第四章軍用雷達(dá)

武器裝備信息技術(shù)概論

中北大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院機(jī)電控制工程系主講人：焦國(guó)太教授第四章軍用雷達(dá)主要內(nèi)容：§1、概述

§2、現(xiàn)代雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)§3、現(xiàn)代雷達(dá)體制介紹§1、概述雷達(dá)一般由天線系統(tǒng)、發(fā)射裝置、接收裝置、防干擾設(shè)備、顯示器、信號(hào)處理器、電源等組成§1、概述一、雷達(dá)的發(fā)展歷程

早在20世紀(jì)30年代，無(wú)線電技術(shù)出現(xiàn)了重大的突破，于是便發(fā)明了雷達(dá)。事實(shí)上，雷達(dá)探測(cè)原理的發(fā)現(xiàn)可追溯到19世紀(jì)晚期。早在1887年赫茲進(jìn)行驗(yàn)證電磁波存在的實(shí)驗(yàn)時(shí)就曾發(fā)現(xiàn)：發(fā)射的電磁波會(huì)被一大塊金屬片反射回來(lái)，正如光會(huì)被鏡面反射一樣?！?、概述

第二次世界大戰(zhàn)中空用和海用雷達(dá)大多數(shù)工作于超高頻或更低的頻段。海軍的雷達(dá)工作在200MHz頻率上。到戰(zhàn)爭(zhēng)后期，工作在400MHz、600MHz和1200MHz頻率上的雷達(dá)亦投入使用。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于T／R(收／發(fā))開(kāi)關(guān)和磁控管的發(fā)明，雷達(dá)技術(shù)開(kāi)始加速發(fā)展。收發(fā)開(kāi)關(guān)使雷達(dá)的探測(cè)成功地從雙(多)基變成單基雷達(dá)。也就是從收發(fā)分別用一個(gè)天線，到共用一個(gè)天線，大大簡(jiǎn)化了雷達(dá)系統(tǒng)。磁控管的出現(xiàn)使雷達(dá)的探測(cè)功率大大提高，從而大大提高了雷達(dá)的探測(cè)能力?！?、概述最新的應(yīng)用有有源相控陣?yán)走_(dá)(AESA)高頻(HF)段的超視距雷達(dá)、無(wú)源雷達(dá)、雙(多)基地雷達(dá)、機(jī)(或星)載預(yù)警雷達(dá)、成像雷達(dá)、組網(wǎng)雷達(dá)等新體制雷達(dá)。在體制上二、當(dāng)前雷達(dá)技術(shù)狀況§1、概述采用的技術(shù)有：發(fā)射機(jī)采用頻率捷變發(fā)射信號(hào)脈沖壓縮技術(shù)；功率單元采用固態(tài)器件；天線技術(shù)上平面陣列天線代替拋物面天線，無(wú)源／有源相控陣技術(shù)開(kāi)始大量采用；數(shù)字波束形成；自適應(yīng)波束調(diào)零；多極化及極化控制；頻率分集、空間分集和能量分集；采取設(shè)置輔助發(fā)射天線與誘餌技術(shù)。在發(fā)射接收方面§1、概述采用高速并行DSP構(gòu)造通用信號(hào)處理模塊；大規(guī)?？删幊唐骷男盘?hào)處理模塊；高速數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)交換網(wǎng)絡(luò)；分布式的綜合信息處理機(jī)成像、識(shí)別；空時(shí)二維處理(STAP)；雷達(dá)反有源干擾；數(shù)字波束形成(DBF)數(shù)字副瓣對(duì)消(SLC)反欺騙式干擾、干擾源定向等；干擾回波分析與測(cè)量。MTI、MTD和脈沖多普勒(PD)雷達(dá)的復(fù)雜信號(hào)處理，高速數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理，自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤技術(shù)。在信號(hào)處理上§1、概述

采用綜合顯示處理技術(shù)：有故障指示，并大量采用在線可更換單元(LRU)技術(shù)；功能上可遙測(cè)雷達(dá)的工作狀態(tài)和工作模式，并有故障軟化能力，無(wú)人值守能力；自動(dòng)錄取能力。在顯示器及終端方面§1、概述采用信息與數(shù)據(jù)處理一體化技術(shù)，信息融合處理；人工智能使用；組網(wǎng)能力的提高。在數(shù)據(jù)處理上§1、概述三、雷達(dá)技術(shù)的展望未來(lái)雷達(dá)探測(cè)與對(duì)抗一體化無(wú)源探測(cè)定位網(wǎng)絡(luò)實(shí)用化雷達(dá)預(yù)警體系網(wǎng)絡(luò)化低截獲技術(shù)廣泛應(yīng)用目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別一體化、智能化預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球空天一體化未來(lái)雷達(dá)探測(cè)與對(duì)抗一體化即綜合運(yùn)用紅外、光電、激光、通信偵察等先進(jìn)探測(cè)技術(shù)，將有源雷達(dá)、無(wú)源雷達(dá)、通信偵察、紅外／激光等探測(cè)手段融為一體，構(gòu)成一個(gè)多域綜合探測(cè)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不僅具有探測(cè)手段多樣、探測(cè)頻域?qū)?、探測(cè)距離遠(yuǎn)、覆蓋空間大、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)快、截獲概率高、目標(biāo)識(shí)別能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且靈活隱蔽，抗干擾、抗硬摧毀能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)探測(cè)與對(duì)抗一體化。

