現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)_研08

1、現(xiàn) 代 雷 達(dá) 技 術(shù)第第1 1章章 雷達(dá)概述雷達(dá)概述現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)課程介紹 課程簡介課程簡介 課程內(nèi)容：課程內(nèi)容： 雷達(dá)技術(shù)基礎(chǔ)雷達(dá)技術(shù)基礎(chǔ) 主要現(xiàn)代雷達(dá)介紹主要現(xiàn)代雷達(dá)介紹 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 鞏固雷達(dá)基礎(chǔ)知識(shí)鞏固雷達(dá)基礎(chǔ)知識(shí) 掌握現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)及其原理掌握現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)及其原理 了解現(xiàn)代雷達(dá)新技術(shù)、新體制及發(fā)展方向了解現(xiàn)代雷達(dá)新技術(shù)、新體制及發(fā)展方向現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)參考資料 參考資料參考資料 丁鷺飛、耿富錄，丁鷺飛、耿富錄，雷達(dá)原理（第三版）雷達(dá)原理（第三版），西安電子科技大學(xué)出版社西安電子科技大學(xué)出版社（教材）（教材） Merrill I. Skolnik,Radar Handbook 中航雷

2、達(dá)與電子設(shè)備研究院，中航雷達(dá)與電子設(shè)備研究院，雷達(dá)系統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)，國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社 張明友、汪學(xué)剛，張明友、汪學(xué)剛，雷達(dá)系統(tǒng)（第二版）雷達(dá)系統(tǒng)（第二版），電子工業(yè)出版社電子工業(yè)出版社 Merrill I. Skolnik,雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第三版）雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第三版）（英文版）（英文版）現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 什么是雷達(dá)？什么是雷達(dá)？ 雷達(dá)雷達(dá) Radar Radio Detection and Ranging 無線電無線電探測探測與與測距測距，無線電定位，無線電定位 類似系統(tǒng)類似系統(tǒng) Ladar、Sonar、Sodar現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 雷達(dá)的基本概念雷達(dá)的基本概念 利用電磁波的

3、利用電磁波的二次輻射二次輻射、轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)或目標(biāo)或目標(biāo)固有輻射固有輻射來探測目標(biāo)，獲取目標(biāo)來探測目標(biāo)，獲取目標(biāo)空間坐標(biāo)空間坐標(biāo)、速度速度、特征特征等信息的一種無線電技術(shù)，相應(yīng)的設(shè)備稱為雷等信息的一種無線電技術(shù)，相應(yīng)的設(shè)備稱為雷達(dá)站或雷達(dá)機(jī)，簡稱雷達(dá)達(dá)站或雷達(dá)機(jī)，簡稱雷達(dá) 二次輻射二次輻射：反射（單基地）、散射（多基地）：反射（單基地）、散射（多基地） 轉(zhuǎn)發(fā)轉(zhuǎn)發(fā)：二次雷達(dá)（導(dǎo)航）：二次雷達(dá)（導(dǎo)航） 固有輻射固有輻射：通信及雷達(dá)信號(hào)（被動(dòng)：通信及雷達(dá)信號(hào)（被動(dòng)/無源）、隨無源）、隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)電磁輻射（導(dǎo)引頭）機(jī)熱運(yùn)動(dòng)電磁輻射（導(dǎo)引頭）現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 電磁波電磁波 變化變化的電場產(chǎn)生磁場的電場產(chǎn)生

4、磁場 變化變化的磁場產(chǎn)生電場的磁場產(chǎn)生電場 隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)，所有物體都輻射電磁波能量，包隨機(jī)熱運(yùn)動(dòng)，所有物體都輻射電磁波能量，包括：無線電波、光、熱輻射，波長不同括：無線電波、光、熱輻射，波長不同 雷達(dá)輻射的電磁波：強(qiáng)電流激勵(lì)調(diào)諧回路，向雷達(dá)輻射的電磁波：強(qiáng)電流激勵(lì)調(diào)諧回路，向空間傳播交變的電磁能量，高頻正弦波空間傳播交變的電磁能量，高頻正弦波 傳播速度：真空中，電磁波以光速直線傳播傳播速度：真空中，電磁波以光速直線傳播電磁波，輻射能量電磁波，輻射能量現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 電磁波（續(xù)）電磁波（續(xù)） 傳播方向傳播方向：與電場和磁場方向垂直（右手法則，：與電場和磁場方向垂直（右手法則，E = H）。

5、遇到反射體時(shí)反向）。遇到反射體時(shí)反向 極化極化：電場或磁場的振動(dòng)方向：電場或磁場的振動(dòng)方向 習(xí)慣上取為習(xí)慣上取為電場方向電場方向 線極化：垂直極化、水平極化線極化：垂直極化、水平極化 （橢）圓極化：水平極化（橢）圓極化：水平極化 + 垂直極化垂直極化 接收天線與極化同向，接收能量最大接收天線與極化同向，接收能量最大現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 電磁波（續(xù)）電磁波（續(xù)） 電磁波強(qiáng)度電磁波強(qiáng)度：在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，每：在垂直于傳播方向的平面內(nèi)，每秒通過單位面積的能量。瞬時(shí)值秒通過單位面積的能量。瞬時(shí)值 = EH 功率密度功率密度：電磁波的平均強(qiáng)度：電磁波的平均強(qiáng)度 接收功率接收功率 = 電磁波功率

6、密度電磁波功率密度 天線孔徑面積天線孔徑面積 通常通常，雷達(dá)發(fā)射的是經(jīng)過，雷達(dá)發(fā)射的是經(jīng)過調(diào)制的高頻正弦波調(diào)制的高頻正弦波 a(t)cos(w w(t)t + j j(t) = a(t)cos(2p pf(t)t + j j(t)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 相位相參（干）性相位相參（干）性 相位相參性相位相參性：同頻振蕩信號(hào)的相位之間存在著：同頻振蕩信號(hào)的相位之間存在著確定的關(guān)系確定的關(guān)系 全相參系統(tǒng)全相參系統(tǒng)：系統(tǒng)中各主要振蕩信號(hào)都來源于：系統(tǒng)中各主要振蕩信號(hào)都來源于同一基準(zhǔn)信號(hào)（頻率綜合器）且保持相位嚴(yán)格同一基準(zhǔn)信號(hào)（頻率綜合器）且保持相位嚴(yán)格相參的雷達(dá)系統(tǒng)相參的雷達(dá)系統(tǒng) 相參處理：通過調(diào)整相

7、參信號(hào)間的相位關(guān)系來相參處理：通過調(diào)整相參信號(hào)間的相位關(guān)系來實(shí)現(xiàn)所需的信號(hào)處理任務(wù)。例如：待測目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)所需的信號(hào)處理任務(wù)。例如：待測目標(biāo)的同相相加同相相加，或干擾信號(hào)的，或干擾信號(hào)的反相相消反相相消現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 雷達(dá)接收信號(hào)的組成雷達(dá)接收信號(hào)的組成 目標(biāo)目標(biāo)：需要的電磁波反射，也稱：需要的電磁波反射，也稱（目標(biāo)）回波（目標(biāo)）回波，如飛機(jī)、云雨、天體、艦船、山川、森林、陸如飛機(jī)、云雨、天體、艦船、山川、森林、陸地、建筑物、車輛、兵器、人員等地、建筑物、車輛、兵器、人員等 雜波雜波：不需要的電磁波反射，如地面、海面、：不需要的電磁波反射，如地面、海面、植被、山區(qū)、建筑物等植被、山區(qū)、建

8、筑物等 干擾干擾：有源干擾（發(fā)射電磁波）、無源干擾：有源干擾（發(fā)射電磁波）、無源干擾 噪聲噪聲：環(huán)境噪聲、系統(tǒng)熱噪聲：環(huán)境噪聲、系統(tǒng)熱噪聲現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的概念 雷達(dá)信號(hào)處理雷達(dá)信號(hào)處理 目標(biāo)信號(hào)總是被淹沒于目標(biāo)信號(hào)總是被淹沒于雜波（雜波（+干擾）干擾）+ 噪聲噪聲的背景中的背景中 雜波及干擾強(qiáng)度往往超過目標(biāo)信號(hào)的千萬倍雜波及干擾強(qiáng)度往往超過目標(biāo)信號(hào)的千萬倍 信號(hào)處理作用信號(hào)處理作用 增強(qiáng)待測目標(biāo)信噪比，提取目標(biāo)參數(shù)增強(qiáng)待測目標(biāo)信噪比，提取目標(biāo)參數(shù) 抑制雜波和干擾信號(hào)抑制雜波和干擾信號(hào)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測原理 雷達(dá)坐標(biāo)系雷達(dá)坐標(biāo)系 極坐標(biāo)系極坐標(biāo)系：斜距、方位角、俯仰角，常用斜距、方位角、俯仰

