雷达基础知识
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• 常用警戒雷达的作用距离约为500km。 • 对洲际导弹的预警雷达，作用距离要求达到 5000km。
– 能够测量目标的距离和方位，测量的精度要 求不高。
雷达的分类
• 指挥引导雷达
– 引导飞机去执行任务。 – 要求雷达能精确地测量目标的距离、方位和高 度，并能进行必要的引导计算。 – 作用距离比警戒雷达要短一些，一般在200300km。
雷达波段
• Ｃ波段（4000-8000 MHz）
– 性能是Ｓ波段Ｘ波段的折中。 – 中距离的警戒雷达可以使用这个波段。 – 常用于船舶导航、导弹跟踪和武器控制等。
• Ｘ波段（8-12.5 GHz）
– 雷达的体积小，波瓣窄，适宜于空用或其他移动的场合。 – 多卜勒导航雷达和某些武器控制都采用这个波段的雷达。
图2-1
雷达的基本工作原理
• 测距
1 R = ct R 2
tR
雷达的基本工作原理
• 角坐标测量
雷达的基本工作原理
• 径向速度测量
– 多卜勒效应
回波信号的频率和发射信号频 率之间的差值fd，就可以求出 目标的径向速度vr
2vr fd = f0 − f = f0 c + vr
基本单元
• 发射机 – 发射机产生射频（RF）信号 • 天线 – 天线的基本任务是在自由空间和雷达内部传输线之间耦合能量 • 发射天线：把来自发射机的射频能量转量换为所需形状的波束照射到 所希望的空间范围内。 • 接收天线：接收特定方向来的电磁能量并传送此能量到接收机。 • 接收机 – 拾取从天线传送来的射频能量，并把它处理成为适合于所用显示器的形式。 • 显示器 – 显示目标在某一坐标系统中的位置。
– PN一定时，S/N 增加 – S/N一定时，PN 增加 => Pd 增加 => Pd 增加， PN 减小 => Pd 减小
• 雷达设计师的任务
• 给定虚警概率，设法提高 信噪比以提高发现概率。
• 飞机设计师的任务
• 设法降低信噪比S/N以降低 被雷达发现的概率。
– 二次雷达
• 通过对询问信号的应答而发现目标的雷达
– 被动雷达
• 利用目标自身的电磁辐射来发现目标的雷达
雷达的特点和功能
• 特点
– 作用距离远 – 受气象条件的影响不很大
• 功能
– 发现目标 – 测量目标的座标和运动参数 – 识别目标的类型 – 对目标进行跟踪
雷达的基本工作原理
• 基本原理
– 当电磁波在空间传播时 遇到目标，一小部分高 频能量被目标反射回 来，到达接收天线，进 入接收机。观测人员可 以通过接收机的输出来 判断目标是否存在。
雷达波段
• Ku,K和Ka波段（12.5 – 40 GHz) • 毫米波波段( >40 GHz) • 共同特点
– 是天线尺寸小 – 窄波瓣，角分辨率高 – 电磁波在大气中传播时的衰减大 – 高频器件能够产生的功率不大，雷达的作用距离短。
雷达的分类
• 警戒雷达
– 主要任务是在尽可能远的距离上发现目标 – 作用距离远：
– 用于歼击机上的雷达。 – 当歼击机根据地面的引导，接近攻击目标，进入有利空域 时，就利用装在机上的截击雷达，准确地测量目标的位置， 发起攻击。 – 作用距离短，但测量的精度高。
雷达的分类
• 轰炸瞄准雷达
– 装在轰炸机上，给飞行员提供轰炸瞄准的指示信号。
• 气象雷达
– 用来测量暴风雨的位置，跟踪它的移动路线。
雷达波段
• Ｌ波段（1000－2000 MHz）
– 警戒雷达最常用的波段 – 作用距离远 – 外部噪声较低 – 天线的尺寸并不太大 – 角分辨率较好