無(wú)源探測(cè)定位網(wǎng)絡(luò)實(shí)用化各種軍用裝備工作時(shí)，會(huì)有意或無(wú)意地輻射電磁信號(hào)。因而，可以使用一定數(shù)量、覆蓋一定區(qū)域的無(wú)源探測(cè)定位設(shè)備構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、定位。這種無(wú)源探測(cè)定位網(wǎng)絡(luò)具有高度的隱蔽性、廣泛的適用性、寬廣的空域覆蓋、極寬的頻域覆蓋、遠(yuǎn)距離的縱深覆蓋、精細(xì)的目標(biāo)識(shí)別等特性，可探測(cè)隱形目標(biāo)，且體積小、重量輕、效率高。雷達(dá)預(yù)警體系網(wǎng)絡(luò)化由于電子對(duì)抗技術(shù)不斷發(fā)展，使用單部雷達(dá)進(jìn)行防空作戰(zhàn)將很難完成作戰(zhàn)使命，所以未來(lái)將通過(guò)對(duì)多部不同體制、不同頻段、不同極化方式的雷達(dá)巧妙布局，形成雷達(dá)預(yù)警網(wǎng)，使綜合探測(cè)效能空前提高。低截獲技術(shù)廣泛應(yīng)用軍用雷達(dá)將廣泛采用信號(hào)擴(kuò)譜、偽噪聲編碼、功率管理和頻率捷變等綜合性技術(shù)措施，使敵方很難偵察到雷達(dá)本身的存在。這樣，在對(duì)付敵方偵察、干擾和反輻射武器攻擊時(shí)，將使雷達(dá)的性能進(jìn)一步提高。目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別一體化、智能化根據(jù)未來(lái)作戰(zhàn)的需求，雷達(dá)不僅要及時(shí)探測(cè)到對(duì)方的目標(biāo)，還要能對(duì)這個(gè)目標(biāo)的各種特性(如飛機(jī)架數(shù)、大小、形狀、類(lèi)型、作戰(zhàn)意圖等)進(jìn)行識(shí)別，甚至能對(duì)目標(biāo)自動(dòng)成像，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別一體化、智能化。預(yù)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全球空天一體化常規(guī)雷達(dá)受地球曲率的限制，有效距離僅幾百公里。因此，對(duì)于遠(yuǎn)程低空目標(biāo)，需采用超視距雷達(dá)，以克服地球曲率的影響；而對(duì)于遠(yuǎn)程中高空目標(biāo)，則采用大型相控陣?yán)走_(dá)。如需探測(cè)更大的空域，發(fā)現(xiàn)低空、超低空目標(biāo)，則要大力發(fā)展星載雷達(dá)、氣球載雷達(dá)和空中預(yù)警機(jī)等，以增加預(yù)警時(shí)間，奪取戰(zhàn)場(chǎng)主動(dòng)權(quán)。§2、現(xiàn)代雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)一、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)二、雷達(dá)低截獲概率（LPI）技術(shù)三、目標(biāo)識(shí)別技術(shù)四、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)一、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)代雷達(dá)首先必須具備能在惡劣雜波干擾背景中發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，即具有良好的目標(biāo)檢測(cè)能力，只有做到這一點(diǎn)，才能保證防空網(wǎng)能防御掠地、掠海飛行的飛機(jī)和巡航導(dǎo)彈，盡可能早地發(fā)現(xiàn)威脅目標(biāo)，給作戰(zhàn)部隊(duì)提供必要的戰(zhàn)斗準(zhǔn)備時(shí)間。地物、海浪以及雨雪等形成的雜波是不能靠增大發(fā)射功率或提高接收機(jī)靈敏度來(lái)解決的。目前，抑制這些雜波主要是用動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)技術(shù)和脈沖多普勒技術(shù)。一、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)雷達(dá)為了抑制雜波干擾，不論是采用MTI技術(shù)或是脈沖多普勒技術(shù)，對(duì)信號(hào)有兩個(gè)基本要求：①信號(hào)的相干性；②信號(hào)的脈間穩(wěn)定性。因?yàn)镸TI和脈沖多普勒兩者都是相干處理，對(duì)MTI而言是為了避免信號(hào)的脈間不穩(wěn)定而造成相減剩余。對(duì)脈沖多普勒而言，信號(hào)的脈間不穩(wěn)定反映到信號(hào)頻譜上是出現(xiàn)寄生分量，從而使多普勒濾波器產(chǎn)生不應(yīng)有的輸出。為了適應(yīng)現(xiàn)代雷達(dá)抑制雜波的要求，現(xiàn)代雷達(dá)發(fā)射機(jī)的設(shè)計(jì)必須充分考慮以上對(duì)信號(hào)的兩個(gè)基本要求，而雷達(dá)整機(jī)必須采用相參體制。動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)技術(shù)動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)技術(shù)采用的是時(shí)域上延時(shí)相減的處理，即一組處理采用兩個(gè)回波脈沖，通過(guò)第一個(gè)回波脈沖信號(hào)進(jìn)行延時(shí)然后與第二個(gè)回波脈沖信號(hào)進(jìn)行相減，這樣，固定物體回波信號(hào)由于相關(guān)性相減后輸出為零，而移動(dòng)物體由于時(shí)間差會(huì)輸出一定的信號(hào)幅度完成移動(dòng)目標(biāo)信號(hào)顯示。動(dòng)目標(biāo)顯示技術(shù)的缺陷主要是無(wú)法準(zhǔn)確探測(cè)出目標(biāo)的移動(dòng)速度。這一技術(shù)主要應(yīng)用在民航空管中，軍事應(yīng)用較少。脈沖多普勒技術(shù)脈沖多普勒雷達(dá)是利用多普勒效應(yīng)制成的雷達(dá)。多普勒效應(yīng)是奧地利物理學(xué)家C·多普勒1842年發(fā)現(xiàn)的，即當(dāng)波源和觀測(cè)者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)使觀測(cè)到的頻率發(fā)生變化，二者逐漸靠近時(shí)觀察到的頻率升高，逐漸遠(yuǎn)離時(shí)頻率降低，這種現(xiàn)象被稱(chēng)為多普勒效應(yīng)。二、雷達(dá)低截獲概率（LPI）技術(shù)1、低截獲雷達(dá)的概念低截獲概率(LPI)雷達(dá)定義：雷達(dá)探測(cè)敵方目標(biāo)的同時(shí)，雷達(dá)信號(hào)被敵方截獲到的可能性概率最小。其實(shí)質(zhì)就是利用各種措施使得雷達(dá)截獲接收機(jī)能探測(cè)到雷達(dá)輻射信號(hào)的最大距離小于雷達(dá)對(duì)截獲接收機(jī)運(yùn)載平臺(tái)的最大發(fā)現(xiàn)距離。雷達(dá)低截獲概率（LPI）技術(shù)截獲概率因子:雷達(dá)低截獲概率（LPI）技術(shù)2、實(shí)現(xiàn)低截獲概率的技術(shù)措施

低截獲概率雷達(dá)與一般雷達(dá)比較

一般雷達(dá)低截獲概率雷達(dá)一般發(fā)射天線高性能的特殊天線脈沖(PD)體制復(fù)雜調(diào)制的連續(xù)波(Cw)體制單載波多載波窄譜超寬譜單基地多基地雷達(dá)低截獲概率（LPI）技術(shù)實(shí)現(xiàn)低截獲概率的技術(shù)措施：1）低副瓣天線技術(shù)2）連續(xù)波、準(zhǔn)連續(xù)波雷達(dá)體制3）脈沖壓縮技術(shù)4）雷達(dá)組網(wǎng)技術(shù)5）頻率和極化捷變技術(shù)三、目標(biāo)識(shí)別技術(shù)雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別技術(shù)可分為：特征識(shí)別成像識(shí)別最近幾年，成像識(shí)別技術(shù)發(fā)展較快，星載合成孔徑成像雷達(dá)(SAR)、機(jī)載合成孔徑偵察雷達(dá)以及制導(dǎo)武器尋的成像雷達(dá)都已成功應(yīng)用。特征識(shí)別技術(shù)也有豐富成果，如利用目標(biāo)極化、相干及多普勒特征識(shí)別目標(biāo)的種類(lèi)、移動(dòng)方向等，諸如從誘餌云中鑒定出有威脅目標(biāo)和無(wú)威脅目標(biāo)，真假?gòu)楊^和輕重誘餌等。雷達(dá)目標(biāo)特征識(shí)別技術(shù)雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別基本上包括目標(biāo)特征提取、模式分析和模式分類(lèi)。目標(biāo)特征提取、模式分析即在獲取特征信息后，對(duì)模式進(jìn)行分析，再按模式特征來(lái)判斷模式的類(lèi)別。模式分類(lèi)就是設(shè)法找出區(qū)分各類(lèi)目標(biāo)的函數(shù)，即所謂判決函數(shù)。分類(lèi)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)儲(chǔ)存若干判決函數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，用以判決模式的類(lèi)別，以達(dá)到目標(biāo)識(shí)別的目的。雷達(dá)目標(biāo)特征識(shí)別技術(shù)