9、角，常用 其它坐標(biāo)其它坐標(biāo)：斜距、方位角、高度，測高儀斜距、方位角、高度，測高儀 雷達(dá)回波中的可用信息雷達(dá)回波中的可用信息 斜距斜距（徑向距離）（徑向距離） 角度：角度：方位角方位角和和俯仰角俯仰角（高低角，俯角，仰角）（高低角，俯角，仰角） 徑向速度徑向速度 目標(biāo)目標(biāo)特征特征：大?。恍螤?；表面粗糙度；介電特：大?。恍螤?；表面粗糙度；介電特性性現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測原理 雷達(dá)回波中的可用信息（續(xù)）雷達(dá)回波中的可用信息（續(xù)） 斜距斜距 R （ Rmax 可由可由雷達(dá)方程估算）雷達(dá)方程估算） 方位角方位角 a a （q q） 俯仰角俯仰角 b b （j j） 徑向速度徑向速度 vrvr現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷

10、達(dá)探測原理 目標(biāo)斜距的測量（雷達(dá)測距）目標(biāo)斜距的測量（雷達(dá)測距） 脈沖延時(shí)法脈沖延時(shí)法：直接測距方法：直接測距方法根據(jù)根據(jù)電磁波在電磁波在雷達(dá)與目標(biāo)之間往返一次的用時(shí)雷達(dá)與目標(biāo)之間往返一次的用時(shí) tr 推算目標(biāo)距離推算目標(biāo)距離R = c tr /2物理依據(jù)：物理依據(jù)：電磁波在自由空間以電磁波在自由空間以 光速勻速直線光速勻速直線傳播，光速傳播，光速 c = 3 108 m/s（每秒（每秒30萬公里）萬公里） 1m ms = 150m或或 1ms = 150km現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測原理 目標(biāo)斜距的測量（續(xù)）目標(biāo)斜距的測量（續(xù)）發(fā)射脈沖回波噪聲trtrttrrctRcRt212現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測

11、原理 目標(biāo)目標(biāo)徑向徑向速度的測量（雷達(dá)測速）速度的測量（雷達(dá)測速）斜距變化率法：精度低，很少用斜距變化率法：精度低，很少用多普勒頻移法：多普勒頻移法：根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波載頻的多普根據(jù)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波載頻的多普勒頻移勒頻移 fd 推算目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)站的推算目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)站的徑向速度徑向速度物理依據(jù)：物理依據(jù)：當(dāng)目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)站存在徑向運(yùn)動(dòng)當(dāng)目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)站存在徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)，目標(biāo)回波信號(hào)的載頻將偏離發(fā)射信號(hào)載頻，時(shí)，目標(biāo)回波信號(hào)的載頻將偏離發(fā)射信號(hào)載頻，即發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象即發(fā)生多普勒頻移現(xiàn)象，目標(biāo)背離，目標(biāo)接近0000)()/(2)(rrrdvvmsmvHzf現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測原理 目標(biāo)角度的測量（雷

12、達(dá)測角目標(biāo)角度的測量（雷達(dá)測角/測向）測向）指向性天線指向性天線機(jī)械掃描機(jī)械掃描相控陣天線相控陣天線電掃描，數(shù)字波束形成（電掃描，數(shù)字波束形成（DBFDBF）物理依據(jù)：物理依據(jù)：電磁波在均勻介質(zhì)中直線傳播，并電磁波在均勻介質(zhì)中直線傳播，并且雷達(dá)天線具有方向性（指向性）且雷達(dá)天線具有方向性（指向性）目標(biāo)O現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測原理 目標(biāo)大小、形狀的測量目標(biāo)大小、形狀的測量利用高分辨雷達(dá)利用高分辨雷達(dá)距離分辨力，大帶寬距離分辨力，大帶寬切向分辨力（角度分辨力）：大孔徑切向分辨力（角度分辨力）：大孔徑 目標(biāo)電磁特征的測量目標(biāo)電磁特征的測量利用目標(biāo)的散射特性。極化；散射空間分布利用目標(biāo)的散射特性。極化；

13、散射空間分布用于目標(biāo)識(shí)別、成像、敵我識(shí)別用于目標(biāo)識(shí)別、成像、敵我識(shí)別現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)探測原理 雷達(dá)分辨力雷達(dá)分辨力 雷達(dá)區(qū)分彼此靠近的兩個(gè)目標(biāo)的能力雷達(dá)區(qū)分彼此靠近的兩個(gè)目標(biāo)的能力 距離分辨力距離分辨力：脈沖寬度；與帶寬成反比：脈沖寬度；與帶寬成反比 角度分辨力角度分辨力：波束寬度；與孔徑成反比：波束寬度；與孔徑成反比 速度分辨力（多普勒分辨力）速度分辨力（多普勒分辨力）：多普勒濾波器：多普勒濾波器帶寬；與能量積累時(shí)間成反比帶寬；與能量積累時(shí)間成反比 數(shù)值數(shù)值 ，分辨力，分辨力 雷達(dá)精度雷達(dá)精度現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的基本組成 雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成 發(fā)射機(jī)發(fā)射機(jī)、收發(fā)開關(guān)、天線、收發(fā)

14、開關(guān)、天線、接收機(jī)接收機(jī)、信號(hào)處信號(hào)處理理、數(shù)據(jù)處理、輸出設(shè)備（顯示和記錄結(jié)果）、數(shù)據(jù)處理、輸出設(shè)備（顯示和記錄結(jié)果）現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的基本組成 雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成（續(xù)）雷達(dá)系統(tǒng)的基本組成（續(xù)） 天線及掃描控制（伺服系統(tǒng)）天線及掃描控制（伺服系統(tǒng)） 收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)及微波濾波收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)及微波濾波 激勵(lì)及同步：主振信號(hào)源、頻率綜合激勵(lì)及同步：主振信號(hào)源、頻率綜合 發(fā)射機(jī)：波形產(chǎn)生、調(diào)制、射頻（發(fā)射機(jī)：波形產(chǎn)生、調(diào)制、射頻（RF）放大鏈）放大鏈 接收機(jī)：低噪高放（接收機(jī)：低噪高放（LNA）、）、IF放大、放大、檢波檢波 信號(hào)處理機(jī)：匹配濾波、干擾抑制、信號(hào)處理機(jī)：匹配濾波、干擾抑制、CFAR 數(shù)據(jù)處

15、理機(jī)：特征提取、跟蹤、識(shí)別、航跡數(shù)據(jù)處理機(jī)：特征提取、跟蹤、識(shí)別、航跡 輸出設(shè)備：顯示、存儲(chǔ)、傳輸輸出設(shè)備：顯示、存儲(chǔ)、傳輸現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的基本組成調(diào)制器電源收發(fā)開關(guān)高頻和混頻激勵(lì)器中放同步器信號(hào)處理高放激勵(lì)和同步微波顯示器底座和伺服發(fā)射機(jī)操作員天線接收機(jī)脈沖雷達(dá)基本組成框圖脈沖雷達(dá)基本組成框圖 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的工作頻率 雷達(dá)頻率和電磁波頻譜雷達(dá)頻率和電磁波頻譜甚低頻(超長波)低頻(長波)中頻(中波)高頻(短波)甚高頻(超短波)特高頻(分米波)超高頻(厘米波)極高頻(毫米波)亞毫米波100 km10 km1 km100 m10 m1 m10 cm1 cm1 mm0.1 mm雷達(dá)頻率廣播段紅

