雷達原理讀書筆記(共17頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上雷達原理（Radar Principles） 讀書“筆記”姓名：林中朝 學號：西安電子科技大學2010-11-1 一、雷達的簡介雷達基本工作原理如圖1-1，由雷達發(fā)射機產生的電磁能，經收發(fā)開關后傳輸給天線，再定向輻射于大氣中，如果目標位于定向天線波束內，截取一部分電磁能，再將這些截取能量向各方向散射，部分能量進入到雷達接收機。接收機將散射回波信號經信號處理送終端顯示 圖1-1 雷達的原理及基本組成基本雷達方程1、距離R 處任一點處的雷達發(fā)射信號功率密度：,雷達發(fā)射功率。2、對于定向天線，考慮到天線增益G，表示相對于各向同性天線，則 3、以目標為圓心，雷達處散射的功率密

2、度：, 雷達散射截面積。4、雷達天線接收面積，收到功率.5、最大測量距離：當雷達接收功率為接收機最小檢測功率（即臨界靈敏度）時時，雷達的基本組成如圖1.2所示： 1.2 脈沖雷達基本組成框圖1、天線：輻射能量和接收回波（單基地脈沖雷達），（天線形狀，波束形狀，掃描方式）。2、收發(fā)開關：收發(fā)隔離。3、發(fā)射機：直接振蕩式（如磁控管振蕩器），功率放大式（如主振放大式），（穩(wěn)定，產生復雜波形，可相參處理）。 4、接收機：超外差，高頻放大，混頻，中頻放大，檢波，視頻放大等。（接收機部分也進行一些信號處理，如匹配濾波等），接收機中的檢波器通常是包絡檢波，對于多普勒處理則采用相位檢波器。5、信號處理：消除不

3、需要的信號及干擾而通過或加強由目標產生的回波信號，通常在檢測判決之前完成（MTI，多普勒濾波器組，脈沖壓縮），許多現(xiàn)代雷達也在檢測判決之后完成。6、顯示器（終端）：原始視頻，或經過處理的信息。7、同步設備（視頻綜合器）：是雷達機的頻率和時間標準（只有功率放大式（主振放大式）才有）。專心-專注-專業(yè)二、雷達發(fā)射機雷達發(fā)射機的任務和基本組成一、任務：產生大功率的特定調制的電磁振蕩即射頻信號。1、振幅調制：CW pulse：width，repeat frequency2、 頻率調制：fixed freq 頻率分集 freq coded LFM 頻率捷變3、相位調制：隨機相位 相位相參 相位編碼二、分

4、類與組成1、單級振蕩式：大功率電磁振蕩產生與調制同時完成（一個器件）圖2-1 單級振蕩式發(fā)射機（1）定時器提供以為間隔的脈沖觸發(fā)信號 （2） 脈沖調制器：在觸發(fā)脈沖信號激勵下產生脈寬為的大功率視頻脈沖信號。 （3）功率射頻振蕩器：產生大功率射頻信號。 特點：簡單，廉價，高效，難以產生復雜調制，頻率穩(wěn)定性差，。2、主振放大式（主控振蕩器加上射頻放大鏈）：先產生小功率的CW 振蕩，再分多級進行調制和放大。圖2-2 主振放大式發(fā)射機（1）定時器：給三個脈沖調制器提供不同時間，不同寬度的觸發(fā)脈沖信號 （2）固體微波源：是高穩(wěn)定度的 CW 振蕩器，在脈沖調制下形成輸出脈沖 （3）中間放大器：在微波源脈沖

5、到達后很短時間處于放大狀態(tài)，在微波脈沖結束后退出放大狀態(tài)，受脈沖控制 （4）出功率放大器：產生大功率的脈沖射頻信號 特點：調制準確，能夠適應多種復雜調制，系統(tǒng)復雜，昂貴，效率低。三、雷達接收機雷達接收機的任務和基本組成一、 任務不失真的放大所需的微弱信號，抑制不需要的其他信號（噪聲、干擾等）。二、 超外差雷達接收機的組成優(yōu)點：靈敏度高、增益高、選擇性好、適應性廣。圖3-1 超外差式雷達接收機簡化框圖1、高頻部分： （1）T/R 及保護器：發(fā)射機工作時，使接收機輸入端短路，并對大信號限幅保護。 （2）低噪聲高放：提高靈敏度，降低接收機噪聲系數(shù)，熱噪聲增益。 （3）Mixer，LD，AFC：保證本