雷達(dá)目標(biāo)特征識(shí)別技術(shù)大致有下列幾種：

1)根據(jù)回波信號(hào)的多普勒分析進(jìn)行識(shí)別

2)根據(jù)目標(biāo)極化特性進(jìn)行識(shí)別

3)根據(jù)目標(biāo)頻率響應(yīng)進(jìn)行識(shí)別

4)根據(jù)對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行空間相干處理的方法進(jìn)行識(shí)別

5)諧波識(shí)別

6)軌道識(shí)別根據(jù)回波信號(hào)的多普勒分析進(jìn)行識(shí)別有一些目標(biāo)各部分運(yùn)動(dòng)速度不同，會(huì)在回波中產(chǎn)生不同的多普勒頻移。例如螺旋漿飛機(jī)的螺旋漿部分與機(jī)身就會(huì)產(chǎn)生不同的多普勒頻率。利用回波信號(hào)的頻譜分析就可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。這類(lèi)雷達(dá)要有較高的頻率分辨能力，故連續(xù)雷達(dá)波或高重復(fù)頻率脈沖多普勒雷達(dá)較為適用。這種方法只適用于目標(biāo)上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)部分的情況，實(shí)踐中，已用于對(duì)直升飛機(jī)機(jī)類(lèi)的目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。根據(jù)目標(biāo)極化特性進(jìn)行識(shí)別雷達(dá)目標(biāo)可視為一極化變換器，回波極化相對(duì)于發(fā)射極化的變化就反映了目標(biāo)特性，包含了有關(guān)目標(biāo)的信息，因而可用于目標(biāo)識(shí)別。根據(jù)目標(biāo)頻率響應(yīng)進(jìn)行識(shí)別將目標(biāo)看成是一個(gè)線性非時(shí)變系統(tǒng)，并用極點(diǎn)來(lái)表征目標(biāo)的固有信息。雷達(dá)目標(biāo)如同一個(gè)多輸入、多輸出的線性非時(shí)變系統(tǒng)，在立體角內(nèi)目標(biāo)的任一姿態(tài)角都可視為一對(duì)輸人和一對(duì)輸出，分別對(duì)應(yīng)于一對(duì)正交極化，不同的姿態(tài)角則對(duì)應(yīng)著不同的輸入與輸出。因目標(biāo)的極點(diǎn)是獨(dú)立于姿態(tài)角的，故其極點(diǎn)可作為目標(biāo)的識(shí)別參數(shù)。通過(guò)解卷積與提取極點(diǎn)識(shí)別目標(biāo)，通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)發(fā)射信號(hào)，找到目標(biāo)某一特定自然諧振頻率，確定其極點(diǎn)的方法也屬于這一類(lèi)識(shí)別法。根據(jù)對(duì)目標(biāo)回波進(jìn)行空間相干處理的方法進(jìn)行識(shí)別這種方法是利用逆合成孔徑(雷達(dá)波束不動(dòng)依靠目標(biāo)移動(dòng)成像)成像原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。任一目標(biāo)都可用一特定的二級(jí)反射函數(shù)來(lái)表征其反射特性。由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)逆合成孔徑雷達(dá)，可求得此函數(shù)。其處理步驟為：變頻至基帶、補(bǔ)償因目標(biāo)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的相位項(xiàng)，然后再作二維逆傅氏變換以復(fù)原反射函數(shù)。根據(jù)反射函數(shù)的知識(shí)，利用經(jīng)典的圖像處理技術(shù)即可識(shí)別目標(biāo)。可得到的分辨力取決于目標(biāo)姿態(tài)角的變化范圍，亦即取決于目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)和觀察時(shí)間，姿態(tài)角變化360°，理論上分辨力為0.2λ(λ為波長(zhǎng))，而與目標(biāo)距離無(wú)關(guān)。

諧波識(shí)別人造目標(biāo)的金屬接縫有類(lèi)似于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的非線性特征，在電波反射過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波分量。不同的目標(biāo)，所產(chǎn)生各次諧波分量強(qiáng)弱不同。借此可對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)。此法需在雷達(dá)接收機(jī)中增加若干個(gè)諧波接收通道，且要求天線必須有足夠?qū)挼念l帶。軌道識(shí)別根據(jù)對(duì)多次目標(biāo)回波進(jìn)行處理。獲得目標(biāo)運(yùn)行軌道，判明目標(biāo)種類(lèi)。例如區(qū)分衛(wèi)星與導(dǎo)彈的識(shí)別方法即是基于這種識(shí)別方法。雷達(dá)目標(biāo)成像識(shí)別技術(shù)所謂成像識(shí)別，就是利用雷達(dá)波照射目標(biāo)一段時(shí)間，并對(duì)所獲得的回波串進(jìn)行相干成像處理，從而得到目標(biāo)的高分辨力的雷達(dá)圖像。這種圖像與目標(biāo)的真實(shí)形狀有著高度的相關(guān)性，可以通過(guò)目視經(jīng)驗(yàn)判斷或計(jì)算機(jī)識(shí)別，得到目標(biāo)的性質(zhì)信息。雷達(dá)圖像與光學(xué)圖像有相似點(diǎn)。也有不同點(diǎn)，它是目標(biāo)上各個(gè)組成部分的電磁波后向散射的空間分布圖，而光學(xué)圖像是目標(biāo)上各個(gè)組成部分的光波后向散射率和散射光譜的空間分布圖。

雷達(dá)目標(biāo)成像識(shí)別技術(shù)雷達(dá)成像處理，核心問(wèn)題是提高雷達(dá)的二維或三維等效分辨力。當(dāng)二維或三維分辨力都明顯小于目標(biāo)尺寸時(shí)，便能呈出足以識(shí)別目標(biāo)性質(zhì)的圖像。目前，毫米波及激光雷達(dá)成像技術(shù)在制導(dǎo)武器尋的方面已進(jìn)入實(shí)用階段，這兩種體制雷達(dá)成像主要采用光柵掃描或焦平面二維成像技術(shù)，目前研究的熱點(diǎn)在三維成像方面。