16、外線音頻視頻微波段頻率3 kHz30 kHz 300 kHz 3 MHz 30 MHz 300 MHz 3 GHz30 GHz 300 GHz3000 GHz波長現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的工作頻率 雷達(dá)的工作頻率雷達(dá)的工作頻率 常用常用 220MHz35GHz；實(shí)際實(shí)際 3MHz300GHz 工作頻率不同的雷達(dá)在工程實(shí)現(xiàn)時(shí)差別很大工作頻率不同的雷達(dá)在工程實(shí)現(xiàn)時(shí)差別很大 頻率頻率 ，波長，波長 ，大氣傳播衰減，大氣傳播衰減 ，可達(dá)到的作，可達(dá)到的作用距離用距離 ，但折射，但折射 ，測距精度，測距精度 雷達(dá)波段選取雷達(dá)波段選取 遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略雷達(dá)：米波、分米波遠(yuǎn)距離戰(zhàn)略雷達(dá)：米波、分米波 近距離戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)：厘米

17、波、毫米波、激光近距離戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)：厘米波、毫米波、激光現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的工作頻率 雷達(dá)工作頻率的字母命名雷達(dá)工作頻率的字母命名 二次大戰(zhàn)中為二次大戰(zhàn)中為保密保密而采用而采用 L、S、X 等字母來命等字母來命名雷達(dá)波段，因名雷達(dá)波段，因使用方便使用方便而延用至今，成為業(yè)而延用至今，成為業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。我國也采用此標(biāo)準(zhǔn)。內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。我國也采用此標(biāo)準(zhǔn)。 工程中常用雷達(dá)波段：工程中常用雷達(dá)波段：L：1G3G，22cmS：2G4G，10cmC：4G8G，5cmX：8G12G，3cmKu：12G18G，2.2cmKa：27G40G，8mm米波、毫米波、激光波段米波、毫米波、激光波段現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)的工作頻率波段名稱波

18、段名稱IEEE 標(biāo)稱頻率范圍標(biāo)稱頻率范圍ITU 分配的美洲地區(qū)雷達(dá)頻段分配的美洲地區(qū)雷達(dá)頻段HF3 MHz30 MHzVHF30 MHz300 MHz138 MHz144 MHz216 MHz225 MHzUHF300 MHz1000 MHz420 MHz450 MHz890 MHz942 MHzL1000 MHz2000 MHz1215 MHz1400 MHzS2000 MHz4000 MHz2300 MHz2500 MHz2700 MHz3700 MHzC4000 MHz8000 MHz5250 MHz5925 MHzX8000 MHz12000 MHz8500 MHz10680 MHzK

19、u12 GHz18 GHz13.4 GHz14.0 GHz15.7 GHz17.7 GHzK18 GHz27 GHz24.05 GHz24.25 GHzKa27 GHz40 GHz33.4 GHz36.0 GHzV40 GHz75 GHz59 GHz64 GHzW75 GHz110 GHz76 GHz81 GHz92 GHz100 GHzmm110 GHz300 GHz126 GHz142 GHz144 GHz149 GHz231 GHz235 GHz238 GHz248 GHz現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)1.電子戰(zhàn)與雷達(dá)四抗 電子戰(zhàn)與雷達(dá)四抗電子戰(zhàn)與雷達(dá)四抗 電子戰(zhàn)：電子對(duì)抗電子戰(zhàn)：電子對(duì)抗 + 電子反對(duì)抗

20、電子反對(duì)抗 電子對(duì)抗電子對(duì)抗：探測、消弱或破壞敵方無線電電子：探測、消弱或破壞敵方無線電電子裝備效能所采取的一切技戰(zhàn)術(shù)措施裝備效能所采取的一切技戰(zhàn)術(shù)措施 電子反對(duì)抗電子反對(duì)抗：在電子對(duì)抗條件下保證我方有效：在電子對(duì)抗條件下保證我方有效使用電磁信息所采取的一切技戰(zhàn)術(shù)措施使用電磁信息所采取的一切技戰(zhàn)術(shù)措施 現(xiàn)代軍用雷達(dá)必須具備現(xiàn)代軍用雷達(dá)必須具備四抗四抗能力：能力：反（電子）偵查、反（電磁）干擾、反隱身反（電子）偵查、反（電磁）干擾、反隱身（及反偽裝）、反摧毀（尤其反輻射導(dǎo)彈）（及反偽裝）、反摧毀（尤其反輻射導(dǎo)彈）現(xiàn) 代 雷 達(dá) 技 術(shù)第第2 2章章 雷達(dá)系統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)簡介 雷

21、達(dá)發(fā)射機(jī)的任務(wù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的任務(wù) 為雷達(dá)系統(tǒng)提供為雷達(dá)系統(tǒng)提供載波受到調(diào)制的大功率射頻信載波受到調(diào)制的大功率射頻信號(hào)號(hào)，由天線輻射出去，由天線輻射出去 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的分類雷達(dá)發(fā)射機(jī)的分類 單級(jí)振蕩式：只有一級(jí)大功率射頻振蕩器單級(jí)振蕩式：只有一級(jí)大功率射頻振蕩器 主振放大式：主振放大式：多級(jí)組成，主控振蕩器產(chǎn)生射頻多級(jí)組成，主控振蕩器產(chǎn)生射頻信號(hào)，再經(jīng)射頻放大鏈多級(jí)放大信號(hào)，再經(jīng)射頻放大鏈多級(jí)放大現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)簡介 相參發(fā)射機(jī)與非相參發(fā)射機(jī)相參發(fā)射機(jī)與非相參發(fā)射機(jī) 非相參發(fā)射機(jī)：相繼脈沖的射頻相位是隨機(jī)的，非相參發(fā)射機(jī)：相繼脈沖的射頻相位是隨機(jī)的，即射頻信號(hào)相位不相參即射頻信號(hào)相位不相參單級(jí)

22、振蕩式發(fā)射機(jī)為非相參發(fā)射機(jī)單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)為非相參發(fā)射機(jī) 相參發(fā)射機(jī)：相繼射頻脈沖間具有固定的相位相參發(fā)射機(jī)：相繼射頻脈沖間具有固定的相位關(guān)系，即射頻信號(hào)相位相參關(guān)系，即射頻信號(hào)相位相參主振放大式發(fā)射機(jī)為相參發(fā)射機(jī)主振放大式發(fā)射機(jī)為相參發(fā)射機(jī)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù) 雷達(dá)發(fā)射機(jī)簡介 單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：簡單簡單、經(jīng)濟(jì)、較輕便、經(jīng)濟(jì)、較輕便 缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度差、難以形成復(fù)雜波形、相缺點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度差、難以形成復(fù)雜波形、相鄰射頻脈沖間相位鄰射頻脈沖間相位不相參不相參脈沖調(diào)制器大功率射頻振蕩器電 源定時(shí)信號(hào)至天線TrTrTr單級(jí)振蕩單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)式發(fā)射機(jī) 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)簡介固

23、 體微波源中間射頻功率放大器輸出射頻功率放大器脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器定時(shí)器主控振蕩器射頻放大鏈電 源觸發(fā)脈沖至天線主振放大主振放大式發(fā)射機(jī)式發(fā)射機(jī) 主振放大式發(fā)射機(jī)主振放大式發(fā)射機(jī) 優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度很高、發(fā)射信號(hào)相位相參、優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度很高、發(fā)射信號(hào)相位相參、適用于高性能雷達(dá)、能產(chǎn)生復(fù)雜波形適用于高性能雷達(dá)、能產(chǎn)生復(fù)雜波形現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)簡介 固態(tài)發(fā)射機(jī)固態(tài)發(fā)射機(jī) 逐步替代常規(guī)微波電子管發(fā)射機(jī)，優(yōu)點(diǎn)如下逐步替代常規(guī)微波電子管發(fā)射機(jī)，優(yōu)點(diǎn)如下 壽命長、可靠性高壽命長、可靠性高 體積小、重量輕體積小、重量輕 工作頻帶寬、效率高工作頻帶寬、效率高 系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)用靈活、維護(hù)方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)

