雷達原理與系統(tǒng)

1、雷達原理與系統(tǒng)雷達原理與系統(tǒng)西安電子科技大學電子對抗研究所2014年2月 主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1、緒論、緒論2 2、雷達發(fā)射機、雷達發(fā)射機3 3、雷達接收機、雷達接收機4 4、雷達終端顯示器與錄取設(shè)備、雷達終端顯示器與錄取設(shè)備5 5、雷達作用距離、雷達作用距離6 6、目標距離的測量、目標距離的測量7 7、目標角度的測量、目標角度的測量8 8、目標速度的測量、目標速度的測量主要內(nèi)容主要內(nèi)容9 9、連續(xù)波雷達、連續(xù)波雷達1010、脈沖多普勒雷達、脈沖多普勒雷達11 11、相控陣雷達、相控陣雷達1212、數(shù)字陣列雷達、數(shù)字陣列雷達1313、脈沖壓縮雷達、脈沖壓縮雷達1414、雙基地雷達、雙基地雷達1

2、515、合成孔徑雷達、合成孔徑雷達1 1、緒論、緒論1.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù)1.2 1.2 雷達的基本組成雷達的基本組成1.3 1.3 雷達的工作頻率雷達的工作頻率1.4 1.4 雷達的應(yīng)用和發(fā)展雷達的應(yīng)用和發(fā)展1.5 1.5 電子戰(zhàn)和軍用雷達的發(fā)展電子戰(zhàn)和軍用雷達的發(fā)展1.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù)rVR,rVR,rVHD,sin,cosRHRD nttjrtenTtrectttAAts,nttttjrrrrtrrrretnTtrectttttAAttsts)(,1.1.1 1.1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù)利用發(fā)射和接收電磁波信號的相關(guān)性，完成以下任務(wù)利用發(fā)射和接收電磁波信

3、號的相關(guān)性，完成以下任務(wù)1、發(fā)現(xiàn)目標，確定目標在空間中的位置、運動、航跡等、發(fā)現(xiàn)目標，確定目標在空間中的位置、運動、航跡等2、識別目標，確定目標性質(zhì)（、識別目標，確定目標性質(zhì)（F/E，目標類型，目標形狀，目標類型，目標形狀/散射特性等）散射特性等）1.1.2 1.1.2 探測與定位的坐標系探測與定位的坐標系球坐標系球坐標系 以雷達自身為原點以雷達自身為原點柱坐標系柱坐標系 以雷達自身為原點以雷達自身為原點近似（忽略曲率）轉(zhuǎn)換關(guān)系：近似（忽略曲率）轉(zhuǎn)換關(guān)系：1.1.3 1.1.3 基本測量原理基本測量原理正北為方位正北為方位0，仰角以水平面為，仰角以水平面為0正北同上，以海面正北同上，以海面/地

4、平面高度為地平面高度為01.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù) nttjrtenTtrectttAAts, nttttjrrrrtrrrretnTtrectttttAAttsts)(,1.1.3 1.1.3 基本測量原理基本測量原理 發(fā)射信號相位調(diào)制發(fā)射信號載頻脈沖重復(fù)周期脈沖串函數(shù)，最大值發(fā)射天線方向圖函數(shù)，發(fā)射信號振幅tTttrectnTtrectttAArnrt,0 , 1,10A0,引起的傳播時間遲延由目標距離幅衰減各種傳播損耗引起的振RcRtr,21.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù)2rctRnrrnrtnTtrectnTtrect, ttttr2距離信息提取距離信息提取脈沖測距法：利

5、用收發(fā)脈沖包絡(luò)的時間遲延脈沖測距法：利用收發(fā)脈沖包絡(luò)的時間遲延調(diào)頻測距法：利用收發(fā)相位函數(shù)的頻率差調(diào)頻測距法：利用收發(fā)相位函數(shù)的頻率差舉例：舉例：常數(shù)常數(shù)mskmsmc/150/1502如果目標距離為如果目標距離為60km，則對應(yīng)的時間遲延為：，則對應(yīng)的時間遲延為：smsmscRtr4004 . 03006022如果調(diào)頻測距雷達的調(diào)頻斜率為：如果調(diào)頻測距雷達的調(diào)頻斜率為： =10MHz/ms，則，則對應(yīng)對應(yīng)60km距離目標的頻差為：距離目標的頻差為：0.4msMHzmsMHzmscRfc4/104 . 02Ttr trfc接收頻率接收頻率發(fā)射頻率發(fā)射頻率1.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù),

6、ttAttAttAtt2211,max ,2211ttAangttAangrVctVRtVttttfrrrrd0222角度信息提取角度信息提取振幅法測角振幅法測角 最大信號法最大信號法 等信號法等信號法等相位法測角等相位法測角速度信息提取速度信息提取舉例：舉例：頻率為頻率為10GHz10GHz的雷達，當目標徑向速度為的雷達，當目標徑向速度為300m/s300m/s時，其多卜勒頻率為時，其多卜勒頻率為KHzmsmfmHzsmfcd2003. 0/3002,03. 010/1031081.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù)tPGrA4,442432242GARGPRGAPPrtrtrRminrP41

7、min32241min2max44rtrrtPGPPGAPR1.1.4 1.1.4 雷達的探測能力雷達的探測能力- -基本雷達方程基本雷達方程雷達接收的目標回波信號功率（雷達接收的目標回波信號功率（W）：）：雷達的作用距離（雷達的作用距離（m）：）：發(fā)射脈沖功率發(fā)射脈沖功率W發(fā)射天線增益發(fā)射天線增益倍倍接收天線有效面積（孔徑）接收天線有效面積（孔徑）m2工作波長工作波長 m目標的雷達截面積目標的雷達截面積 m2雷達與目標之間的距離雷達與目標之間的距離 m接收機靈敏度接收機靈敏度 W未考慮因素：大氣衰減與路徑（多徑，曲率），目標特性與起伏未考慮因素：大氣衰減與路徑（多徑，曲率），目標特性與起伏1

8、.1 1.1 雷達的任務(wù)雷達的任務(wù)舉例：舉例：某雷達發(fā)射脈沖功率為某雷達發(fā)射脈沖功率為200KW200KW，收發(fā)天線增益為，收發(fā)天線增益為30dB30dB，波長，波長0.1m0.1m，接收機，接收機靈敏度為靈敏度為-110dBm-110dBm，不考慮大氣損耗等，試求其對，不考慮大氣損耗等，試求其對 = =1m1m2 2目標的最大作用目標的最大作用距離距離kmR786.100410210411 . 01010241323411432235max1.2 1.2 雷達的基本組成雷達的基本組成1.3 1.3 雷達的工作頻率雷達的工作頻率雷達的工作頻率：雷達的工作頻率：3MHz 3MHz 300GHz(