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)數(shù)字技術(shù)在雷達(dá)中的應(yīng)用主要包括數(shù)字波形產(chǎn)生、數(shù)字控制、信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理等四個(gè)方面。數(shù)字信號(hào)處理目前在雷達(dá)應(yīng)用中，就功能來(lái)說(shuō)主要是實(shí)現(xiàn)相關(guān)積累(包括快速傅里葉變換、快速卷積、脈沖壓縮、數(shù)字濾波等)、非相關(guān)積累(視頻積累)、數(shù)字存儲(chǔ)(如雜波圖)、目標(biāo)檢測(cè)(門(mén)限)、參數(shù)估計(jì)以及目標(biāo)跟蹤和圖像處理等。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)于目標(biāo)跟蹤和圖像處理可分為兩種：①用于監(jiān)視和跟蹤雷達(dá)(目標(biāo)尺寸比分辨單元小或差不多)的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)；②用于成像或地圖測(cè)繪(目標(biāo)尺寸遠(yuǎn)大于分辨單元)的情報(bào)雷達(dá)處理系統(tǒng)。數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)是雷達(dá)數(shù)字信號(hào)處理的核心。在現(xiàn)代雷達(dá)體制中，除了能量變換的大功率及天饋系統(tǒng)部分外，本質(zhì)上是一個(gè)計(jì)算系統(tǒng)。雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的搜素、檢測(cè)、參數(shù)估值、跟蹤和目標(biāo)識(shí)別等功能實(shí)質(zhì)上都是數(shù)字計(jì)算和控制過(guò)程。具體的匹配濾波、脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)顯示和多普勒處理，合成孔徑雷達(dá)成像、自適應(yīng)天線陣列處理等也是數(shù)字計(jì)算過(guò)程。理想的雷達(dá)必定是理想的計(jì)算系統(tǒng)?！?、現(xiàn)代雷達(dá)體制介紹一、多普勒雷達(dá)二、相控陣?yán)走_(dá)三、合成孔徑雷達(dá)四、無(wú)源探測(cè)雷達(dá)五、毫米波雷達(dá)六、激光雷達(dá)七、天波超視距雷達(dá)多普勒雷達(dá)脈沖多普勒雷達(dá)廣泛用于機(jī)載預(yù)警、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星跟蹤、戰(zhàn)場(chǎng)偵察、靶場(chǎng)測(cè)量、武器火控和氣象探測(cè)等方面，成為重要的軍事裝備。裝有脈沖多普勒雷達(dá)的預(yù)警飛機(jī)，已成為對(duì)付低空轟炸機(jī)和巡航導(dǎo)彈的有效軍事裝備。此外，這種雷達(dá)還用于氣象觀測(cè)，對(duì)氣象回波進(jìn)行多普勒速度分辨，可獲得不同高度大氣層中各種空氣湍流運(yùn)動(dòng)的分布情況。多普勒雷達(dá)多普勒雷達(dá)機(jī)載脈沖多普勒雷達(dá)主要由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、伺服系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理機(jī)、雷達(dá)數(shù)據(jù)處理機(jī)和數(shù)據(jù)總線等組成。機(jī)載脈沖多普勒雷達(dá)通常采用相干體制，有著極高的載頻穩(wěn)定度和頻譜純度以及極低的天線旁瓣，并采取先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。多普勒雷達(dá)脈沖多普勒雷達(dá)通常采用較高以及多種的重復(fù)頻率和多種發(fā)射信號(hào)形式，并可應(yīng)用濾波理論在數(shù)據(jù)處理機(jī)中對(duì)目標(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步濾波或預(yù)測(cè)。脈沖多普勒雷達(dá)具有下列特點(diǎn)：

(1)采用可編程序信號(hào)處理機(jī)，以增大雷達(dá)信號(hào)的處理容量、速度和靈活性，提高設(shè)備的復(fù)用性，從而使雷達(dá)能在跟蹤的同時(shí)進(jìn)行搜索，并能改變或增加雷達(dá)的工作狀態(tài)，使雷達(dá)具有對(duì)付各種干擾的能力和超視距的識(shí)別目標(biāo)的能力；多普勒雷達(dá)

(2)采用可編程序柵控行波管，使雷達(dá)能工作在不同脈沖重復(fù)頻率，具有自適應(yīng)波形的能力，能根據(jù)不同的戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)選用低、中或高三種脈沖重復(fù)頻率的波形，并可獲得各種工作狀態(tài)的最佳性能；

(3)采用多普勒波束銳化技術(shù)獲得高分辨率，在空對(duì)地應(yīng)用中可提供高分辨率的地圖測(cè)繪和高分辨率的局部放大測(cè)繪，在空對(duì)空敵情判斷狀態(tài)可分辨出密集編隊(duì)的群目標(biāo)。相控陣?yán)走_(dá)所謂相控陣，是指由許多輻射單元排成陣列形式構(gòu)成的天線，各單元之間的輻射能量和相位都是可以控制的。典型的相控陣是利用電子計(jì)算機(jī)控制移相器改變天線孔徑上的相位分布來(lái)實(shí)現(xiàn)波束在空間掃描，即電子掃描。相位控制可采用相位法、實(shí)時(shí)法、頻率法和電子饋電開(kāi)關(guān)法。相控陣?yán)走_(dá)在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在二維空間上排列若干輻射單元稱(chēng)為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上，這種天線稱(chēng)為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點(diǎn)，能以一部天線實(shí)現(xiàn)全空域電子掃描。通常的共形陣天線有環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。相控陣?yán)走_(dá)相控陣?yán)走_(dá)有源和無(wú)源相控：簡(jiǎn)單地說(shuō)，對(duì)于每一個(gè)天線單元來(lái)說(shuō)，沒(méi)有獨(dú)立的功率輻射就是“無(wú)源”，有獨(dú)立的功率輻射就是“有源”。無(wú)源相控陣之所以是無(wú)源的，在于它的每一個(gè)天線單元所輻射出的能量是由發(fā)射機(jī)集中產(chǎn)生后送過(guò)來(lái)的，天線相位的改變依賴(lài)于計(jì)算機(jī)控制天線單元后面的移相器。有源相控陣之所以是有源的，在于它的每一個(gè)天線單元擁有獨(dú)立的功率輻射，而不是先接受發(fā)射機(jī)送過(guò)來(lái)的功率，再輻射出去。相控陣?yán)走_(dá)相控陣?yán)走_(dá)具有以下特點(diǎn)：(1)多目標(biāo)能力。(2)多功能，機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。(3)反應(yīng)速度快。(4)抗干擾能力強(qiáng)。(5)可靠性高。相控陣?yán)走_(dá)的主要缺點(diǎn)：體積龐大結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)昂貴，相控陣?yán)走_(dá)美國(guó)“鋪路爪”相控陣預(yù)警雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)合成孔徑雷達(dá)就是利用雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)把尺寸較小的真實(shí)天線孔徑用數(shù)據(jù)處理的方法合成一較大的等效天線孔徑的雷達(dá)。合成孔徑雷達(dá)的特點(diǎn)是分辨率高，能全天候工作，能有效地識(shí)別偽裝和穿透掩蓋物。合成孔徑雷達(dá)主要用于航空測(cè)量、航空遙感、衛(wèi)星海洋觀測(cè)、航天偵察、圖像匹配制導(dǎo)等。它能發(fā)現(xiàn)隱蔽和偽裝的目標(biāo)，如識(shí)別偽裝的導(dǎo)彈地下發(fā)射井、識(shí)別云霧籠罩地區(qū)的地面目標(biāo)等。在導(dǎo)彈圖像匹配制導(dǎo)中，采用合成孔徑雷達(dá)攝圖，能使導(dǎo)彈擊中隱蔽和偽裝的目標(biāo)。合成孔徑雷達(dá)還用于深空探測(cè)，例如用合成孔徑雷達(dá)探測(cè)月球、金星的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。合成孔徑雷達(dá)1、合成孔徑雷達(dá)的基本工作原理