24、和運(yùn)用靈活、維護(hù)方便, 成本較低成本較低 平均功率大而峰值功率受限，適用于高工作比平均功率大而峰值功率受限，適用于高工作比雷達(dá)，如連續(xù)波雷達(dá)雷達(dá)，如連續(xù)波雷達(dá) 在在 UHF L 波段發(fā)展較快波段發(fā)展較快現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)簡介 脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器 為射頻提供視頻（基帶）調(diào)制脈沖為射頻提供視頻（基帶）調(diào)制脈沖 類型：剛性開關(guān)，軟性開關(guān)類型：剛性開關(guān)，軟性開關(guān)充電元件儲(chǔ)能元件(電容器或人工線)耦合元件(脈沖變壓器)調(diào)制開關(guān)(剛性的或軟性的)電源部分射 頻發(fā)生器脈沖調(diào)制器的組成框圖脈沖調(diào)制器的組成框圖 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電性能指標(biāo) 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的主要指標(biāo)雷達(dá)發(fā)射機(jī)的主要指標(biāo) 電性能指標(biāo)電性能指

25、標(biāo) 工作頻率或波段、輸出功率、總效率、信號(hào)工作頻率或波段、輸出功率、總效率、信號(hào)形式（調(diào)制形式）、信號(hào)穩(wěn)定度或頻譜純度形式（調(diào)制形式）、信號(hào)穩(wěn)定度或頻譜純度 結(jié)構(gòu)方面結(jié)構(gòu)方面 體積重量、通風(fēng)散熱、防震防潮體積重量、通風(fēng)散熱、防震防潮 使用方面使用方面 監(jiān)控、檢修、可靠性監(jiān)控、檢修、可靠性 成本方面成本方面現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電性能指標(biāo) 輸出功率輸出功率 常指發(fā)射機(jī)送至天線輸入端的功率常指發(fā)射機(jī)送至天線輸入端的功率 峰值功率峰值功率 Pt ：脈沖期間射頻振蕩平均功率：脈沖期間射頻振蕩平均功率 平均功率平均功率 Pav ：脈沖重復(fù)周期內(nèi)功率平均值：脈沖重復(fù)周期內(nèi)功率平均值 脈寬為脈寬為重復(fù)周期為

26、重復(fù)周期為Tr 的簡單矩形脈沖串的簡單矩形脈沖串fr = 1/Tr 為為脈沖重復(fù)頻率（脈沖重復(fù)頻率（PRF）/Tr =fr 稱作雷達(dá)的稱作雷達(dá)的工作比（占空比）工作比（占空比）rtrtavfPTPP現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電性能指標(biāo) 工作頻率或波段工作頻率或波段 由雷達(dá)用途確定，有時(shí)需在多個(gè)頻率間跳變或由雷達(dá)用途確定，有時(shí)需在多個(gè)頻率間跳變或同時(shí)工作來提高系統(tǒng)性能和抗干擾能力同時(shí)工作來提高系統(tǒng)性能和抗干擾能力 頻率頻率 ，波長，波長 ，大氣傳播衰減，大氣傳播衰減 ，可達(dá)到的作，可達(dá)到的作用距離用距離 ，但測距精度，但測距精度 總效率總效率 發(fā)射機(jī)輸出功率與其輸入總功率之比發(fā)射機(jī)輸出功率與其輸入總

27、功率之比 耗電指標(biāo)對(duì)野外工作的雷達(dá)影響較大耗電指標(biāo)對(duì)野外工作的雷達(dá)影響較大現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電性能指標(biāo) 信號(hào)形式（調(diào)制形式）信號(hào)形式（調(diào)制形式） 不同信號(hào)形式對(duì)發(fā)射機(jī)的要求各異不同信號(hào)形式對(duì)發(fā)射機(jī)的要求各異波波 形形調(diào)調(diào) 制制 類類 型型工作比（占空比）工作比（占空比）%簡簡 單單 脈脈 沖沖矩形調(diào)幅矩形調(diào)幅0.01 1大時(shí)寬帶寬積大時(shí)寬帶寬積線性調(diào)頻、相位編碼線性調(diào)頻、相位編碼 0.1 10高工作比多普勒高工作比多普勒矩形調(diào)幅矩形調(diào)幅 30 50調(diào)調(diào) 頻頻 連連 續(xù)續(xù) 波波線性調(diào)頻、正弦調(diào)頻、相位線性調(diào)頻、正弦調(diào)頻、相位編碼編碼 100連連 續(xù)續(xù) 波波 100現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電性能

28、指標(biāo) 信號(hào)穩(wěn)定度或頻譜純度信號(hào)穩(wěn)定度或頻譜純度 信號(hào)穩(wěn)定度信號(hào)穩(wěn)定度表征雷達(dá)信號(hào)各參數(shù)（振幅、頻率、表征雷達(dá)信號(hào)各參數(shù)（振幅、頻率、相位、脈寬、相位、脈寬、PRF等）的時(shí)變特性等）的時(shí)變特性兩類不穩(wěn)定：兩類不穩(wěn)定：規(guī)律性、隨機(jī)性規(guī)律性、隨機(jī)性 頻譜純度頻譜純度是信號(hào)穩(wěn)定度的頻域表示，描述雷達(dá)是信號(hào)穩(wěn)定度的頻域表示，描述雷達(dá)信號(hào)在應(yīng)有頻譜之外是否存在寄生輸出信號(hào)在應(yīng)有頻譜之外是否存在寄生輸出兩類寄生輸出：兩類寄生輸出：離散型（規(guī)律性）、分布型離散型（規(guī)律性）、分布型（隨機(jī)性）（隨機(jī)性） 現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)信號(hào)頻譜純度的要求很高現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)信號(hào)頻譜純度的要求很高現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)發(fā)射機(jī)電性能指標(biāo) 20 40

29、60 80 1000123信號(hào)的第一譜線離 散 型寄生輸出分布型寄生輸出fm / kHz /(dB/Hz)04實(shí)際發(fā)射信號(hào)的頻譜實(shí)際發(fā)射信號(hào)的頻譜 信號(hào)穩(wěn)定度或頻譜純度（續(xù)）信號(hào)穩(wěn)定度或頻譜純度（續(xù)）現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)接收機(jī) 雷達(dá)接收機(jī)雷達(dá)接收機(jī) 任務(wù)任務(wù)：對(duì)天線接收到的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行必要的信：對(duì)天線接收到的雷達(dá)信號(hào)進(jìn)行必要的信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理，將目標(biāo)從伴隨的噪聲、雜號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理，將目標(biāo)從伴隨的噪聲、雜波和干擾背景中提取出來，送至雷達(dá)終端波和干擾背景中提取出來，送至雷達(dá)終端 超外差式超外差式：靈敏度高、增益大、適用性廣：靈敏度高、增益大、適用性廣 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)接收機(jī) 超外差式雷達(dá)接收機(jī)的主

30、要指標(biāo)超外差式雷達(dá)接收機(jī)的主要指標(biāo) 靈敏度靈敏度 工作帶寬工作帶寬 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍 中頻選擇和濾波特性中頻選擇和濾波特性 工作穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定度工作穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定度 抗干擾能力抗干擾能力 微電子化和模塊化結(jié)構(gòu)微電子化和模塊化結(jié)構(gòu)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)I/Q正交通道處理 中頻放大后的處理方法：中頻放大后的處理方法： 非相參（干）處理：非相參（干）處理：幅度信息幅度信息匹配濾波匹配濾波 + 視頻放大視頻放大 + 包絡(luò)檢波包絡(luò)檢波 相參（干）處理：相參（干）處理：幅度信息相位信息幅度信息相位信息1）同相（同相（I）通道）通道 + 正交（正交（Q）通道）通道 = 基帶信基帶信號(hào)號(hào)，也稱為，也稱為 IQ正交信

31、號(hào)正交信號(hào) 或或 復(fù)信號(hào)復(fù)信號(hào)2）對(duì)復(fù)的基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理）對(duì)復(fù)的基帶信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)I/Q正交通道處理 正交雙通道處理（零中頻處理）正交雙通道處理（零中頻處理）)()()2/1 ()()2/1 ()(cos)()(*)()(tjtjttjttjiiiiietuetueetatttatswwjwjwjwttjsttsetsetutueetuetuetsiitjtjtjtjtjtjiiiiiiwwwwwwwwsin)(cos)()()()2/1 ()()2/1 ()(*)()2/1 ()(2*)()(sin)()(cos)()()()(ttjattaetatutjjjj基帶