9、100m 300GHz(100m 1mm) 1mm)主要工作頻段：主要工作頻段：300MHz 300MHz 18GHz(1m 18GHz(1m 2cm) 2cm)3 3 30MHz30MHz戰(zhàn)略預(yù)警超視距雷達戰(zhàn)略預(yù)警超視距雷達30 30 300MHz 300MHz 米波遠程預(yù)警雷達米波遠程預(yù)警雷達300MHz300MHz分米波分米波/ /厘米波警戒厘米波警戒/ /引導(dǎo)引導(dǎo)/ /制導(dǎo)制導(dǎo) 30GHz30GHz火控火控/ /末制導(dǎo)雷達末制導(dǎo)雷達30 30 300GHz 300GHz毫米波火控毫米波火控/ /末制導(dǎo)雷達末制導(dǎo)雷達1.4 1.4 雷達的應(yīng)用和發(fā)展雷達的應(yīng)用和發(fā)展1.4.1 雷達的應(yīng)用雷

10、達的應(yīng)用n軍用雷達：軍用雷達：按照作用距離：遠程預(yù)警雷達按照作用距離：遠程預(yù)警雷達 R R600km600km中中/ /近程搜索和警戒雷達近程搜索和警戒雷達 150kmR600km150kmR600km近程引導(dǎo)指示雷達近程引導(dǎo)指示雷達 R150kmR150km按照功能按照功能/ /用途：警戒引導(dǎo)雷達用途：警戒引導(dǎo)雷達 大范圍發(fā)現(xiàn)目標大范圍發(fā)現(xiàn)目標/ /粗定位，不引導(dǎo)導(dǎo)彈粗定位，不引導(dǎo)導(dǎo)彈/ /火力射擊火力射擊 制導(dǎo)火控雷達制導(dǎo)火控雷達 小范圍發(fā)現(xiàn)小范圍發(fā)現(xiàn)/ /跟蹤目標，引導(dǎo)導(dǎo)彈跟蹤目標，引導(dǎo)導(dǎo)彈/ /火力射擊火力射擊 精密跟蹤雷達精密跟蹤雷達 對單個目標進行精確跟蹤和火力打擊對單個目標進行精

11、確跟蹤和火力打擊 多功能雷達：同時具備上述多種功能和用途的雷達，如：多功能雷達：同時具備上述多種功能和用途的雷達，如：SPY-1SPY-1 特種雷達：具有特定功能的雷達：如：雷達高度表特種雷達：具有特定功能的雷達：如：雷達高度表/ /雷達引信雷達引信按照裝載平臺：按照裝載平臺： 星載雷達，彈載雷達，機載雷達，艦載雷達，車載雷達，背負雷達星載雷達，彈載雷達，機載雷達，艦載雷達，車載雷達，背負雷達按照技術(shù)體制：收發(fā)關(guān)系和位置按照技術(shù)體制：收發(fā)關(guān)系和位置 單基地單基地/ /雙多基地，非協(xié)同探測（雙多基地，非協(xié)同探測（PCLPCL），），MIMOMIMO天線技術(shù)天線技術(shù) 單波束單波束/ /多波束，機械

12、多波束，機械/ /電電/ /混合掃描，混合掃描，發(fā)射發(fā)射/ /接收機技術(shù)接收機技術(shù) 相參相參/ /非相參收發(fā)，捷變頻，頻率分集，非相參收發(fā)，捷變頻，頻率分集，信號處理技術(shù)信號處理技術(shù) MTIMTI，MTDMTD，PCPC，PDPD，SARSAR，ISARISAR，n民用雷達：民用雷達： 氣象雷達，航管雷達，宇航雷達，遙感雷達，氣象雷達，航管雷達，宇航雷達，遙感雷達，1.5 1.5 電子戰(zhàn)和軍用雷達的發(fā)展電子戰(zhàn)和軍用雷達的發(fā)展1.5.1 1.5.1 電子戰(zhàn)（電子戰(zhàn)（EWEW） 定義：敵我雙方利用無線電電子裝備或器材所進行的電磁信息斗爭，電子戰(zhàn)包括電子對抗和電定義：敵我雙方利用無線電電子裝備或器材

13、所進行的電磁信息斗爭，電子戰(zhàn)包括電子對抗和電子反對抗子反對抗n電子對抗（電子對抗（ECMECM）：為了探測敵方無線電電子裝備的電磁信息（電子偵察），削弱或破壞）：為了探測敵方無線電電子裝備的電磁信息（電子偵察），削弱或破壞其使用效能所采取的一切戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措施（電子干擾、偽裝、隱身和摧毀）其使用效能所采取的一切戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措施（電子干擾、偽裝、隱身和摧毀）n電子反對抗（電子反對抗（ECCMECCM）：在敵方實施電子對抗的條件下，保證我方有效使用電磁信息所采）：在敵方實施電子對抗的條件下，保證我方有效使用電磁信息所采取的一切戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措施（反偵察、抗干擾、反偽裝、反隱身、反摧毀）取的一切戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)措

14、施（反偵察、抗干擾、反偽裝、反隱身、反摧毀）1.5.2 1.5.2 雷達反干擾雷達反干擾n天線抗干擾：低旁瓣，旁瓣對消，旁瓣消隱，波束燒穿，隨機掃描，波束分集等天線抗干擾：低旁瓣，旁瓣對消，旁瓣消隱，波束燒穿，隨機掃描，波束分集等n發(fā)射機抗干擾：提高輻射功率，頻率捷變，頻率編碼，頻率分集，脈沖壓縮，波形隱蔽，發(fā)射機抗干擾：提高輻射功率，頻率捷變，頻率編碼，頻率分集，脈沖壓縮，波形隱蔽，窄脈沖，重頻時變，誘餌發(fā)射等窄脈沖，重頻時變，誘餌發(fā)射等n接收機、信號處理抗干擾：接收機抗飽和，重頻、脈寬鑒別，接收機、信號處理抗干擾：接收機抗飽和，重頻、脈寬鑒別，MTIMTI，MTDMTD，積累檢測，恒，積累

15、檢測，恒虛警，寬限窄，前沿跟蹤等虛警，寬限窄，前沿跟蹤等n隱身與反隱身隱身與反隱身n隱身：通過形體設(shè)計和材料選擇降低目標的隱身：通過形體設(shè)計和材料選擇降低目標的RCSRCS（ ）n反隱身：增加照射功率，組網(wǎng)雷達，短波反隱身：增加照射功率，組網(wǎng)雷達，短波/ /米波雷達，雙米波雷達，雙/ /多基地雷達，多基地雷達，PCLPCL等檢測隱身目等檢測隱身目標標n反偵察和反摧毀反偵察和反摧毀低截獲的發(fā)射波形：噪聲雷達，沖擊雷達，大時寬低截獲的發(fā)射波形：噪聲雷達，沖擊雷達，大時寬/ /帶寬積信號，信號隱匿，誘餌輻射等帶寬積信號，信號隱匿，誘餌輻射等2 2、雷達發(fā)射機、雷達發(fā)射機2.1 2.1 任務(wù)和基本組成