• Ｓ波段（2000-4000MHz）
– 中距离的警戒雷达和跟踪雷达均可使用这一波段 – 可用合理的天线尺寸得到较好的角分辨率 – 动目标显示的性能比Ｐ波段要差 – 电磁波的传播受气条件影响已变的明显起来
• 空中交通管制雷达
– 对航路上和机场周围的飞机都要实施严格的管制
• 航路监视雷达 • 场面监视雷达
雷达检测
• 信噪比
– 信噪比定义为信号振幅S与噪声均方值Ｎ之 比，可写为S/N。
雷达检测
• 判定过程
– 人工检测方法 – 自动检测方法
输入 中放 中放 检波 检波 视放 视放 显示器 显示器
输入
中放 中放
检波 检波
ห้องสมุดไป่ตู้
视放 视放
分层 分层
积累 积累
判定 判定
输出
雷达检测
• 发现概率
– 有目标存在，检测器判定有目标，这种事件发生的概率，用Pd 表 示。
• 虚警概率
– 没有目标只有噪声存在，检测器也判定有目标，这种错误事件发生 的概率，用PN 表示。
N
PN =
∑t
k =1 N k =1
k
∑T
k
雷达检测
• 发现概率Pd与虚警概率PN和信噪比的关系
雷达基础知识
内容提要
• 雷达是什么 • 雷达的特点和功能 • 雷达的基本工作原理 • 基本单元 • 雷达波段 • 雷达的分类 • 雷达检测
什么是雷达
• 雷达是利用目标对电磁波的反射、应答或 自身的辐射以发现目标的多种电子设备所 构成的一个整体。
– 一次雷达
• 利用目标电磁波的反射而发现目标的雷达 • 一次雷达是使用得最多的一种雷达
雷达的分类
• 炮瞄雷达
– 控制火炮对目标进行跟踪，以实现准确的射击。 – 必须连续而准确地测定目标的坐标，并迅速把数 据传递给火炮。 – 作用距离较近，只有几十公里，但测量的精度要 求高。
雷达的分类
• 制导雷达
– 控制自己发射的导弹飞行过程，要不断地测量导弹的飞行情 况，以实现控制。
• 截击雷达
– 能够测量目标的距离和方位，测量的精度要 求不高。
雷达的分类
• 指挥引导雷达
– 引导飞机去执行任务。 – 要求雷达能精确地测量目标的距离、方位和高 度，并能进行必要的引导计算。 – 作用距离比警戒雷达要短一些，一般在200300km。
雷达波段
• Ｃ波段（4000-8000 MHz）
– 性能是Ｓ波段Ｘ波段的折中。 – 中距离的警戒雷达可以使用这个波段。 – 常用于船舶导航、导弹跟踪和武器控制等。
• Ｘ波段（8-12.5 GHz）
– 雷达的体积小，波瓣窄，适宜于空用或其他移动的场合。 – 多卜勒导航雷达和某些武器控制都采用这个波段的雷达。
图2-1
雷达的基本工作原理
• 测距
1 R = ct R 2
tR
雷达的基本工作原理
• 角坐标测量
雷达的基本工作原理
• 径向速度测量
– 多卜勒效应
回波信号的频率和发射信号频 率之间的差值fd，就可以求出 目标的径向速度vr
2vr fd = f0 − f = f0 c + vr
基本单元
• 发射机 – 发射机产生射频（RF）信号 • 天线 – 天线的基本任务是在自由空间和雷达内部传输线之间耦合能量 • 发射天线：把来自发射机的射频能量转量换为所需形状的波束照射到 所希望的空间范围内。 • 接收天线：接收特定方向来的电磁能量并传送此能量到接收机。 • 接收机 – 拾取从天线传送来的射频能量，并把它处理成为适合于所用显示器的形式。 • 显示器 – 显示目标在某一坐标系统中的位置。
– PN一定时，S/N 增加 – S/N一定时，PN 增加 => Pd 增加 => Pd 增加， PN 减小 => Pd 减小