32、信號(hào)基帶信號(hào) I 通道通道 Q 通道通道 低通濾波后低通濾波后 低通濾波器低通濾波器 回波射頻信回波射頻信號(hào)號(hào) 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)I/Q正交通道處理 正交雙通道處理（零中頻處理）（續(xù)）正交雙通道處理（零中頻處理）（續(xù)） I、Q 基帶信號(hào)保留了目標(biāo)回波所承載的全部信息基帶信號(hào)保留了目標(biāo)回波所承載的全部信息相位相位檢波器檢波器相參相參振蕩器振蕩器9090o o移相器移相器相位相位檢波器檢波器模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D信號(hào)處理信號(hào)處理I 支路支路信號(hào)處理信號(hào)處理Q 支路支路22QI 中頻中頻信號(hào)信號(hào)檢測檢測器器IQ正交雙通道處理原理框圖正交雙通道處理原理框圖現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)噪聲系數(shù) 雷

33、達(dá)接收機(jī)的噪聲雷達(dá)接收機(jī)的噪聲 內(nèi)部噪聲：系統(tǒng)部件產(chǎn)生的各種熱噪聲內(nèi)部噪聲：系統(tǒng)部件產(chǎn)生的各種熱噪聲 外部噪聲：各種環(huán)境噪聲、天線熱噪聲外部噪聲：各種環(huán)境噪聲、天線熱噪聲 在接收機(jī)通帶內(nèi)，接收噪聲功率譜可近似為在接收機(jī)通帶內(nèi)，接收噪聲功率譜可近似為白白的，其的，其“額定額定”噪聲功率噪聲功率 N0 = kTBn k = 1.3810-23 J/K，玻爾茲曼常數(shù)；室溫，玻爾茲曼常數(shù)；室溫17時(shí)，時(shí)，絕對(duì)溫度絕對(duì)溫度T = 290K；Bn 為噪聲帶寬為噪聲帶寬現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù) 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù) 接收機(jī)檢測能力由其輸出的信噪比決定接收機(jī)檢測能力由其輸出的信噪比決定 因內(nèi)部噪聲影響，接收機(jī)輸出因內(nèi)部噪聲影

34、響，接收機(jī)輸出 SNR 相對(duì)輸入相對(duì)輸入 SNR 變差，變差的倍數(shù)稱為變差，變差的倍數(shù)稱為噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)其中，其中，Ga 增益，增益，N 額定噪聲功率額定噪聲功率 只適用于線性和準(zhǔn)線性電路，即檢波器之前只適用于線性和準(zhǔn)線性電路，即檢波器之前 通常以室溫通常以室溫 T0 = 290K 時(shí)的熱噪聲為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的熱噪聲為標(biāo)準(zhǔn)接收機(jī)噪聲系數(shù)1/aioooiiGNNNSNSF現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)噪聲系數(shù) 等效噪聲溫度等效噪聲溫度 把接收機(jī)內(nèi)部噪聲看成是把接收機(jī)內(nèi)部噪聲看成是“理想接收機(jī)理想接收機(jī)” 在在“等效噪聲溫度等效噪聲溫度” Te 時(shí)所產(chǎn)生的。時(shí)所產(chǎn)生的。Te 也也簡稱為簡稱為“噪聲溫度噪聲溫度” 與

35、與 F 相比，相比，Te 可放大差異，常用來比較低噪接可放大差異，常用來比較低噪接收機(jī)和低噪器件的噪聲性能收機(jī)和低噪器件的噪聲性能)K(290) 1() 1(0FTFTe現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)噪聲系數(shù) 級(jí)聯(lián)電路的噪聲系數(shù)級(jí)聯(lián)電路的噪聲系數(shù) n 級(jí)電路級(jí)聯(lián)時(shí)接收機(jī)級(jí)電路級(jí)聯(lián)時(shí)接收機(jī)總噪聲系數(shù)總噪聲系數(shù)為為 為使接收機(jī)總噪聲系數(shù)小，要求各級(jí)噪聲系數(shù)為使接收機(jī)總噪聲系數(shù)小，要求各級(jí)噪聲系數(shù) F 要要小、功率增益小、功率增益 G 要要高高 總噪聲系數(shù)主要取決于最前面幾級(jí)的內(nèi)部噪聲，總噪聲系數(shù)主要取決于最前面幾級(jí)的內(nèi)部噪聲，級(jí)數(shù)越靠前，影響越大級(jí)數(shù)越靠前，影響越大1212131210111nnGGGFGGF

36、GFFFF1， G1， BnF2， G2， BnNo No12 N2Ni kT0Bn現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)靈敏度發(fā)射脈沖噪聲被噪聲淹沒的信號(hào)顯示器上所見到顯示器上所見到的信號(hào)與噪聲的信號(hào)與噪聲 接收機(jī)靈敏度接收機(jī)靈敏度 接收機(jī)接收機(jī)接收微弱信號(hào)的能力接收微弱信號(hào)的能力。能感知的回波信。能感知的回波信號(hào)功率號(hào)功率 ，靈敏度，靈敏度 ，雷達(dá)作用距離，雷達(dá)作用距離 等于等于最小可檢測信號(hào)功率最小可檢測信號(hào)功率 Si min 雷達(dá)檢測信號(hào)的性能雷達(dá)檢測信號(hào)的性能取決于接收機(jī)輸出的取決于接收機(jī)輸出的SNR現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)靈敏度 接收機(jī)靈敏度（續(xù)）接收機(jī)靈敏度（續(xù)） 識(shí)別系數(shù)識(shí)別系數(shù)：為保證雷達(dá)滿足目標(biāo)檢測

37、指標(biāo)，接：為保證雷達(dá)滿足目標(biāo)檢測指標(biāo)，接收機(jī)必須輸出的最小收機(jī)必須輸出的最小SNR，M = (So / No)min 提高接收機(jī)靈敏度（即減小提高接收機(jī)靈敏度（即減小 Si min）的措施）的措施 高增益、低噪聲高放高增益、低噪聲高放降低總噪聲系數(shù)降低總噪聲系數(shù) F0 匹配濾波器匹配濾波器，白噪聲背景下輸出最大，白噪聲背景下輸出最大SNR 信號(hào)能量信號(hào)能量積累積累，減小識(shí)別系數(shù)，減小識(shí)別系數(shù) M 的數(shù)值的數(shù)值MFBTkNSFBTkSnooni00min00min現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)靈敏度 接收機(jī)靈敏度（續(xù)）接收機(jī)靈敏度（續(xù)） 臨界靈敏度臨界靈敏度：?。喝?M =1 ，用于比較不同接收機(jī)線，用于比

38、較不同接收機(jī)線性部分的噪聲系數(shù)和帶寬對(duì)靈敏度的影響，常性部分的噪聲系數(shù)和帶寬對(duì)靈敏度的影響，常以相對(duì)以相對(duì) 1mW 的分貝數(shù)計(jì)值的分貝數(shù)計(jì)值03minminlg10)MHz(lg10dB114)dBmW(10)W(lg10)dBmW(FBSSniiMFBTkNSFBTkSnooni00min00min現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)靈敏度不同噪聲帶寬不同噪聲帶寬( (B Bn n= =B BRIRI) )時(shí)接收機(jī)靈敏度與噪聲系數(shù)的關(guān)系曲線時(shí)接收機(jī)靈敏度與噪聲系數(shù)的關(guān)系曲線 051015201151101051009590Simin/(dB/mW)10 MHz9 MHz8 MHz7 MHz6 MHz5 MHz

39、4 MHz3 MHzBRI2 MHz1 MHz0.5 MHz0.1 MHzF0 /dB現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)接收機(jī)高頻部分 雷達(dá)接收機(jī)的高頻部分雷達(dá)接收機(jī)的高頻部分 又稱接收機(jī)又稱接收機(jī)“前端前端”發(fā)射機(jī)接收機(jī)保護(hù)器低噪聲高 放本機(jī)振蕩收發(fā)開關(guān)(T/R)前置中放天線混頻器至主中放雷達(dá)接收機(jī)的高頻部分雷達(dá)接收機(jī)的高頻部分 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)接收機(jī)高頻部分 收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)和接收機(jī)保護(hù)器收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)和接收機(jī)保護(hù)器 收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)簡稱收發(fā)開關(guān)（收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)簡稱收發(fā)開關(guān)（T/R 或或 TR） 發(fā)射時(shí)只接發(fā)射機(jī)發(fā)射時(shí)只接發(fā)射機(jī)，以免高功率發(fā)射信號(hào)燒，以免高功率發(fā)射信號(hào)燒毀接收機(jī)電路毀接收機(jī)電路 接收時(shí)只接接收機(jī)接收時(shí)