16、任務(wù)和基本組成 2.2 2.2 主要質(zhì)量指標主要質(zhì)量指標2.3 2.3 單級振蕩和主振放大式發(fā)射機單級振蕩和主振放大式發(fā)射機2.4 2.4 固態(tài)發(fā)射機固態(tài)發(fā)射機2.5 2.5 脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器 2.1 2.1 任務(wù)和基本組成任務(wù)和基本組成Tr2.1.1 2.1.1 任務(wù)任務(wù)產(chǎn)生大功率、指定調(diào)制特性（振幅產(chǎn)生大功率、指定調(diào)制特性（振幅/相位）的電磁波相位）的電磁波單級振蕩式單級振蕩式 大功率振蕩和調(diào)制一次完成（直接形成大功率振蕩和調(diào)制）大功率振蕩和調(diào)制一次完成（直接形成大功率振蕩和調(diào)制）脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器射頻振蕩器射頻振蕩器2.1.2 2.1.2 基本組成基本組成主振放大式主振放大式 先產(chǎn)

17、生小功率振蕩和調(diào)制，再經(jīng)放大達到大功率先產(chǎn)生小功率振蕩和調(diào)制，再經(jīng)放大達到大功率射頻振蕩器射頻振蕩器激勵放大器激勵放大器末級放大器末級放大器基準振蕩器基準振蕩器脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器分頻器分頻器2.2 2.2 主要質(zhì)量指標主要質(zhì)量指標1. 1. 工作頻率或波段工作頻率或波段2.2.輸出功率輸出功率 脈沖脈沖( (峰值峰值) )功率功率 ，平均功率，平均功率例如：例如： 則則3. 3. 總效率總效率 ， 為供給發(fā)射機的各種交直流功率之和為供給發(fā)射機的各種交直流功率之和上例中，若發(fā)射機供電上例中，若發(fā)射機供電 220V/15A,28V/20A,220V/15A,28V/20A,則

18、則4. 4. 信號形式信號形式n振幅調(diào)制：脈沖、連續(xù)波振幅調(diào)制：脈沖、連續(xù)波n載頻調(diào)制：單載頻，頻率捷變，線性調(diào)頻，頻率分集，頻率編碼等載頻調(diào)制：單載頻，頻率捷變，線性調(diào)頻，頻率分集，頻率編碼等n相位調(diào)制：隨機相位，穩(wěn)定相位，相位編碼相位調(diào)制：隨機相位，穩(wěn)定相位，相位編碼tPrtavTDDPP,iavPPiPsTsKWPrt200,1,200WPav1000102/10102465%9 .253860/100020281522010002.2 2.2 主要質(zhì)量指標主要質(zhì)量指標5. 5. 信號穩(wěn)定度或頻譜純度信號穩(wěn)定度或頻譜純度n周期性不穩(wěn)：雜散抑制周期性不穩(wěn)：雜散抑制n隨機性不穩(wěn)：相位噪聲隨機

19、性不穩(wěn)：相位噪聲 dBcBfPffPfLmm00lg10dBffPfPdc0max0lg10ff0P(f0)P(ff0)dcff0P(f0)P(f0-fm)f0-fmf0+fmP(f0+fm)例如：在頻譜儀上測得主信號與最大雜散信號功率例如：在頻譜儀上測得主信號與最大雜散信號功率分別為分別為20dBm和和 50dBm，則雜散抑制為，則雜散抑制為70dB例如：在頻譜儀上測得主信號功率為例如：在頻譜儀上測得主信號功率為20dBm，測量帶寬為測量帶寬為100Hz，在偏離，在偏離1KHz處噪聲功率處噪聲功率為為 50dBm，則相噪為，則相噪為90dBc2.3 2.3 單級振蕩和主振放大式發(fā)射機單級振蕩

20、和主振放大式發(fā)射機2.3.1 2.3.1 單級振蕩式發(fā)射機單級振蕩式發(fā)射機射頻振蕩器：磁控管振蕩器，微波三極管振蕩器，固態(tài)振蕩器等射頻振蕩器：磁控管振蕩器，微波三極管振蕩器，固態(tài)振蕩器等脈沖調(diào)制器：剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器：剛性開關(guān) 由外加脈沖控制開關(guān)導(dǎo)通由外加脈沖控制開關(guān)導(dǎo)通/截至的調(diào)制器截至的調(diào)制器 軟性開關(guān)軟性開關(guān) 由外加觸發(fā)脈沖控制開關(guān)導(dǎo)通，開關(guān)自行截至的調(diào)制器由外加觸發(fā)脈沖控制開關(guān)導(dǎo)通，開關(guān)自行截至的調(diào)制器特點：效率較高，只適用于調(diào)幅，頻率穩(wěn)定度差，相位噪聲很大，系統(tǒng)組成特點：效率較高，只適用于調(diào)幅，頻率穩(wěn)定度差，相位噪聲很大，系統(tǒng)組成簡單，價格低廉，廣泛用于非相干信號處理雷達，目前已經(jīng)很

21、少使用簡單，價格低廉，廣泛用于非相干信號處理雷達，目前已經(jīng)很少使用永久磁鋼永久磁鋼陽極陽極陰極陰極燈絲燈絲諧振腔諧振腔磁控管結(jié)構(gòu)示意圖磁控管結(jié)構(gòu)示意圖燈絲燈絲陰極陰極射頻輸出口射頻輸出口陽極（管殼）陽極（管殼）磁控管電氣圖磁控管電氣圖2.3 2.3 單級振蕩和主振放大式發(fā)射機單級振蕩和主振放大式發(fā)射機2.3.2 2.3.2 主振放大式發(fā)射機主振放大式發(fā)射機基準振蕩器：恒溫或溫補晶振，一般相位噪聲為基準振蕩器：恒溫或溫補晶振，一般相位噪聲為 130dBc1KHz射頻振蕩器：晶振倍頻射頻振蕩器：晶振倍頻 利用非線性電路與選頻網(wǎng)絡(luò)，變頻快利用非線性電路與選頻網(wǎng)絡(luò)，變頻快/相噪差相噪差/雜散小雜散小

22、鎖相倍頻鎖相倍頻 利用鎖相環(huán)，變頻慢利用鎖相環(huán)，變頻慢/相噪好相噪好/雜散大雜散大放大鏈：放大鏈： 激勵放大常用固態(tài)放大器，末級放大常用行波管，速調(diào)管放大器等激勵放大常用固態(tài)放大器，末級放大常用行波管，速調(diào)管放大器等特點：效率較低，適用于調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及其組合的復(fù)雜調(diào)制，頻率特點：效率較低，適用于調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及其組合的復(fù)雜調(diào)制，頻率穩(wěn)定度高，相位噪聲低，系統(tǒng)組成復(fù)雜，成本較高，廣泛用于相干信號處穩(wěn)定度高，相位噪聲低，系統(tǒng)組成復(fù)雜，成本較高，廣泛用于相干信號處理雷達理雷達燈絲燈絲K陰極陰極G柵極柵極A陽極陽極真空三極管電氣圖真空三極管電氣圖G/K間大負間大負電壓時管截止電壓時管截止G/K間

