海面镜面反射对雷达最大 作用距离的影响
• 对海面低物标的探测能力，3 cm雷达要比10 cm雷达好。
.
• 若AB+BD-AD=2π*n
rmax’=2 rmax
• 若AB+BD-AD=π*(2n+1) rmax’=0
• 所以若存在镜面反射，作用距离有时为0，
有时等于无镜面放射的两倍；
.
.
三、海浪干扰杂波的影响
3)雷达波的极化类型：若采用水平极化天线发射水 平极化波，则要比用垂直极化波时减少海浪反射
l／4～1／10。
4)脉冲宽度和水平波束宽度：这两者的宽度较宽时， 则海浪同时反射面积大，因而海浪回波也强。
.
四、大气衰减的影响
• 大气衰减是指雷达波在大气层传播过程中受 到大气吸收或散射导致雷达波能量的衰减。这 在大气中有雾、云、雨和雪等含水量增大时更 为严重。
第二节 最大作用距离及其影响 因素
• 定义：一台雷达在一定的电波传播条件 下，对某一特定的物标，雷达能满足一 定发现概率时所能观测的物标最大距离 即为该雷达的最大作用距离，用符号 rmax表示，它表示雷达探测远距离目标 的能力。
.
一、雷达技术参数(技术指标) 及物标反射性能对rmax的影响
.
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 1．雷达技术参数的影响
• 4．大气中的云和雨雪，除了引起雷达波 衰减外，还将产生反射回波，扰乱屏幕 图像。其反射回波的强度除和雨雪的密 度、雨滴大小及云层的含水量大小等有 关外，还和雷达天线波束宽度 及脉冲宽 度等雷达技术参数有关。当雷达天线波 束宽度和脉冲宽度较宽时，雨雪和云的 反射回波强度将增大。
.