• 雷达设计师的任务
• 给定虚警概率，设法提高 信噪比以提高发现概率。
• 飞机设计师的任务
• 设法降低信噪比S/N以降低 被雷达发现的概率。
– 二次雷达
• 通过对询问信号的应答而发现目标的雷达
– 被动雷达
• 利用目标自身的电磁辐射来发现目标的雷达
雷达的特点和功能
• 特点
– 作用距离远 – 受气象条件的影响不很大
• 功能
– 发现目标 – 测量目标的座标和运动参数 – 识别目标的类型 – 对目标进行跟踪
雷达的基本工作原理
• 基本原理
– 当电磁波在空间传播时 遇到目标，一小部分高 频能量被目标反射回 来，到达接收天线，进 入接收机。观测人员可 以通过接收机的输出来 判断目标是否存在。
雷达波段
• Ku,K和Ka波段（12.5 – 40 GHz) • 毫米波波段( >40 GHz) • 共同特点
– 是天线尺寸小 – 窄波瓣，角分辨率高 – 电磁波在大气中传播时的衰减大 – 高频器件能够产生的功率不大，雷达的作用距离短。
雷达的分类
• 警戒雷达
– 主要任务是在尽可能远的距离上发现目标 – 作用距离远：
– 用于歼击机上的雷达。 – 当歼击机根据地面的引导，接近攻击目标，进入有利空域 时，就利用装在机上的截击雷达，准确地测量目标的位置， 发起攻击。 – 作用距离短，但测量的精度高。
雷达的分类
• 轰炸瞄准雷达
– 装在轰炸机上，给飞行员提供轰炸瞄准的指示信号。
• 气象雷达
– 用来测量暴风雨的位置，跟踪它的移动路线。
雷达波段
• Ｌ波段（1000－2000 MHz）
– 警戒雷达最常用的波段 – 作用距离远 – 外部噪声较低 – 天线的尺寸并不太大 – 角分辨率较好
• Ｓ波段（2000-4000MHz）
– 中距离的警戒雷达和跟踪雷达均可使用这一波段 – 可用合理的天线尺寸得到较好的角分辨率 – 动目标显示的性能比Ｐ波段要差 – 电磁波的传播受气条件影响已变的明显起来
• 空中交通管制雷达
– 对航路上和机场周围的飞机都要实施严格的管制
• 航路监视雷达 • 场面监视雷达
雷达检测
• 信噪比
– 信噪比定义为信号振幅S与噪声均方值Ｎ之 比，可写为S/N。
雷达检测
• 判定过程
– 人工检测方法 – 自动检测方法
输入 中放 中放 检波 检波 视放 视放 显示器 显示器
输入
中放 中放
检波 检波
ห้องสมุดไป่ตู้
视放 视放
分层 分层
积累 积累
判定 判定
输出
雷达检测
• 发现概率
– 有目标存在，检测器判定有目标，这种事件发生的概率，用Pd 表 示。
• 虚警概率
– 没有目标只有噪声存在，检测器也判定有目标，这种错误事件发生 的概率，用PN 表示。
N
PN =
∑t
k =1 N k =1
k
∑T
k
雷达检测
• 发现概率Pd与虚警概率PN和信噪比的关系
雷达基础知识
内容提要
• 雷达是什么 • 雷达的特点和功能 • 雷达的基本工作原理 • 基本单元 • 雷达波段 • 雷达的分类 • 雷达检测
什么是雷达
• 雷达是利用目标对电磁波的反射、应答或 自身的辐射以发现目标的多种电子设备所 构成的一个整体。
– 一次雷达
• 利用目标电磁波的反射而发现目标的雷达 • 一次雷达是使用得最多的一种雷达
雷达的分类
• 炮瞄雷达
– 控制火炮对目标进行跟踪，以实现准确的射击。 – 必须连续而准确地测定目标的坐标，并迅速把数 据传递给火炮。 – 作用距离较近，只有几十公里，但测量的精度要 求高。
雷达的分类
• 制导雷达
– 控制自己发射的导弹飞行过程，要不断地测量导弹的飞行情 况，以实现控制。
• 截击雷达