23、小負間小負電壓時管放大電壓時管放大G/K間正電壓間正電壓時管飽和導(dǎo)通時管飽和導(dǎo)通燈絲燈絲K陰極陰極A陽極陽極行波管電氣圖行波管電氣圖A/K間負間負電壓時管截止電壓時管截止A/K間正高間正高電壓時管放大電壓時管放大收集極收集極輸入輸入輸出輸出2.4 2.4 固態(tài)發(fā)射機固態(tài)發(fā)射機2.4.1 2.4.1 特點特點頻率高（已達頻率高（已達100GHz100GHz），工作電壓低供電方便），工作電壓低供電方便（12V12V），壽命長，體積），壽命長，體積/ /重量小，可靠性高，成本低，重量小，可靠性高，成本低，單管單管/ /片功率?。ㄆβ市。?0W30W，且隨頻率降低），且隨頻率降低）2.4.2 2.4

24、.2 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢通過電路合成提高組件通過電路合成提高組件/模塊的功率（模塊的功率（1000W，隨，隨頻率降低）；頻率降低）；通過組件模塊的空間功率合成（相控陣），提高系統(tǒng)通過組件模塊的空間功率合成（相控陣），提高系統(tǒng)的發(fā)射功率的發(fā)射功率2.5 2.5 脈沖調(diào)制器脈沖調(diào)制器n作用作用 為電真空類的微波管提供高壓、大功率的視頻調(diào)制脈沖為電真空類的微波管提供高壓、大功率的視頻調(diào)制脈沖n組成組成： 充電元件充電元件 儲能元件儲能元件高壓電源高壓電源 調(diào)制開關(guān)調(diào)制開關(guān) 耦合元件耦合元件 微波管微波管n高壓電源：提供充足、穩(wěn)定的直流能量，滿足工作要求（高壓、大電流）高壓電源：提供充足、穩(wěn)定的直流能量

25、，滿足工作要求（高壓、大電流）n充電元件：將直流能量及時傳遞給儲能元件，一般由充電元件：將直流能量及時傳遞給儲能元件，一般由R，L，二極管，二極管D 等擔任等擔任n儲能元件：在開關(guān)截止時保存充電能量，在開關(guān)導(dǎo)通時釋放保存的能量（儲能元件：在開關(guān)截止時保存充電能量，在開關(guān)導(dǎo)通時釋放保存的能量（C等）等）n調(diào)制開關(guān)：剛性調(diào)制開關(guān)：剛性 在輸入脈沖的控制作用下，脈沖期間導(dǎo)通，脈沖過后截止在輸入脈沖的控制作用下，脈沖期間導(dǎo)通，脈沖過后截止 軟性軟性 在輸入脈沖的觸發(fā)作用下導(dǎo)通，儲能元件能量釋放盡后截止在輸入脈沖的觸發(fā)作用下導(dǎo)通，儲能元件能量釋放盡后截止n耦合元件：將高壓、大電流脈沖耦合作用到微波管上耦

26、合元件：將高壓、大電流脈沖耦合作用到微波管上 n分類分類：剛性開關(guān)剛性開關(guān) 由控制信號直接控制開關(guān)的導(dǎo)通與截止由控制信號直接控制開關(guān)的導(dǎo)通與截止軟性開關(guān)軟性開關(guān) 由控制信號觸發(fā)開管導(dǎo)通，有電路狀態(tài)決定開關(guān)截止由控制信號觸發(fā)開管導(dǎo)通，有電路狀態(tài)決定開關(guān)截止2.5.1 2.5.1 剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器n陰極脈沖調(diào)制器陰極脈沖調(diào)制器充電充電：E/R1/C/L，C上電壓放電放電：C/V1/V2， C上電壓設(shè)計要素設(shè)計要素：對于給定的、，一般選擇： 脈沖重復(fù)周期內(nèi)充滿，放電允許頂降脈沖重復(fù)周期內(nèi)充滿，放電允許頂降 小于允許值。小于允許值。ER1C-EgLV1V3V2C0 rCRtCRtc

27、TteueEtU0 ,1110 teTutuHCRtrccd0 ,lnHRCrTCR1532.5.1 2.5.1 剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器n陰極脈沖調(diào)制器設(shè)計舉例陰極脈沖調(diào)制器設(shè)計舉例要求Tr=200s，=1s，E=104V，=0.95，RH=1KPFCPFRCH436102,1949695. 0ln10101ln19901025101200861R2.5.1 2.5.1 剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器n調(diào)制陽極脈沖調(diào)制器調(diào)制陽極脈沖調(diào)制器 前沿充電前沿充電：E/V1/C0，恒流充電恒流充電Ic 前沿時間前沿時間 后沿放電：后沿放電：C0/偏壓/V2，恒流放電恒流放電Id 后

28、沿時間后沿時間 EIcC0-Eg-偏壓V3V2+cgcICEEt0偏壓與激勵電路偏壓與激勵電路V1dgdICEEt0前沿觸發(fā)后沿觸發(fā)C0波形-EgE2.5.1 2.5.1 剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器n調(diào)制陽極脈沖調(diào)制器設(shè)計舉例調(diào)制陽極脈沖調(diào)制器設(shè)計舉例要求要求 E=4000V，C0=200PF，Eg=200V， Ic=20A， Id=10A，求前后沿時間求前后沿時間 nstc4220102200400010nstd84101022004000102.5.2 2.5.2 軟性開關(guān)脈沖調(diào)制器軟性開關(guān)脈沖調(diào)制器n典型電路典型電路 諧振充電諧振充電：E/Lch/PFN/B，充電時間 匹配放電

29、：匹配放電：PFN/V1/B， ，放電時間放電時間PFN節(jié)數(shù)節(jié)數(shù)n，每節(jié)電感，每節(jié)電感L，電容，電容CLCnCnLtchcBHCZCLZ2.5.2 2.5.2 軟性開關(guān)脈沖調(diào)制器軟性開關(guān)脈沖調(diào)制器n軟性開關(guān)脈沖調(diào)制器設(shè)計舉例軟性開關(guān)脈沖調(diào)制器設(shè)計舉例 要求：要求：Tr=1ms， =2 s，B=1:1，RH=1K ，n=5根據(jù)脈寬和特性阻抗建立方程組，求解根據(jù)脈寬和特性阻抗建立方程組，求解L，C根據(jù)根據(jù)Tr求解求解LchhLLchch9 .1581275199810127510210002126hLPFCCCLLCCLLC127,127100162.0,100162.010,100162.051

30、0210,5102918261226363 3 雷達接收機雷達接收機3.1 3.1 接收機組成與主要質(zhì)量指標接收機組成與主要質(zhì)量指標3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度3.3 3.3 接收機的高頻部分接收機的高頻部分3.4 3.4 本振和自動頻率控制本振和自動頻率控制3.5 3.5 動態(tài)范圍和增益控制動態(tài)范圍和增益控制3.6 3.6 濾波和接收機帶寬濾波和接收機帶寬3.1 3.1 接收機組成與主要質(zhì)量指標接收機組成與主要質(zhì)量指標接收機的作用：放大需要的目標回波信號，抑制各種干擾信號接收機的作用：放大需要的目標回波信號，抑制各種干擾信號3.1.1 3.1.1 接收機組成接收機組成 n