40、只接接收機(jī)，以免發(fā)射機(jī)旁路使微弱，以免發(fā)射機(jī)旁路使微弱接收信號(hào)受損接收信號(hào)受損 通常，收發(fā)開關(guān)和接收機(jī)之間還要再插入一個(gè)通常，收發(fā)開關(guān)和接收機(jī)之間還要再插入一個(gè)接收機(jī)保護(hù)器接收機(jī)保護(hù)器進(jìn)一步衰減發(fā)射機(jī)泄露信號(hào)能量進(jìn)一步衰減發(fā)射機(jī)泄露信號(hào)能量現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)接收機(jī)高頻部分 高頻放大器高頻放大器 低噪聲高增益高頻放大器能降低接收機(jī)總體噪低噪聲高增益高頻放大器能降低接收機(jī)總體噪聲系數(shù)，提高接收機(jī)靈敏度聲系數(shù)，提高接收機(jī)靈敏度 混頻器與穩(wěn)定本振混頻器與穩(wěn)定本振 本機(jī)振蕩器和混頻器將高頻回波變換成中頻本機(jī)振蕩器和混頻器將高頻回波變換成中頻 現(xiàn)代雷達(dá)相參處理要求本機(jī)振蕩器的短期頻率現(xiàn)代雷達(dá)相參處理要求本機(jī)

41、振蕩器的短期頻率穩(wěn)定度和相位穩(wěn)定度極高，即要求穩(wěn)定度和相位穩(wěn)定度極高，即要求穩(wěn)定本振穩(wěn)定本振 自動(dòng)頻率控制（自動(dòng)頻率控制（AFC）保證高穩(wěn)定度）保證高穩(wěn)定度 穩(wěn)定本振可用作相參標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定本振可用作相參標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)動(dòng)態(tài)范圍 動(dòng)態(tài)范圍動(dòng)態(tài)范圍 接收機(jī)正常工作所接收機(jī)正常工作所容許的輸入信號(hào)強(qiáng)度的變化容許的輸入信號(hào)強(qiáng)度的變化范圍范圍，是接收機(jī)開始出現(xiàn)，是接收機(jī)開始出現(xiàn)過載時(shí)的輸入功率與過載時(shí)的輸入功率與最小可檢測功率之比最小可檢測功率之比 過載過載現(xiàn)象：當(dāng)輸入信號(hào)太強(qiáng)時(shí)，接收機(jī)將發(fā)生現(xiàn)象：當(dāng)輸入信號(hào)太強(qiáng)時(shí)，接收機(jī)將發(fā)生飽和而失去放大作用飽和而失去放大作用 最小輸入信號(hào)強(qiáng)度最小輸入信號(hào)強(qiáng)度通常

42、接收機(jī)靈敏度通常接收機(jī)靈敏度 Si min 保證大動(dòng)態(tài)范圍的措施：保證大動(dòng)態(tài)范圍的措施：對(duì)數(shù)放大，增益控制對(duì)數(shù)放大，增益控制 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)增益控制 增益控制增益控制 信號(hào)太弱，不能檢測信號(hào)太弱，不能檢測 信號(hào)太強(qiáng)，接收機(jī)飽和過載，目標(biāo)丟失信號(hào)太強(qiáng)，接收機(jī)飽和過載，目標(biāo)丟失 常用抗過載措施：常用抗過載措施： 自動(dòng)增益控制（自動(dòng)增益控制（AGC） 靈敏度時(shí)間控制靈敏度時(shí)間控制 對(duì)數(shù)放大器對(duì)數(shù)放大器 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)增益控制 近程增益控制近程增益控制 又稱又稱“時(shí)間增益控制時(shí)間增益控制”或或“靈敏度時(shí)間控靈敏度時(shí)間控制制”，防止近程雜波，防止近程雜波引起的中頻放大器過引起的中頻放大器過載載 基本原

43、理：接收機(jī)增基本原理：接收機(jī)增益與雜波功率的時(shí)變益與雜波功率的時(shí)變規(guī)律相規(guī)律相“匹配匹配”Pn iOR(t)R(t)UCO(a)(b)(a) (a) 雜波與時(shí)間的關(guān)系雜波與時(shí)間的關(guān)系(b) (b) 控制電壓與時(shí)間的關(guān)系控制電壓與時(shí)間的關(guān)系現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)帶寬與濾波特性 接收機(jī)工作帶寬接收機(jī)工作帶寬 接收機(jī)的工作頻率范圍接收機(jī)的工作頻率范圍 在復(fù)雜的電子對(duì)抗和干擾環(huán)境中，要求雷達(dá)發(fā)射在復(fù)雜的電子對(duì)抗和干擾環(huán)境中，要求雷達(dá)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)具有較寬的工作帶寬機(jī)和接收機(jī)具有較寬的工作帶寬 中頻選擇和濾波特性中頻選擇和濾波特性 中頻的選擇與具體應(yīng)用有關(guān)，帶寬中頻的選擇與具體應(yīng)用有關(guān)，帶寬 ，中頻，中頻

44、在在白噪聲白噪聲背景下，背景下， “匹配濾波器匹配濾波器” 輸出的信噪輸出的信噪比比 SNR 最大最大現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)匹配濾波器 匹配濾波器匹配濾波器 匹配濾波器是在匹配濾波器是在白噪聲背景白噪聲背景中檢測信號(hào)的中檢測信號(hào)的最佳最佳線性濾波器線性濾波器 傳輸函數(shù)是輸入信號(hào)頻譜的復(fù)共軛傳輸函數(shù)是輸入信號(hào)頻譜的復(fù)共軛 脈沖響應(yīng)是輸入信號(hào)的鏡像函數(shù)脈沖響應(yīng)是輸入信號(hào)的鏡像函數(shù) 匹配濾波器的輸出匹配濾波器的輸出SNR在時(shí)刻在時(shí)刻 t0 達(dá)到最大達(dá)到最大0)()(*jwtewSkwH)()(0*ttskth現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)匹配濾波器 準(zhǔn)匹配濾波器準(zhǔn)匹配濾波器 理想匹配濾波器難以實(shí)現(xiàn)理想匹配濾波器難以實(shí)現(xiàn) 準(zhǔn)匹配

45、濾波器用高斯形等容易實(shí)現(xiàn)的典型頻率準(zhǔn)匹配濾波器用高斯形等容易實(shí)現(xiàn)的典型頻率特性來近似匹配濾波器特性來近似匹配濾波器 帶寬稍大于最佳值不會(huì)引起明顯的失配損失，帶寬稍大于最佳值不會(huì)引起明顯的失配損失，但能減小因多普勒頻移或接收機(jī)調(diào)諧誤差所造但能減小因多普勒頻移或接收機(jī)調(diào)諧誤差所造成的信號(hào)波形失真成的信號(hào)波形失真 高斯型通帶的頻域和時(shí)域邊界特性俱佳，有利高斯型通帶的頻域和時(shí)域邊界特性俱佳，有利于同時(shí)防止偏頻窄帶干擾和脈沖干擾于同時(shí)防止偏頻窄帶干擾和脈沖干擾現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)接收機(jī)抗干擾能力 接收機(jī)抗干擾能力接收機(jī)抗干擾能力 抗干擾是現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的重要任務(wù)之一抗干擾是現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的重要任務(wù)之一 有源干擾有源