所謂合成孔徑就是通過(guò)信號(hào)處理的方法將單個(gè)雷達(dá)多次照射的結(jié)果合成一等效的大尺寸天線陣列從而提高角分辨率，使雷達(dá)從用于“探測(cè)”目標(biāo)轉(zhuǎn)變到用于高分辨率“成像”。合成孔徑雷達(dá)(SAR)就是利用其安裝平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，在不同的時(shí)刻從不同的位置照射目標(biāo)，使用信號(hào)處理技術(shù)將多次照射回波仿真成尺寸長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米、甚至數(shù)千米長(zhǎng)的天線來(lái)提高分辨率，達(dá)到對(duì)地面目標(biāo)成像的目的。這種雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)處理的具體實(shí)現(xiàn)方法，是通過(guò)由雷達(dá)平臺(tái)和目標(biāo)的相對(duì)速度產(chǎn)生雷達(dá)信號(hào)的多普勒現(xiàn)象來(lái)獲得高分辨率的雷達(dá)圖像。合成孔徑雷達(dá)

（a）條帶式掃描工作模式（b）

合成孔徑天線長(zhǎng)度示意圖

波束寬度的近似公式：合成孔徑雷達(dá)2、合成孔徑雷達(dá)的特點(diǎn)

合成孔徑雷達(dá)較之其它空中偵察平臺(tái)所使用的傳感器有著明顯的優(yōu)勢(shì)，其主要特點(diǎn)如下：(1)有全天候、全天時(shí)的偵察能力。(2)具有探測(cè)地下目標(biāo)的能力(3)具有一定識(shí)別偽裝的能力(4)具有較強(qiáng)的生存能力(5)具有動(dòng)目標(biāo)顯示能力(6)具有先進(jìn)的雷達(dá)成像技術(shù)(7)具有信息快速處理能力軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)軟件無(wú)線電結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)軟件無(wú)線電的體系結(jié)構(gòu)的好處是多方面的：(1)軟件無(wú)線電的特點(diǎn)和體系結(jié)構(gòu)能保證電臺(tái)的模塊化、通用化和系列化設(shè)計(jì)，有利于減少無(wú)線電設(shè)備及其保密機(jī)的品種，降低了電臺(tái)的裝備和維護(hù)費(fèi)用。(2)完成各種通信頻段(HF、VHF、UHF、SHF等)信道調(diào)制方式，實(shí)現(xiàn)各軍兵種協(xié)同通信。(3)用可編程器件實(shí)現(xiàn)的軟件無(wú)線電，能靈活配置信號(hào)的波形，模擬各種在役及在研電臺(tái)的工作方式。這種軟件無(wú)線電不僅能與已有各類(lèi)電臺(tái)互通，而且還能溝通由不同電臺(tái)組成的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)，完成頻段調(diào)制、話音編碼和保密算法的變換，起到類(lèi)似于“網(wǎng)關(guān)”或“網(wǎng)橋”的作用。(4)軟件無(wú)線電可擺脫傳統(tǒng)的基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)組網(wǎng)的限制，通過(guò)采用分組無(wú)線電等通信協(xié)議，可組成包括柵格網(wǎng)在內(nèi)的任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)線電網(wǎng)絡(luò)。電臺(tái)組網(wǎng)性能的增強(qiáng)，提高了無(wú)線電鏈路的溝通概率和頻譜資源的利用率，可使野戰(zhàn)通信的抗毀能力明顯改善。3.軟件無(wú)線電的關(guān)鍵技術(shù)1)寬頻帶智能天線技術(shù)2)寬帶A／D變換器3)DSP技術(shù)在基帶信號(hào)處理部分的應(yīng)用4.軟件無(wú)線電在軍事通信中應(yīng)用軟件無(wú)線電作為無(wú)線通信裝備的發(fā)展方向，它實(shí)現(xiàn)了從硬件到軟件的飛躍，帶來(lái)了電臺(tái)的模塊化、通用化、自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線電臺(tái)的小型化和輕型化，為不同的通信設(shè)備間的協(xié)同配合提供了保障?？梢韵嘈跑浖o(wú)線電，將在軍事通信和其它領(lǐng)域中得到更為廣泛的應(yīng)用。寬頻帶智能天線技術(shù)軟件無(wú)線電要求接收機(jī)從天線接收的應(yīng)該是寬頻帶信號(hào)(通常是幾兆赫至2GHz)，根據(jù)天線物理尺寸與信號(hào)波長(zhǎng)的關(guān)系，這種寬頻段天線按傳統(tǒng)方法，采用單一天線形式是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。同時(shí)，由于射頻信號(hào)的高頻率(通常高達(dá)幾吉赫)，即使中頻處理的信號(hào)也高達(dá)幾十兆赫，這種高頻率信號(hào)的存在使信號(hào)干擾成為嚴(yán)重問(wèn)題，為獲取寬帶信號(hào)和克服信號(hào)干擾，使用寬帶智能天線成為最好的選擇。寬帶智能天線既有一個(gè)較寬的頻率覆蓋范圍(通常要求2MHz～2000MHz)，又可自動(dòng)感知干擾源的存在，抑制其影響和自動(dòng)增強(qiáng)有用信號(hào)的大小，并對(duì)各種無(wú)線通信制式具有兼容性，與傳統(tǒng)的天線相比，它具有很強(qiáng)的抗干擾能力。寬帶A／D變換器軟件無(wú)線電的關(guān)鍵特征之一，就是使A／D變換器盡可能靠近射頻端。但目前的實(shí)用器件水平只能在中頻對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，中頻信號(hào)的帶寬通常在十幾兆到幾十兆。這種數(shù)字化有別于一般工程中的模數(shù)變換，要求具有相當(dāng)高的抽樣頻率、位數(shù)和一定的動(dòng)態(tài)范圍。DSP技術(shù)在基帶信號(hào)處理部分的應(yīng)用