31、保護器：在發(fā)射或收到強信號時，保護接收機（使用收發(fā)開關(guān)和限幅器）保護器：在發(fā)射或收到強信號時，保護接收機（使用收發(fā)開關(guān)和限幅器）nLNALNA： 低噪放，抑制噪聲，放大微弱的目標回波信號（如：低噪放，抑制噪聲，放大微弱的目標回波信號（如：F=2F=2，G=25dBG=25dB）nMIXMIX： 混頻，將回波信號頻率遷移到合適、固定的中頻（混頻，將回波信號頻率遷移到合適、固定的中頻（f fi i=30MHz=30MHz，60MHz60MHz等）等）n中放：中放： 放大中頻帶內(nèi)目標回波信號（放大中頻帶內(nèi)目標回波信號（G=100G=100 120dB120dB），抑制帶外噪聲），抑制帶外噪聲nLOL

32、O： 本振，提供穩(wěn)定振蕩本振，提供穩(wěn)定振蕩f fL L，與發(fā)射頻率，與發(fā)射頻率f f0 0保持穩(wěn)定的中頻頻差：保持穩(wěn)定的中頻頻差：f fi i=f=fL L f f0 0n增益控制：保持輸出信號功率處于預(yù)定的范圍，增益控制：保持輸出信號功率處于預(yù)定的范圍，線性線性：近程增益控制（：近程增益控制（STCSTC），），瞬時自動增益控制（瞬時自動增益控制（IAGCIAGC），），AGCAGC；非線性非線性：對數(shù)放大器，限幅放大器等：對數(shù)放大器，限幅放大器等n檢波器：解調(diào)回波調(diào)制信號，包絡(luò)檢波器（振幅）；相位檢波器（頻率和相位）檢波器：解調(diào)回波調(diào)制信號，包絡(luò)檢波器（振幅）；相位檢波器（頻率和相位）n視

33、放：視放： 放大信號電平使之適合于信號處理，線性放大，限幅放大，對數(shù)放大放大信號電平使之適合于信號處理，線性放大，限幅放大，對數(shù)放大R0至信號處理保護器保護器LNAMIX中放中放檢波器檢波器視放視放LO增益控制增益控制3.1 3.1 接收機組成與主要質(zhì)量指標接收機組成與主要質(zhì)量指標3.1.2 3.1.2 主要質(zhì)量指標主要質(zhì)量指標n靈敏度靈敏度 ，典型值，典型值 滿足檢測要求的最小輸入信號功率滿足檢測要求的最小輸入信號功率測試方法測試方法dBmsimindBm12090信號源接收機雷達檢測設(shè)備（顯示器/信號處理機等）f,P設(shè)置信號源頻率設(shè)置信號源頻率f處于規(guī)定的工作頻帶內(nèi)，調(diào)整輸出功率處于規(guī)定的

34、工作頻帶內(nèi)，調(diào)整輸出功率P，由雷達檢測設(shè)備觀測滿足目標檢測時的最小由雷達檢測設(shè)備觀測滿足目標檢測時的最小Pmin即為靈敏度即為靈敏度3.1 3.1 接收機組成與主要質(zhì)量指標接收機組成與主要質(zhì)量指標3.1.2 3.1.2 主要質(zhì)量指標主要質(zhì)量指標n工作帶寬：工作帶寬： 分別為雷達最低、最高分別為雷達最低、最高工作頻率工作頻率n動態(tài)范圍：動態(tài)范圍： 為滿足檢測要求的最為滿足檢測要求的最大輸入信號功率大輸入信號功率n選擇性和濾波特性（接收帶寬選擇性和濾波特性（接收帶寬B）匹配濾波特性）匹配濾波特性n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n抗干擾能力（抗有源干擾、無源干擾和雜波干擾等）抗干擾能力

35、（抗有源干擾、無源干擾和雜波干擾等）max0min0max0min0,fffff maxminmax,lg10iiisdBssD fH3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度3.2.1 3.2.1 接收機噪聲接收機噪聲內(nèi)噪聲：有接收機內(nèi)部電路和器件產(chǎn)生的噪聲，如晶體管噪聲，電阻噪聲等內(nèi)噪聲：有接收機內(nèi)部電路和器件產(chǎn)生的噪聲，如晶體管噪聲，電阻噪聲等外噪聲：由電磁環(huán)境和其它物體輻射產(chǎn)生的噪聲，如宇宙噪聲，工業(yè)噪聲等，等外噪聲：由電磁環(huán)境和其它物體輻射產(chǎn)生的噪聲，如宇宙噪聲，工業(yè)噪聲等，等效輸入功率為效輸入功率為 ，分別為波爾茲曼常數(shù)，天線噪聲溫度，等效噪聲帶寬分別為波爾茲曼常數(shù)，天線噪聲

36、溫度，等效噪聲帶寬 為頻率、仰角、位置等函數(shù)，典型地面雷達為頻率、仰角、位置等函數(shù)，典型地面雷達參見參見p54p54圖圖3.63.6。等效噪聲帶寬：等效噪聲帶寬： fHfHfHdffHBfn002002maxnABkTATKTTAA36876.0AT 電路形式電路形式級數(shù)級數(shù)Bn/B雙調(diào)諧或雙調(diào)諧或兩級參差兩級參差11.11單調(diào)諧11.57121.04021.2203參差11.04831.1554參差11.01941.1295參差11.01051.114高斯型11.065效噪聲帶寬效噪聲帶寬B Bn n與常用接收機帶寬與常用接收機帶寬B B的比較的比較3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和

37、靈敏度3.2.2 3.2.2 噪聲系數(shù)和噪聲溫度噪聲系數(shù)和噪聲溫度n定義：定義： 線性系統(tǒng)輸入端信噪比與輸出端信噪比的比值線性系統(tǒng)輸入端信噪比與輸出端信噪比的比值, ,對于無源網(wǎng)絡(luò)對于無源網(wǎng)絡(luò) 測試方法測試方法GF1niioioiooiiBkTNNGNNGSSGNNNSNSF0,11.接收機輸入端接匹配負載，由功率計測量接收機輸出功率接收機輸入端接匹配負載，由功率計測量接收機輸出功率2.接收機輸入端接信號源，設(shè)置信號源頻率接收機輸入端接信號源，設(shè)置信號源頻率f，調(diào)整輸出功率，調(diào)整輸出功率 ，由功率計，由功率計 測量接收機輸出功率測量接收機輸出功率 ，計算，計算信號源線性接收機功率計f,P匹配負

38、載112112OOiioooiiPPNSPPPNSFNGNPio1iS12oioPGSP3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度3.2.2 3.2.2 噪聲系數(shù)與噪聲溫度噪聲系數(shù)與噪聲溫度n例如：已知線性例如：已知線性接收機輸入端接匹配負載時測得輸出功接收機輸入端接匹配負載時測得輸出功率為率為 ，接入，接入 輸入信號時測得輸出功率輸入信號時測得輸出功率為為 ，接收機帶寬為，接收機帶寬為2MHz，求該接收機噪聲系數(shù)，求該接收機噪聲系數(shù)解：解： dBm100dBm182. 16 . 210101011010110101010101022901038. 126. 084. 01 . 19 .