46、干擾： 敵方施放的各種干擾（阻塞、欺騙）敵方施放的各種干擾（阻塞、欺騙） 鄰近同頻雷達(dá)的干擾鄰近同頻雷達(dá)的干擾 無源干擾無源干擾： 從海浪、雨雪、地物等反射的雜波干擾從海浪、雨雪、地物等反射的雜波干擾 敵方施放的反射物（如箔片）干擾敵方施放的反射物（如箔片）干擾現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)終端顯示器 顯示器的主要類型（按任務(wù)分）顯示器的主要類型（按任務(wù)分） 距離：斜距，距離：斜距，A型型、J型、型、A/R型型 平面：斜距和方位角，平面：斜距和方位角，PPI、偏心、偏心PPI、B型型、微、微B型型 高度：距離和仰角或高度，高度：距離和仰角或高度，E型型 情況和綜合，表格，光柵掃描雷達(dá)顯示器情況和綜合，表格，

47、光柵掃描雷達(dá)顯示器 計(jì)算機(jī)圖形顯示計(jì)算機(jī)圖形顯示現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)終端顯示器 距離顯示器距離顯示器 顯示顯示目標(biāo)斜距目標(biāo)斜距 A型型：直線掃掠，掃掠線長代表目標(biāo)斜距：直線掃掠，掃掠線長代表目標(biāo)斜距 A/R型：上掃掠線同型：上掃掠線同A型型, 下掃掠線為局部放大下掃掠線為局部放大A A型型A/RA/R型型現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)終端顯示器 平面位置顯示器平面位置顯示器 PPI：斜距斜距-方位方位極坐標(biāo)，二維亮度調(diào)制極坐標(biāo)，二維亮度調(diào)制現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)雷達(dá)終端顯示器 高度顯示器高度顯示器 用于測高雷達(dá)和地形跟隨雷達(dá)，統(tǒng)稱用于測高雷達(dá)和地形跟隨雷達(dá)，統(tǒng)稱E型型 斜距斜距-高度或仰角高度或仰角，前者又稱，前者又稱R

48、HI型型仰角距離距離高度現(xiàn) 代 雷 達(dá) 技 術(shù)第第3 3章章 目標(biāo)特性與檢測目標(biāo)特性與檢測現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)目標(biāo)特性 目標(biāo)的雷達(dá)截面積目標(biāo)的雷達(dá)截面積 （RCS） 目標(biāo)的后向散射特性由雷達(dá)截面積目標(biāo)的后向散射特性由雷達(dá)截面積 s s 來描述來描述P2 為目標(biāo)反射的總功率，為目標(biāo)反射的總功率，S1 為照射的功率密度為照射的功率密度12SPsPRS1目標(biāo)的散射特性目標(biāo)的散射特性 現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)目標(biāo)特性 目標(biāo)的雷達(dá)截面積目標(biāo)的雷達(dá)截面積 （續(xù)）（續(xù)） 導(dǎo)電性能良好且各向同性的球體的截面積導(dǎo)電性能良好且各向同性的球體的截面積s s 等于等于該球體的幾何投影面積該球體的幾何投影面積 p p r2 任何一個(gè)反射體

49、的截面積都可以等效為一個(gè)各任何一個(gè)反射體的截面積都可以等效為一個(gè)各向同性球體的截面積向同性球體的截面積 實(shí)際目標(biāo)形狀復(fù)雜，后向散射是各組成部分散實(shí)際目標(biāo)形狀復(fù)雜，后向散射是各組成部分散射的矢量合成；不同照射方向的射的矢量合成；不同照射方向的s s 值不同值不同 目標(biāo)的后向散射特性與目標(biāo)的后向散射特性與波長波長、視角視角、 極化極化以及以及目標(biāo)本身目標(biāo)本身有關(guān)，其中與波長的關(guān)系最大有關(guān)，其中與波長的關(guān)系最大現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)目標(biāo)特性 目標(biāo)類型目標(biāo)類型 三維分辨單元三維分辨單元雷達(dá)波束立體角雷達(dá)波束立體角 W W 的單位為球面度的單位為球面度 點(diǎn)目標(biāo)點(diǎn)目標(biāo)：小于三維分辨單元的目標(biāo)：小于三維分辨單元的目標(biāo)

50、 大目標(biāo)大目標(biāo)：大于分辨單元且形狀不規(guī)則的目標(biāo)，：大于分辨單元且形狀不規(guī)則的目標(biāo)，如大于分辨單元的一艘大船如大于分辨單元的一艘大船 分布目標(biāo)分布目標(biāo)：具有某種統(tǒng)計(jì)特性的散射體集合：具有某種統(tǒng)計(jì)特性的散射體集合22cRVW現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)點(diǎn)目標(biāo)特性 點(diǎn)目標(biāo)特性與波長的關(guān)系點(diǎn)目標(biāo)特性與波長的關(guān)系 球體截面積與波長的關(guān)系（投影周長球體截面積與波長的關(guān)系（投影周長2p pr ） 瑞利區(qū)瑞利區(qū)：2p pr ，截面積振蕩地趨于投影，截面積振蕩地趨于投影面積面積 p p r2，后向散射為主后向散射為主 振蕩區(qū)：振蕩區(qū)：2p pr ，截面積在極限值間振蕩截面積在極限值間振蕩 非球體截面積在光學(xué)區(qū)不一定趨于一個(gè)常數(shù)

51、非球體截面積在光學(xué)區(qū)不一定趨于一個(gè)常數(shù)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)101.00.10.010.0010.10.2 0.3 0.5 0.8 1.022010853瑞利區(qū)振蕩區(qū)光學(xué)區(qū)2prpr 2s球點(diǎn)目標(biāo)特性球體截面積與波長球體截面積與波長 的關(guān)系的關(guān)系現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)點(diǎn)目標(biāo)特性 目標(biāo)特性與極化的關(guān)系目標(biāo)特性與極化的關(guān)系 目標(biāo)的散射特性通常與入射場的極化有關(guān)目標(biāo)的散射特性通常與入射場的極化有關(guān) 目標(biāo)的線極化散射場由水平和垂直兩部分組成目標(biāo)的線極化散射場由水平和垂直兩部分組成 目標(biāo)散射場可被相同極化的天線接收目標(biāo)散射場可被相同極化的天線接收 散射矩陣表明了目標(biāo)散射特性與極化方向的關(guān)散射矩陣表明了目標(biāo)散射特性與極化方向

52、的關(guān)系，它和目標(biāo)的幾何形狀間有密切的聯(lián)系系，它和目標(biāo)的幾何形狀間有密切的聯(lián)系TVVVTHHVTVVHTHHHTVTHVVHVVHHHrVrHEEEEEEEEaaaaaaaa散散射射矩矩陣陣現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)復(fù)雜目標(biāo)特性 復(fù)雜目標(biāo)的雷達(dá)截面積復(fù)雜目標(biāo)的雷達(dá)截面積 是許多獨(dú)立小散射單元截面積的矢量和是許多獨(dú)立小散射單元截面積的矢量和 是視角和波長的復(fù)雜函數(shù)是視角和波長的復(fù)雜函數(shù), 起伏很大起伏很大，常用某一，常用某一數(shù)值數(shù)值s s代表，但無一致標(biāo)準(zhǔn)代表，但無一致標(biāo)準(zhǔn) 不同觀察方向各單元散射信號(hào)間的相位不同，不同觀察方向各單元散射信號(hào)間的相位不同，其矢量和可能相互增強(qiáng)也可能相互抵消，造成其矢量和可能相互增

53、強(qiáng)也可能相互抵消，造成很大起伏很大起伏 實(shí)際用統(tǒng)計(jì)模型來描述，例如實(shí)際用統(tǒng)計(jì)模型來描述，例如 大型飛機(jī)：瑞利分布大型飛機(jī)：瑞利分布 導(dǎo)彈、衛(wèi)星、船舶：對(duì)數(shù)正態(tài)分布導(dǎo)彈、衛(wèi)星、船舶：對(duì)數(shù)正態(tài)分布現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)復(fù)雜目標(biāo)特性dB5101520253035飛機(jī)的雷達(dá)截面積飛機(jī)的雷達(dá)截面積 （工作波長（工作波長10cm10cm）現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)復(fù)雜目標(biāo)特性目標(biāo)雷達(dá)截面積舉例（微波波段）目標(biāo)雷達(dá)截面積舉例（微波波段）類類 型型s / s / m2普通帶翼導(dǎo)彈普通帶翼導(dǎo)彈0.5小型單引擎飛機(jī)小型單引擎飛機(jī)1小型殲擊機(jī)或四座噴氣機(jī)小型殲擊機(jī)或四座噴氣機(jī)2大型殲擊機(jī)大型殲擊機(jī)6中型轟炸機(jī)或中型噴氣客機(jī)中型轟炸機(jī)或中型