DSP技術(shù)代替專(zhuān)用集成電路(ASIC)，使兩方面成為可能。一方面，可通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)編碼、調(diào)制、均衡和脈沖形成等基本功能；另一方面，系統(tǒng)可重新編程，以保證在多種標(biāo)準(zhǔn)下運(yùn)行。特別指出的是，這里的DSP不是特指DSP芯片，它也可是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門(mén)陣列(FPGAs)和一般目的的處理器，或者是它們的混合體。多路復(fù)用技術(shù)在軍事應(yīng)用上，數(shù)據(jù)鏈信道上允許多路信號(hào)同時(shí)傳輸，解決多路信號(hào)的傳輸問(wèn)題就是信道復(fù)用問(wèn)題。多路復(fù)用是指多路信號(hào)(話音、數(shù)據(jù)或圖像信號(hào))共享同一個(gè)信道進(jìn)行傳輸?shù)耐ㄐ欧绞?。常?jiàn)的信道復(fù)用方式有三種：頻分復(fù)用(FDM)時(shí)分復(fù)用(TDM)碼分復(fù)用(CDM)。多址通信技術(shù)多址通信是射頻信道的復(fù)用。無(wú)線多址通信是指：在一個(gè)通信網(wǎng)內(nèi)各個(gè)通信臺(tái)、站共用同一個(gè)指定的射頻頻道，進(jìn)行相互間的多邊通信，也稱(chēng)該通信網(wǎng)為各用戶(hù)間的多元連接。多址方式的基本類(lèi)型有頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、碼分多址(CDMA)。實(shí)際中也常用到其它一些多址方式，其中也包括這三種基本多址方式的混合多址方式，比如，時(shí)分多址／頻分多址(‘FDMA／FDMA)，碼分多址／頻分多址(CDMA／FDMA)等。頻分多址(FDMA)頻分多址(FDMA)是發(fā)送端對(duì)所發(fā)信號(hào)的頻率參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的頻帶。在接收端利用頻率的正交性，通過(guò)頻率選擇(濾波)從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)。在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，頻分多址是把通信系統(tǒng)的總頻段劃分成若干個(gè)等間隔的互不重疊的頻道分配給不同的用戶(hù)使用。這些頻道互不重疊，其寬度能傳輸一路話音信息，而在相鄰頻道之間無(wú)明顯的干擾。頻分多址(FDMA)時(shí)分多址(TDMA)時(shí)分多址(TDMA)是發(fā)送端對(duì)所發(fā)信號(hào)的時(shí)間參量進(jìn)行正交分割，形成許多互不重疊的時(shí)隙。在接收端利用時(shí)間的正交性，通過(guò)時(shí)間選擇(選通門(mén))從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)。

時(shí)分多址(TDMA)碼分多址(CDMA)碼分多址是發(fā)送端用各不相同的、相互(準(zhǔn))正交的地址碼調(diào)制其所發(fā)信號(hào)。在接收端利用碼型的(準(zhǔn))正交性，通過(guò)地址識(shí)別(相關(guān)檢測(cè))從混合信號(hào)中選出相應(yīng)的信號(hào)。碼分多址的特點(diǎn)是：網(wǎng)內(nèi)所有用戶(hù)使用同一載波、占用相同的帶寬；各個(gè)用戶(hù)可以同時(shí)發(fā)送或接收信號(hào)。頻分復(fù)用（FDM）

FDM是指按頻率區(qū)分信號(hào)的復(fù)用方式。即將信道的可用頻帶分成若干互不重疊的子頻帶，在發(fā)送端每一路信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制占據(jù)其中一個(gè)子頻段，在接收端用適當(dāng)?shù)臑V波器將它們分割開(kāi)來(lái)，分別進(jìn)行解調(diào)接收，以實(shí)現(xiàn)多個(gè)信號(hào)在同一信道中的傳輸。FDM的優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率高，容許復(fù)用的路數(shù)多，同時(shí)分路也方便，是模擬通信中最主要的復(fù)用方式。缺點(diǎn)是設(shè)備復(fù)雜、昂貴。時(shí)分復(fù)用(TDM)

TDM是指按時(shí)間區(qū)分信號(hào)的復(fù)用方式。即將信道的可用時(shí)間分成若干不交疊的時(shí)間段，稱(chēng)為時(shí)隙(TimeSlot)，在發(fā)送端每一路信號(hào)在不同的時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送，在接收端按不同的時(shí)隙進(jìn)行接收，以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在同一信道中的傳輸。假如有N路信號(hào)共用信道的所有時(shí)間，則N個(gè)時(shí)隙的信號(hào)稱(chēng)為一個(gè)信號(hào)幀(Frame)。TDM的優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率和容許復(fù)用的路數(shù)多，受信號(hào)數(shù)量的影響少，信道利用率高于FDM，是數(shù)字通信中最主要的復(fù)用方式；缺點(diǎn)是需要嚴(yán)格的時(shí)間同步。碼分復(fù)用(CDM)

CDM是指按不同的調(diào)制碼區(qū)分信號(hào)的復(fù)用方式。即將各路信號(hào)用正交(或偽正交)的碼字進(jìn)行調(diào)制、發(fā)送，在接收端用不同的碼進(jìn)行解調(diào)接收，以實(shí)現(xiàn)多路信號(hào)在同一信道中的傳輸。CDM的優(yōu)點(diǎn)是信道復(fù)用率和容許復(fù)用的路數(shù)不受信道的限制。信道利用率高于FDM，是數(shù)字通信中研究較多的復(fù)用方式。缺點(diǎn)是正交碼空間的尋找較難，要求碼空間的碼字?jǐn)?shù)量適合系統(tǒng)要求。完成頻譜變換為了信息的有效與可靠傳輸，利用指定的信息類(lèi)型往往需要將低頻信號(hào)的基帶頻譜搬移到適當(dāng)?shù)幕蛑付ǖ念l段。如果將音頻信號(hào)或基帶數(shù)字代碼進(jìn)行直接傳輸，因較大的損耗很難長(zhǎng)距離傳送，只有借助于高頻無(wú)線電信道或分配的頻段實(shí)施通信，才能保證遠(yuǎn)距離通信。此時(shí)需要將基帶頻譜通過(guò)某種頻譜變換搬移到高頻波段，這個(gè)過(guò)程即為調(diào)制過(guò)程。實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用為了使多個(gè)用戶(hù)的信號(hào)共同利用同一個(gè)有較大帶寬的信道，可以采用各種復(fù)