39、 01 . 141 . 31 .14131 .14623dBFWNidBm103.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度3.2.2 3.2.2 噪聲系數(shù)與噪聲溫度噪聲系數(shù)與噪聲溫度n等效噪聲溫度等效噪聲溫度 ，將，將 等效為噪聲溫度增量等效為噪聲溫度增量 n系統(tǒng)噪聲（內(nèi)外噪聲）溫度系統(tǒng)噪聲（內(nèi)外噪聲）溫度n級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)級聯(lián)電路的噪聲系數(shù)證明：證明：001,1,TFTTTFGBkTNeeneeAsTTT121213121111nnGGGFGGFGFFFnniiniiniiNGNGNNGG32211,inniinniiniiiNGGGNNGGNNGNNGNGNGNF2121211322

40、1111 eTN3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度3.2.2 3.2.2 噪聲系數(shù)與噪聲溫度噪聲系數(shù)與噪聲溫度n例如：某線性接收機及組成部件參數(shù)如圖，求其噪聲系數(shù)例如：某線性接收機及組成部件參數(shù)如圖，求其噪聲系數(shù)解：解：接收機前端部件對系統(tǒng)噪聲的影響巨大，接收機前端部件對系統(tǒng)噪聲的影響巨大，LNALNA貢獻重大貢獻重大 饋線饋線/收發(fā)開關(guān)收發(fā)開關(guān)/限幅保護器限幅保護器LNAMIX中放中放G=0.2F=2G=25dBF=2.5G=0.3F=4G=100dB182.10158. 0024. 0553 . 0102 . 014102 . 015 . 22 . 012552 . 015

41、. 25 . 21FF3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度3.2.3 3.2.3 靈敏度靈敏度n定義：當接收機能夠以正常的發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率檢測定義：當接收機能夠以正常的發(fā)現(xiàn)概率和虛警概率檢測目標時（線性系統(tǒng)輸出信噪比目標時（線性系統(tǒng)輸出信噪比 ），在接收機輸入），在接收機輸入端的最小輸入信號功率端的最小輸入信號功率n數(shù)值關(guān)系：數(shù)值關(guān)系：n臨界靈敏度：臨界靈敏度：niiiOOnniBkTNNFMSMNSMHzBKTkFMBkTS0minmin0230min,290,1038.1,MNSooMNSiconsPconsPioodfaSorSminmin,minMBFdBmSnilg10

42、lg10lg10114min1M3.2 3.2 噪聲系數(shù)和靈敏度噪聲系數(shù)和靈敏度靈敏度計算舉例靈敏度計算舉例假設(shè)接收機各部分組成如下圖，試求其臨界靈敏度假設(shè)接收機各部分組成如下圖，試求其臨界靈敏度dBmdBmSi82.941lg105lg1019.12114min饋線/開關(guān)/保護器LNAMIX/BPF中放G=0.2/0.5G=25dBF=3BPFG=0.5B=200MHzG=0.1B=5MHzG=90dB/F=5B=5MHz1.計算接收機 噪聲系數(shù)1dBF19.12566.16265. 1285. 0016. 01051 . 05 . 0102 . 0155 . 0102 . 011 . 01

43、102 . 015 . 012 . 0132 . 015 . 25 . 25 . 213.計算接收機 臨界靈敏度2.計算接收機 噪聲系數(shù)2dBF21. 8626. 6502. 0114. 0006. 0421 . 05 . 0105 . 0155 . 0105 . 011 . 01105 . 015 . 015 . 0135 . 015 . 25 . 25 . 22dBmdBmSi8 .981lg105lg1021. 8114min3.3 3.3 接收機的高頻部分接收機的高頻部分n組成組成 n收發(fā)開關(guān)和保護器收發(fā)開關(guān)和保護器TR管（有源管（有源/無源）常態(tài)時開路或透射，氣體放電時短路，惰性較大

44、（無源）常態(tài)時開路或透射，氣體放電時短路，惰性較大（30300ns）固態(tài)限幅器固態(tài)限幅器 采用采用PIN管或變?nèi)莨?，在外加功率下呈現(xiàn)不同反射阻抗，級聯(lián)限幅，反應(yīng)快管或變?nèi)莨埽谕饧庸β氏鲁尸F(xiàn)不同反射阻抗，級聯(lián)限幅，反應(yīng)快（2ns）nLNA 低噪聲參放低噪聲參放 分為常參與冷參，分為常參與冷參，F(xiàn)1.2低噪聲場放低噪聲場放 噪聲系數(shù)噪聲系數(shù)F=25dB，價格低廉，普遍使用，價格低廉，普遍使用nMIX平衡混頻器（可有效抑制本振噪聲）平衡混頻器（可有效抑制本振噪聲）鏡像抑制混頻器（還可有效抑制鏡頻，鏡像抑制混頻器（還可有效抑制鏡頻，2040dB）n前置中放前置中放當高頻部分與接收機后端相距較遠時，增

45、加前置中放（增益當高頻部分與接收機后端相距較遠時，增加前置中放（增益2040dB）以降低噪聲）以降低噪聲本振本振收發(fā)開關(guān)收發(fā)開關(guān)保護器保護器LNAMIX前置中放前置中放3.4 3.4 本振和自動頻率控制本振和自動頻率控制3.4.1 3.4.1 磁控管發(fā)射機的自動頻率控制（磁控管發(fā)射機的自動頻率控制（AFCAFC） 搜索跟蹤轉(zhuǎn)換搜索跟蹤轉(zhuǎn)換調(diào)諧電機調(diào)諧電機機調(diào)磁控管機調(diào)磁控管定向耦合器定向耦合器穩(wěn)定本振穩(wěn)定本振峰值檢波器峰值檢波器視頻放大器視頻放大器鑒頻器鑒頻器中放中放AFC混頻器混頻器至收發(fā)開關(guān)發(fā)射至收發(fā)開關(guān)發(fā)射至接收機至接收機混頻器混頻器搜索狀態(tài)：中放無脈沖輸出，搜索跟蹤轉(zhuǎn)換器輸出調(diào)諧電壓，