6、振頻率與發(fā)射頻率差頻為中頻，實現(xiàn)變頻。 2、中頻部分及 AGC： （1）匹配濾波：（2）AGC：auto gain control. 3、視頻部分： （1）檢波：包絡檢波，同步（頻）檢波（正交兩路） ，相位檢波。 （2）放大：線形放大，對數(shù)放大，動態(tài)范圍。雷達接收機的主要質量指標1、靈敏度：用最小可檢測信號功率 表示，檢測靈敏度，給定虛警概率 ，達到指定檢測概率時的輸入端的信號功率： =|=const，=const保證下面靈敏所需接收機gain=120-160 dB，-120-140dbw主要由中頻完成。 2、工作頻帶寬度：指瞬時工作頻率范圍，頻率捷變雷達要求的接收機工作頻帶寬度：10-20%

7、 。 3、動態(tài)范圍：表示接收機能夠正常工作所允許的輸入信號強度的變化范圍，過載時的 |，80-120 dB。4、中頻的選擇與濾波特性： ，中頻選擇通常選擇 30M500M，抑制鏡頻.實際與發(fā)射波形特性，接收機工作帶寬有關。 5、工作穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定度：指當環(huán)境變化時，接收機性能參數(shù)受到影響的程度，頻率穩(wěn)定度，信號處理，采取頻率穩(wěn)定度、相位穩(wěn)定度提高的本振，“穩(wěn)定本振” 。6、抗干擾能力：雜波干擾（MTI，MTD） 、有源干擾、假目標干擾。 7、微電子化和模塊化結構。MMIC 微波單片集成電路、IMIC中頻單片集成電路、ASIC 專用集成電路。四、雷達的終端顯示器和錄取設備雷達的終端顯示器一、顯

8、示器的主要類型（完成任務分類） 1、距離顯示器： 圖 4.1 顯示目標的斜距坐標，用光點在熒光屏上偏轉的振幅來表示目標回波的大小，所以又稱為偏轉調制顯示器。 A顯：直線掃掠，掃掠線長度和雷達的距離量程相對應，直線的起始點為雷達，回波距離點的長度表示距離，有距離刻度。 A/R 顯：A顯同上，R顯上 A的某一段進行放大。 J 顯：圓周掃掠，頂端為雷達圓弧長表示距離，讀數(shù)精度提高 倍。2、平面顯示器： 圖4.2，又稱 PPI(Plan position indicator)顯，顯示斜距、方位，是二維顯示器，用亮點來顯示坐標，屬亮度調制顯示器。 P顯：圓心為雷達，徑長表示距離，頂向方位為正北，圓周角表

9、方位，順時針方向。 偏心式 P顯：移動原點，使放大給定方向。 以上兩種均為極坐標。 B 式顯示：直角坐標，常用微 B 式顯示，距離和方位只顯示一段。3、高度顯示器：RHI 顯示：水平距離和高度、仰角，雷達在左下方。4.情況顯示器： 一次信息：雷達 二次信息：表格數(shù)據(jù)、特征符號、地圖等。 5.光柵掃描雷達顯示器： 數(shù)字顯示技術的應用。既能顯示目標回波的二次信息，也能顯示各種二次信息以及背景地圖。圖4-1 三種距離顯示器的畫面圖4-2 平面顯示器圖像五、雷達方程理想無損耗自由空間傳播的單基地雷達方程1、 收發(fā)不同天線時，2. 收發(fā)共天線時，雷達實際作用距離受目標后向散射截面積 、 、噪聲和其他干擾的影響，具有不確定性，服從統(tǒng)計學規(guī)律。六、多普勒效應及其在雷達中的應用多普勒效應1、 雷達發(fā)射連續(xù)波的情況發(fā)射信號：回 波： ， 若目標固定、固定相位差：若目標以勻速運動：=， ，同相 ，反相2、窄帶信號時的多普勒效應 發(fā)射信號窄帶表示：回波信號表示： 目標不動時：復包絡有一固定遲延。而高頻則有一固定相位差 勻速運動： 即：復包絡滯后，而高頻相位差 時間函數(shù) 若為常數(shù)，引起的頻路差為：， 多普勒頻率 （運動時，回波時間得嚴格推導） 若目標運動方向與雷達和目標連線夾角為 ，目標速度為 v 。則徑向速度多普勒信息的提取 與 相比很小， 提取 要用差分差拍方法。即：、 的差值 連續(xù)波多普勒雷達