用技術(shù)：頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用提高抗干擾能力不同的調(diào)制方式，在提高傳輸?shù)挠行院涂煽啃苑矫娓饔袃?yōu)勢(shì)。如調(diào)頻廣播系統(tǒng)，它采用的頻率調(diào)制技術(shù)會(huì)付出多倍帶寬的代價(jià)，但由于抗干擾性能強(qiáng)，其音質(zhì)比只占10kHz帶寬的調(diào)幅廣播要好得多。提高抗干擾能力調(diào)制方式用途舉例載波調(diào)制線性調(diào)制常規(guī)雙邊帶調(diào)幅AM廣播單邊帶調(diào)制SSB載波通信、短波無(wú)線電話通信雙邊帶調(diào)制DSB立體聲廣播殘留邊帶調(diào)制VSB電視廣播、傳真非線性調(diào)制頻率調(diào)制FM微波中繼、衛(wèi)星通信相位調(diào)制PM中間調(diào)制法方式數(shù)字調(diào)制振幅鍵控ASK數(shù)據(jù)傳輸頻移鍵控FSK數(shù)據(jù)傳輸相位鍵控PSK、DPSK數(shù)據(jù)傳輸其它數(shù)字調(diào)制QAM、MSK數(shù)字微波、空間通信脈沖調(diào)制脈沖模擬調(diào)制脈幅調(diào)制PAM中間調(diào)制方式、遙測(cè)脈寬調(diào)制PDM中間調(diào)制方式脈位調(diào)制PCM遙測(cè)、光纖傳輸脈沖數(shù)字調(diào)制脈碼調(diào)制PCM市話中繼、衛(wèi)星、空間通信增量調(diào)制DM(△M)軍用、民用數(shù)字電話差分脈幅調(diào)制DPCM電視電話、圖像編碼其它編碼方式ADPCM中速數(shù)字電話1、信道傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念a、信道中傳輸?shù)男盘?hào)：模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)信道傳輸后的數(shù)字信號(hào)可分為：確知信號(hào)隨機(jī)信號(hào)起伏信號(hào)信道傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念b、信道中的噪聲噪聲是一種不攜帶有用信息的電信號(hào)，是對(duì)有用信號(hào)以外的一切信號(hào)的統(tǒng)稱(chēng)。根據(jù)噪聲在信道中的表現(xiàn)形式，可分為兩類(lèi)：①加性噪聲：包括人為噪聲(如電火花干擾)和自然噪聲(如電波輻射和熱噪聲)。②乘性噪聲：包括各種線性畸變、非線性畸變和衰落畸變等。信道傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念c、信道容量通俗講，信道容量即信道傳輸信息的能力。對(duì)于連續(xù)信道的信道容量，我們假設(shè)信道的帶寬為B(單位：Hz)。信道輸出的信號(hào)功率為S(單位：w)及輸出加性高斯白噪聲功率為N(單位：w)，則該信道的信道容量為：信道傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念我們可以得出以下結(jié)論：

(1)提高S／N或B，則信道容量增加。

(2)給定B、S／N條件下，信道的極限傳輸能力為C，且此時(shí)能做到無(wú)差錯(cuò)傳輸。

(3)c可以通過(guò)B及S／N的互換而保持不變。擴(kuò)頻通信就是通過(guò)增加帶寬，以減小發(fā)射功率維持信道容量，增加系統(tǒng)的抗干擾能力和低截獲率的。信道傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念

d、多普勒頻移在移動(dòng)通信時(shí)，由于通信節(jié)點(diǎn)處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中，接收信號(hào)會(huì)有附加頻率變化，即多普勒頻移fD。fD與移動(dòng)物體的移動(dòng)速度有關(guān)。多普勒頻移會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生附加調(diào)制。若電波方向與移動(dòng)方向之間的夾角為,則有：式中：為移動(dòng)臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度；為信號(hào)波長(zhǎng)。信道傳輸?shù)膸讉€(gè)基本概念當(dāng)移動(dòng)通信節(jié)點(diǎn)相互靠近時(shí)，．fD為正值；反之，fD為負(fù)值。當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，必須考慮多普勒頻移的影響，而且工作頻率越高，頻移越大。多普勒頻移產(chǎn)生的附加調(diào)頻或寄生調(diào)相均為隨機(jī)變量，對(duì)信號(hào)會(huì)產(chǎn)生干擾，在高速移動(dòng)電話系統(tǒng)中，多普勒頻移影響300Hz左右的話音，足以產(chǎn)生令人不適的失真。多普勒頻移對(duì)低速數(shù)字信號(hào)傳輸不利，對(duì)高速數(shù)字信號(hào)傳輸則影響不大。2、常用信道同軸電纜(CoaxialCable)雙絞線(TwistedPairwire)光纖(OpticalFiber)無(wú)線視距中繼信道衛(wèi)星中繼信道3、電波傳播特性a、頻段劃分b、無(wú)線電波的傳播c、波段的傳播特點(diǎn)4、短波信道短波信道使用3MHz～30MHz的短波波段，短波通信是一種能進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，而對(duì)電臺(tái)的要求(發(fā)射功率、接收機(jī)靈敏度和電臺(tái)復(fù)雜度等方面)相對(duì)較低的通信系統(tǒng)。短波波段的電波有天波和地波兩種傳播形式。短波信道短波信道的特點(diǎn)：短波通信(遠(yuǎn)距離)主要靠電離層反射達(dá)到通信的目的，由于電離層的時(shí)變性，信號(hào)傳播存在多種衰落和多徑延時(shí)，使其接收信號(hào)存在隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，短波在實(shí)際通信中的效果是接收信號(hào)時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，背景噪聲較大，信噪比低，因此工作頻率的選擇非常重要。在短波通信設(shè)備中采用了各種新技術(shù)，如高頻自適應(yīng)技術(shù)、跳頻技術(shù)、分集接收技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)采用抗干擾性能強(qiáng)的調(diào)制解調(diào)制式和差錯(cuò)控制技術(shù)等。5、散射信道散射信道通信是利用空中傳播媒質(zhì)的不均勻性對(duì)電磁波的反射作用進(jìn)行的超視距通信。大氣層中的對(duì)流層、電離層和流星余跡等，都具有對(duì)入射的電磁波再向多方向輻射的特性。利用這些媒質(zhì)將視距傳播的電磁波傳送到視距以外，即可進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。散射信道對(duì)流層散射通信即用對(duì)流層對(duì)超短波或微波的反射作用來(lái)實(shí)施超視距通信。流星余跡通信則是利用流星穿過(guò)大氣層高速運(yùn)動(dòng)造成的短暫電離痕跡對(duì)無(wú)線電波的反射或散射作用進(jìn)行遠(yuǎn)距離瞬間通信。6、分集接收技術(shù)分集接收技術(shù)是為了有效克服隨參信道引起的多徑時(shí)散、多徑衰落、頻率選擇性衰落、頻率彌散等對(duì)接收信號(hào)質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響，使通信系統(tǒng)性能大大降低而在接收端采取的一種技術(shù)。為了提高隨參信道中信號(hào)傳輸質(zhì)量，必須采用抗衰落的有效措施。常采用的技術(shù)措施有抗衰落性能好的調(diào)制解調(diào)技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)、功率控制技術(shù)、與交織結(jié)合的差錯(cuò)控制技術(shù)、分集接收技術(shù)等。分集接收技術(shù)所謂分集接收，是指接收端按照某種方式使它收到的攜帶同一信息的多個(gè)信號(hào)衰落特性相互獨(dú)立，并對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行特定的處理，以降低合成信號(hào)電平起伏，減小各種衰落對(duì)接收信號(hào)的影響。從廣義信道的角度來(lái)看，分集接收可看作是隨參信道中的一個(gè)組成部分，通過(guò)分集接收使包括分集接收在內(nèi)的隨參信道衰落特性得到改善。分集接收技術(shù)分集接收包含有兩重含義：①分散接收，使接收端能得到多個(gè)攜帶同一信息的、統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)；②集中處理，即接收端把收到的多個(gè)統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的衰落信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮喜?，從而降低衰落的影響，改善系統(tǒng)性能。分集方式有空間分集、頻率分集、角度分集、極化分集、時(shí)間分集等多種方式。頻段劃分波段名稱(chēng)波長(zhǎng)范圍頻率范圍頻段名稱(chēng)主要用途或場(chǎng)合超長(zhǎng)波108m～104m3Hz～30kHz