54、噴氣客機(jī)20大型轟炸機(jī)或大型噴氣客機(jī)大型轟炸機(jī)或大型噴氣客機(jī)40小船（艇）小船（艇）0.02 2巡邏艇巡邏艇10現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)目標(biāo)起伏模型 目標(biāo)起伏模型目標(biāo)起伏模型 實(shí)際運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的截面積是劇烈起伏的實(shí)際運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的截面積是劇烈起伏的 雷達(dá)截面積起伏用概率密度函數(shù)（與目標(biāo)類型雷達(dá)截面積起伏用概率密度函數(shù)（與目標(biāo)類型及典型航路有關(guān)）和相關(guān)函數(shù)來描述及典型航路有關(guān)）和相關(guān)函數(shù)來描述 慢起伏目標(biāo)慢起伏目標(biāo)：天線一次掃描期間完全相關(guān)，而：天線一次掃描期間完全相關(guān)，而掃描至掃描間完全不相關(guān)掃描至掃描間完全不相關(guān) 快起伏目標(biāo)快起伏目標(biāo)：脈沖與脈沖之間完全不相關(guān)：脈沖與脈沖之間完全不相關(guān) 施威林（施威林（Swer

55、ling）起伏模型，）起伏模型，型型 型型 第五類目標(biāo)：不起伏的目標(biāo)第五類目標(biāo)：不起伏的目標(biāo)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)目標(biāo)起伏模型 四類施威林（四類施威林（Swerling）起伏模型，）起伏模型，A2 =s s 型（慢起伏）與型（慢起伏）與型（快起伏）瑞利分布型（快起伏）瑞利分布目標(biāo)由大量近似相等的獨(dú)立單元散射體組成目標(biāo)由大量近似相等的獨(dú)立單元散射體組成 型（慢起伏）與型（慢起伏）與型（快起伏）型（快起伏）目標(biāo)由一個(gè)較大反射體和許多小反射體合成，目標(biāo)由一個(gè)較大反射體和許多小反射體合成， 或者一個(gè)大的反射體有小的方位變化或者一個(gè)大的反射體有小的方位變化20202202,2)(,1)(AAAAAApepssss

56、s20202403234,23exp29)(,2exp4)(AAAAAAppssssss現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)門限檢測 門限檢測門限檢測 雷達(dá)檢測信號(hào)的能力受同頻隨機(jī)噪聲限制，檢雷達(dá)檢測信號(hào)的能力受同頻隨機(jī)噪聲限制，檢測信號(hào)有無須根據(jù)某種統(tǒng)計(jì)檢測的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)測信號(hào)有無須根據(jù)某種統(tǒng)計(jì)檢測的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn) 奈曼奈曼-皮爾遜準(zhǔn)則皮爾遜準(zhǔn)則：信號(hào)檢測要求在給定：信號(hào)檢測要求在給定SNR下下滿足一定虛警概率時(shí)的發(fā)現(xiàn)概率最大滿足一定虛警概率時(shí)的發(fā)現(xiàn)概率最大 門限檢測門限檢測：信號(hào)包絡(luò)若超出某一預(yù)置門限，則：信號(hào)包絡(luò)若超出某一預(yù)置門限，則認(rèn)為有目標(biāo)，否則認(rèn)為沒有目標(biāo)認(rèn)為有目標(biāo)，否則認(rèn)為沒有目標(biāo)現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)門限檢測 門限檢測（

57、續(xù)）門限檢測（續(xù)） 門限檢測是一種統(tǒng)計(jì)檢測，四種可能情況：門限檢測是一種統(tǒng)計(jì)檢測，四種可能情況：1) 發(fā)現(xiàn)概率發(fā)現(xiàn)概率Pd：有目標(biāo)時(shí)判為有目標(biāo)的概率：有目標(biāo)時(shí)判為有目標(biāo)的概率2) 漏警概率漏警概率Pla ：有目標(biāo)時(shí)判為無目標(biāo)的概率：有目標(biāo)時(shí)判為無目標(biāo)的概率3) 不發(fā)現(xiàn)概率不發(fā)現(xiàn)概率Pan：無目標(biāo)時(shí)判為無目標(biāo)的概率：無目標(biāo)時(shí)判為無目標(biāo)的概率4) 虛警概率虛警概率Pfa： 無目標(biāo)時(shí)判為有目標(biāo)的概率無目標(biāo)時(shí)判為有目標(biāo)的概率 其中，其中，Pla 和和 Pfa 是錯(cuò)誤判斷是錯(cuò)誤判斷Pd + Pla = 1，Pan + Pfa = 1現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)門限檢測 門限檢測（續(xù)）門限檢測（續(xù)） 門限門限，Pfa，門

58、限，門限，Pd，需折中考慮，需折中考慮 恒虛警（概）率（恒虛警（概）率（CFAR）檢測：電子門限自動(dòng)檢測：電子門限自動(dòng)調(diào)整以保證虛警概率恒定調(diào)整以保證虛警概率恒定 雷達(dá)信號(hào)的檢測性能由雷達(dá)信號(hào)的檢測性能由Pd和和Pfa來描述來描述現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)p(r)1203456r / s7信號(hào) 噪聲門限噪聲(A / s 3)UR/ s 2.5門限檢測 虛警概率虛警概率Pfa 0均值高斯噪聲均值高斯噪聲（高斯分布高斯分布）的概）的概率密度函數(shù)，其包率密度函數(shù)，其包絡(luò)為絡(luò)為瑞利分布瑞利分布 發(fā)現(xiàn)概率發(fā)現(xiàn)概率Pd 正弦信號(hào)（目標(biāo)回正弦信號(hào)（目標(biāo)回波）波） + 0 均值高斯均值高

59、斯噪聲，包絡(luò)為噪聲，包絡(luò)為萊斯萊斯或廣義瑞利分布或廣義瑞利分布檢測門限確定檢測門限確定現(xiàn) 代 雷 達(dá) 技 術(shù)第第4 4章章 雷達(dá)方程雷達(dá)方程現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)基本雷達(dá)方程 雷達(dá)作用距離雷達(dá)作用距離： 雷達(dá)能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離雷達(dá)能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的距離 是一種是一種統(tǒng)計(jì)平均意義上的估算和預(yù)測統(tǒng)計(jì)平均意義上的估算和預(yù)測，因?yàn)?，因?yàn)?噪聲是隨機(jī)的噪聲是隨機(jī)的 大部分目標(biāo)特性是隨機(jī)起伏的大部分目標(biāo)特性是隨機(jī)起伏的 雷達(dá)工作環(huán)境難以預(yù)知：雜波、干擾、大氣雷達(dá)工作環(huán)境難以預(yù)知：雜波、干擾、大氣衰減衰減 雷達(dá)系統(tǒng)存在誤差和損耗雷達(dá)系統(tǒng)存在誤差和損耗現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)基本雷達(dá)方程 基本雷達(dá)方程基本雷達(dá)方程 理想無損耗、自由空間傳播

60、的單基地雷達(dá)，峰理想無損耗、自由空間傳播的單基地雷達(dá)，峰值發(fā)射功率值發(fā)射功率Pt ，天線增益，天線增益 Gt，距離，距離 R 處的功率處的功率密度密度為為目標(biāo)目標(biāo)有效反射有效反射截面積截面積 s s 后向反射的功率為后向反射的功率為214 RGPSttp2124 RGPSPttpss現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)基本雷達(dá)方程 基本雷達(dá)方程（續(xù)）基本雷達(dá)方程（續(xù)） P2 均勻輻射，接收天線處的回波功率密度為均勻輻射，接收天線處的回波功率密度為 孔徑為孔徑為 Ar 的雷達(dá)，接收天線接收的回波功率為的雷達(dá)，接收天線接收的回波功率為 天線增益和天線有效面積（孔徑）之間的關(guān)系天線增益和天線有效面積（孔徑）之間的關(guān)系222