46、使調(diào)諧電機帶動機調(diào)搜索狀態(tài)：中放無脈沖輸出，搜索跟蹤轉(zhuǎn)換器輸出調(diào)諧電壓，使調(diào)諧電機帶動機調(diào)磁控管連續(xù)調(diào)諧頻率磁控管連續(xù)調(diào)諧頻率f(t)，定向耦合器耦合出小功率信號給，定向耦合器耦合出小功率信號給AFC混頻器。混頻器。當當f(t)與穩(wěn)定本振與穩(wěn)定本振fL差頻進入中放帶寬差頻進入中放帶寬fi- f，fi+ f時，中放輸出使搜索時，中放輸出使搜索跟蹤轉(zhuǎn)換進入跟蹤狀態(tài)跟蹤轉(zhuǎn)換進入跟蹤狀態(tài)跟蹤狀態(tài)：鑒頻器輸出頻率偏離跟蹤狀態(tài)：鑒頻器輸出頻率偏離fi的誤差脈沖信號，該信號經(jīng)過視放，峰值檢波器成的誤差脈沖信號，該信號經(jīng)過視放，峰值檢波器成為連續(xù)誤差信號，再通過搜索跟蹤轉(zhuǎn)換，用誤差電壓驅(qū)動調(diào)諧電機作頻率為連續(xù)

47、誤差信號，再通過搜索跟蹤轉(zhuǎn)換，用誤差電壓驅(qū)動調(diào)諧電機作頻率微調(diào)，直到頻率誤差為零。微調(diào)，直到頻率誤差為零。3.4 3.4 本振和自動頻率控制本振和自動頻率控制3.4.2 3.4.2 穩(wěn)定本振穩(wěn)定本振 FF/2NFNFF/2F/2本振輸出NFMNFMNF+NFF/n重頻輸出相參振蕩本振輸出發(fā)射輸出1.1.鎖相型穩(wěn)定本振鎖相型穩(wěn)定本振2. 2. 晶振倍頻型穩(wěn)定本振晶振倍頻型穩(wěn)定本振基準振蕩基準振蕩2分頻分頻相位檢波相位檢波誤差積分誤差積分壓控振蕩器壓控振蕩器N倍頻倍頻混頻濾波混頻濾波功分功分F F特點：頻率精度和穩(wěn)定度高，雜散和相位噪聲低，諧波略大，鎖定時間較長，捕獲帶寬略小。特點：頻率精度和穩(wěn)定

48、度高，雜散和相位噪聲低，諧波略大，鎖定時間較長，捕獲帶寬略小?；鶞收袷幓鶞收袷嶯倍頻倍頻/分路器分路器M倍頻倍頻/分路器分路器n分頻分頻單邊帶混頻單邊帶混頻/濾波器濾波器特點：頻率精度和穩(wěn)定度高，變頻快，相噪較低，雜散略高。特點：頻率精度和穩(wěn)定度高，變頻快，相噪較低，雜散略高。F3.5 3.5 動態(tài)范圍和增益控制動態(tài)范圍和增益控制3.5.1 3.5.1 動態(tài)范圍動態(tài)范圍 定義：定義： ， 為接收機工作時的最大（飽和）可輸入信號功率。為接收機工作時的最大（飽和）可輸入信號功率。 工作動態(tài)范圍：不限制時間和接收機狀態(tài)調(diào)整工作動態(tài)范圍：不限制時間和接收機狀態(tài)調(diào)整 瞬時動態(tài)范圍：同一時刻和同一狀態(tài)下的

49、瞬時動態(tài)范圍：同一時刻和同一狀態(tài)下的 動態(tài)范圍的需求因素：目標距離遠近，動態(tài)范圍的需求因素：目標距離遠近，RCS大小和起伏，信號處理的合適范圍大小和起伏，信號處理的合適范圍3.5.2 3.5.2 增益控制增益控制 主要指標：控制范圍，響應(yīng)時間，控制特性曲線主要指標：控制范圍，響應(yīng)時間，控制特性曲線n自動增益控制（自動增益控制（AGCAGC） 特點：控制范圍大（特點：控制范圍大（8080 100dB100dB），響應(yīng)時間長（接近秒級），普遍用于雷達的自動），響應(yīng)時間長（接近秒級），普遍用于雷達的自動跟蹤系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)maxiPminmaxlg10iiPPdBDmaxiPmaxiP中放中放包絡(luò)檢波包

50、絡(luò)檢波視放視放峰值檢波峰值檢波低通濾波低通濾波波門選通波門選通AGCAGC專用專用距離波門距離波門 至雷達信號處理至雷達信號處理3.5 3.5 動態(tài)范圍和增益控制動態(tài)范圍和增益控制n瞬時自動增益控制（瞬時自動增益控制（IAGCIAGC） 特點：控制范圍較?。ㄌ攸c：控制范圍較?。?020 40dB40dB），響應(yīng)時間短（），響應(yīng)時間短（5 5 2020 ），用于抑制長時），用于抑制長時間強干擾，使接收機在強干擾結(jié)束后迅速恢復(fù)間強干擾，使接收機在強干擾結(jié)束后迅速恢復(fù)n近程增益控制（近程增益控制（STCSTC）根據(jù)回波信號的遲延時間（距離），控制接收機增益根據(jù)回波信號的遲延時間（距離），控制接收機增

51、益由實驗確定,4727,lg00000kRRRRRRkGGdBG中放中放瞬時包絡(luò)檢波器瞬時包絡(luò)檢波器視放視放短時常數(shù)積分器短時常數(shù)積分器IAGCIAGC部分部分至雷達接收機至雷達接收機例如：例如：R0=10km，G0=30dB，k=30dB 當當R=20km時的增益為時的增益為39dB3.5 3.5 動態(tài)范圍和增益控制動態(tài)范圍和增益控制n人工增益控制（人工增益控制（MGCMGC） 特點：控制范圍較大（特點：控制范圍較大（4040 8 80dB0dB），通常人工進行），通常人工進行AGC/MGCAGC/MGC選擇，少數(shù)只控選擇，少數(shù)只控視放，用于在復(fù)雜背景（干擾視放，用于在復(fù)雜背景（干擾/ /多

52、目標等）下輔助人工檢測和參數(shù)測量多目標等）下輔助人工檢測和參數(shù)測量n對數(shù)中放對數(shù)中放n限幅中放限幅中放11110,lgiiiiiiLiioSSSSSSkkSkSS例如：例如：Si1=10-10W，k=106，kL=1mW Si=10-8W時，輸出功率為時，輸出功率為3 10-3W Si=10-3W時，輸出功率為時，輸出功率為8 10-3W中放中放檢波器檢波器視放視放MGCMGC電壓電壓中頻信號輸入中頻信號輸入選擇開關(guān)選擇開關(guān)合成合成MGCMGCAGCAGC中頻信號輸出中頻信號輸出STCSTC IAGCIAGC1110,iiiiiioSSSSkSkSS非線性中放會形成交調(diào)，產(chǎn)生大量的其它頻譜非線