VLF(甚低頻)音頻、電話、數(shù)據(jù)終端長(zhǎng)波104m～103m30kHz～300kHz

LF(低頻)導(dǎo)航、信標(biāo)、電力線通信中波103m～102m300kHz～3MHz

MF(中頻)AM(調(diào)幅)廣播、業(yè)余無(wú)線電短波102m～10m

3MHz～30MHz

HF(高頻)移動(dòng)電話、短波廣播、業(yè)余無(wú)線電、雷達(dá)米波10m～lm

30MHz～300MHz

VHF(甚高頻)FM(調(diào)頻)廣播、TV、導(dǎo)航、移動(dòng)通信分米波100cm～10cm300MHz～3GHz

UHF(超高頻)TV、遙控遙測(cè)、雷達(dá)、移動(dòng)通信厘米波10cm～1cm3GHz～30GHz

SHF(特高頻)微波通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)毫米波10mm～1mm30GHz～300GHz：EHF(極高頻)微波通信、雷達(dá)、射電天文學(xué)無(wú)線電波的傳播表面波傳播天波傳播視距傳播散射傳播外層空間傳播波段的傳播特點(diǎn)長(zhǎng)波傳播的特點(diǎn)中波傳播的特點(diǎn)短波傳播的特點(diǎn)超短波和微波傳播的特點(diǎn)長(zhǎng)波傳播的特點(diǎn)由于長(zhǎng)波的波長(zhǎng)很長(zhǎng)，地面的起伏與其它參數(shù)的變化對(duì)長(zhǎng)波傳播的影響可以忽略。在通信距離小于300km時(shí)，到達(dá)接收點(diǎn)的電波，基本上是表面波。長(zhǎng)波穿入電離層的深度很淺，受電離層變化的影響很小，電離層對(duì)長(zhǎng)波的吸收也不大，因而長(zhǎng)波的傳播比較穩(wěn)定。但是它有兩個(gè)重要的缺點(diǎn)：由于表面波衰減慢，發(fā)射臺(tái)發(fā)出的表面波對(duì)其它接受臺(tái)干擾很強(qiáng)烈；天電干擾對(duì)長(zhǎng)波的接收影響嚴(yán)重，特別是雷雨較多的夏季。中波傳播的特點(diǎn)中波能以表面波或天波的形式傳播，這一點(diǎn)和長(zhǎng)波一樣。但長(zhǎng)波穿人電離層極淺，在電離層的下界面即能反射。中波較長(zhǎng)波頻率高，故需要在比較深入的電離層處才能發(fā)生反射。波長(zhǎng)在3000m～2000m的無(wú)線電通信，用無(wú)線或表面波傳播，接收?qǐng)鰪?qiáng)都很穩(wěn)定，可用以完成可靠的通信，如船舶通信與導(dǎo)航等。波長(zhǎng)在2000m～200m的中短波主要用于廣播，故此波段又稱(chēng)廣播波段。短波傳播的特點(diǎn)與長(zhǎng)波、中波一樣，短波可以靠表面波和天波傳播。由于短波頻率較高，地面吸收較強(qiáng)，用表面波傳播時(shí)，衰減很快，在一般情況下，短波的表面波傳播的距離只有幾十公里，不適合作遠(yuǎn)距離通信和廣播之用。與表面波相反，頻率增高，天波在電離層中的損耗卻減小。因此可利用電離層對(duì)天波的一次或多次反射，進(jìn)行遠(yuǎn)距離無(wú)線電通信。超短波和微波傳播的特點(diǎn)超短波、微波的頻率很高，表面波衰減很大，電波穿入電離層很深，甚至不能反射回來(lái)，所以超短波、微波一般不用表面波或天波的傳播方式，而只能用空間波、散射波和穿透外層空間的傳播方式。由于超短波、微波的頻帶很寬，因此應(yīng)用很廣。超短波廣泛應(yīng)用于電視、調(diào)頻廣播和雷達(dá)等方面。利用微波通信時(shí)，可同時(shí)傳送幾千路電話或幾套電視節(jié)目而互不干擾。表面波傳播表面波傳播是指電波沿著地球表面?zhèn)鞑?如圖)。這時(shí)電波是緊靠著地面?zhèn)鞑サ?，地面的性質(zhì)、地貌、地物等的情況都會(huì)影響著電波的傳播。天波傳播天波模式是指電波經(jīng)天空中的電離層反射而折回地面的傳播方式。短波(3MHz-30MHz)電波主要以天波模式傳播。視距傳播視距傳播是VHF及更高的頻率(30MHz以上)電波的主要工作模式?？捎糜谛l(wèi)星和外太空通信。當(dāng)發(fā)射以及接收天線架設(shè)得較高的時(shí)候，在視線范圍內(nèi)，電磁波直接從發(fā)射天線傳播到接收天線，另外還可以經(jīng)地面反射而到達(dá)接收天線。所以接收天線處的場(chǎng)強(qiáng)是直接波和反射波的合成場(chǎng)強(qiáng)，直接波不受地面影響，地面反射波要經(jīng)過(guò)地面的反射，因此要受到反射點(diǎn)地質(zhì)地形的影響。散射傳播大氣對(duì)流層中，除了有規(guī)則的片狀或?qū)訝顨饬魍猓€存在有不規(guī)則的，類(lèi)似于水流中漩渦的不均勻體。相應(yīng)的，在電離層中則有電子密度的不均勻性。當(dāng)天線輻射出去的電波，投射到這些不均勻體的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于光的散射和反射現(xiàn)象，電波發(fā)生散射或反射，一部分能量傳播到接收點(diǎn)的這種傳播稱(chēng)為散射傳播。外層空間傳播電磁波由地面發(fā)出(或返回)，經(jīng)低空大氣層和電離層而到達(dá)外層空間的傳播，如衛(wèi)星傳播，宇宙探測(cè)等均屬于這種遠(yuǎn)距離傳播。由于電磁波傳播的距離很遠(yuǎn)，且主要是在大氣以外的宇宙空間內(nèi)進(jìn)行，而宇宙空間近似于真空狀態(tài)，因而電波在其中傳播時(shí)，它的傳輸特性比較穩(wěn)定。我們可以把電波穿過(guò)電離層外面的空間傳播，基本上當(dāng)作自由空間中的傳播來(lái)研究。模擬信號(hào)凡信號(hào)的某一參量(如連續(xù)波的振幅、頻率、相位，脈沖波的振幅、寬度、位置等)可以取無(wú)限多個(gè)數(shù)值，且直接與信息相對(duì)應(yīng)的信號(hào)稱(chēng)為模擬信號(hào)，或稱(chēng)連續(xù)信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)具有兩個(gè)狀態(tài)(高、低電平或正、負(fù)電平)的電脈沖序列，凡信號(hào)在時(shí)間上離散且表征信號(hào)的某一