53、性中放會形成交調(diào)，產(chǎn)生大量的其它頻譜分量，必須通過中頻濾波器抑制分量，必須通過中頻濾波器抑制3.6 3.6 濾波和接收機帶寬濾波和接收機帶寬3.6.1 3.6.1 匹配濾波和準匹配濾波匹配濾波和準匹配濾波n匹配濾波匹配濾波 滿足最大信噪比準則的濾波器為匹配濾波器滿足最大信噪比準則的濾波器為匹配濾波器 白噪聲背景中的匹配濾波器特性為：白噪聲背景中的匹配濾波器特性為： 匹配濾波器的輸出信噪比：匹配濾波器的輸出信噪比： n準匹配濾波準匹配濾波 選擇物理可實現(xiàn)的實際濾波器和參數(shù)逼近匹配濾波器，稱為準匹配濾選擇物理可實現(xiàn)的實際濾波器和參數(shù)逼近匹配濾波器，稱為準匹配濾 波，兩者輸出信噪比的比值定義失配損失

54、：波，兩者輸出信噪比的比值定義失配損失： 0tjeSH02NENS dSdttsE2221 ,20NGnNSENNSNS20max dHNdHSNS202212213.6 3.6 濾波和接收機帶寬濾波和接收機帶寬3.6.1 3.6.1 匹配濾波和準匹配濾波匹配濾波和準匹配濾波 各種常用準匹配濾波器的帶寬時寬積各種常用準匹配濾波器的帶寬時寬積由由 求得求得B Boptopt。脈沖信號形狀脈沖信號形狀濾波器頻域特性濾波器頻域特性最佳帶寬脈寬積最佳帶寬脈寬積Bopt失配損失失配損失/dB矩形矩形1.370.85矩形高斯形0.720.49高斯形矩形0.720.49高斯形高斯形0.440矩形單調(diào)諧0.4

55、00.88矩形兩級參差調(diào)諧0.610.56矩形五級參差調(diào)諧0.670.503.6 3.6 濾波和接收機帶寬濾波和接收機帶寬3.6.2 3.6.2 接收機帶寬選擇接收機帶寬選擇n警戒雷達警戒雷達盡可能提高檢測信噪比，故按照盡可能提高檢測信噪比，故按照B Boptopt設(shè)計帶寬設(shè)計帶寬中頻帶寬：中頻帶寬： , , 為為AFCAFC跟蹤殘差跟蹤殘差 視頻帶寬：視頻帶寬：n跟蹤雷達跟蹤雷達已有較高的檢測信噪比，需要提高時間測量精度，故已有較高的檢測信噪比，需要提高時間測量精度，故按照包絡(luò)前沿時間設(shè)計中放和視放帶寬按照包絡(luò)前沿時間設(shè)計中放和視放帶寬xoptRIfBBxf2optvBB520B3.6 3.

56、6 濾波和接收機帶寬濾波和接收機帶寬3.6.2 3.6.2 接收機帶寬選擇舉例接收機帶寬選擇舉例n警戒雷達警戒雷達發(fā)射矩形脈沖寬度發(fā)射矩形脈沖寬度0.50.5 s s，無，無AFCAFC跟蹤殘差跟蹤殘差接收機中放為接收機中放為5 5級參差調(diào)諧，解得中頻帶寬和視頻帶寬級參差調(diào)諧，解得中頻帶寬和視頻帶寬為為n跟蹤雷達跟蹤雷達 發(fā)射矩形脈沖寬度發(fā)射矩形脈沖寬度0.50.5 s s，無，無AFCAFC跟蹤殘差跟蹤殘差接收機中放為接收機中放為5 5級參差調(diào)諧，解得中頻帶寬和視頻帶寬級參差調(diào)諧，解得中頻帶寬和視頻帶寬為為MHzBBMHzBIVI525 .010452MHzBBBMHzBOPTVIOPT67

57、. 05 . 034. 167. 04 4、雷達終端顯示器與錄取設(shè)備、雷達終端顯示器與錄取設(shè)備4.1 4.1 雷達終端顯示器雷達終端顯示器 4.2 4.2 距離顯示器距離顯示器4.3 4.3 平面位置顯示器平面位置顯示器4.4 4.4 計算機圖形顯示計算機圖形顯示4.5 4.5 雷達數(shù)據(jù)的錄取雷達數(shù)據(jù)的錄取4.1 4.1 雷達終端顯示器雷達終端顯示器4.1.1 4.1.1 顯示器的主要類型與指標顯示器的主要類型與指標1. 1.顯示信號類型顯示信號類型模擬顯示模擬顯示/ /一次顯示一次顯示 直接顯示接收機輸出的模擬信號直接顯示接收機輸出的模擬信號數(shù)字顯示數(shù)字顯示/ /二次顯示二次顯示 顯示經(jīng)過數(shù)

58、字信號處理后的數(shù)字信號顯示經(jīng)過數(shù)字信號處理后的數(shù)字信號2.2.顯示屏類型顯示屏類型CRTCRT 陰極射線管陰極射線管LEDLEDLCDLCD3.3.顯示色彩顯示色彩單色，多色，彩色單色，多色，彩色4.4.顯示目標信息顯示目標信息距離距離- -幅度（距離顯示）幅度（距離顯示）距離距離- -方位方位- -幅度（平面位置顯示）幅度（平面位置顯示）距離距離- -仰角仰角/ /高度高度- -幅度幅度距離距離- -方位方位- -仰角仰角- -幅度（空間位置顯示，如飛行員頭盔顯示）幅度（空間位置顯示，如飛行員頭盔顯示）綜合綜合本課程主要討論：模擬本課程主要討論：模擬/CRT/CRT/單色顯示器單色顯示器 4

59、.1 4.1 雷達終端顯示器雷達終端顯示器4.1.1 4.1.1 顯示器的主要類型與指標顯示器的主要類型與指標5.5.模擬模擬/CRT/CRT/單色顯示器的主要指標單色顯示器的主要指標掃描方式掃描方式 不加信號時電子束在顯示屏上的軌跡形狀不加信號時電子束在顯示屏上的軌跡形狀直線掃描，圓周掃描，徑向圓周掃描，光柵掃描直線掃描，圓周掃描，徑向圓周掃描，光柵掃描目標回波信號對電子束的作用目標回波信號對電子束的作用偏轉(zhuǎn)調(diào)制，亮度調(diào)制偏轉(zhuǎn)調(diào)制，亮度調(diào)制顯示亮度的保持時間顯示亮度的保持時間短余輝（短余輝（ s s級），中余輝（級），中余輝（msms級），長余輝（級），長余輝（s s級）級）最小掃略線最小掃

60、略線/ /亮點寬度亮點寬度d d（mmmm）最大顯示尺寸最大顯示尺寸圓形圓形r r（cmcm），矩形），矩形L L（cmcm） WW（cmcm）最大分辨數(shù)最大分辨數(shù)圓形圓形4 4 r r2 2/d/d2 2，矩形，矩形L L W/dW/d2 2 4.1 4.1 雷達終端顯示器雷達終端顯示器4.1.1 4.1.1 顯示器的主要類型顯示器的主要類型 1. 距離顯示器距離顯示器原理：以掃略線偏離起點的掃略長度原理：以掃略線偏離起點的掃略長度L（cm）代表目標距離）代表目標距離R（km），），R=L C，C為標尺系數(shù)（為標尺系數(shù)（km/cm）例如：例如：C=10km/cm， L=3cm， R=30km