現(xiàn)代雷達系統(tǒng)理論

現(xiàn)代雷達系統(tǒng)理論第一頁，共八十六頁，2022年，8月28日第一章緒論根據(jù)雷達分機和雷達測量方法分別介紹雷達的組成和測量原理。前者包括雷達發(fā)射機、雷達接收機、終端顯示和數(shù)據(jù)錄取設(shè)備的組成、基本工作原理及主要指標；后者包括雷達的測距、測角和測速的基本原理和各種實現(xiàn)方法。第三頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二章信號檢測與參數(shù)估計雷達的基本任務(wù)是發(fā)現(xiàn)目標并測定其坐標。通常目標的回波信號中總是混雜著噪聲和各類干擾，而噪聲和各種干擾信號均具有隨機特性，在這種條件下發(fā)現(xiàn)目標的問題屬于信號檢測的范疇，而測定目標坐標則是參數(shù)估

計問題。第四頁，共八十六頁，2022年，8月28日第三章目標分辨與模糊函數(shù)設(shè)計和研究雷達波形的主要數(shù)學工具是模糊函數(shù)。模糊函數(shù)最初雖由分辨問題引出，但是它不僅能描述雷達信號的分辨特性和模糊度，還可以描述由雷達信號決定

的測量精度和雜波抑制特性。第五頁，共八十六頁，2022年，8月28日第四章脈沖壓縮近年來，從改進雷達體制方面來擴大作用距離和提高距離分辨力方面已有很大進步。這種體制就是脈沖壓縮雷達體制，它采用寬脈沖發(fā)射以提高發(fā)射的平均功率，保證足夠的最大作用距離，而接收時則采用相應(yīng)的脈沖壓縮方法獲得窄脈沖，以提高距離分辨力，因而較好地解決作用距離和分辨力之間的矛盾。第六頁，共八十六頁，2022年，8月28日第五章合成孔徑成像雷達深入了解合成孔徑成像雷達的原理、多普勒分辨理論、脈沖壓縮技術(shù)、雷達信號模型、非聚焦合成孔徑雷達和聚焦合成孔徑雷達成像處理方法。第七頁，共八十六頁，2022年，8月28日教學參考書《雷達原理》丁鷺飛 等著西安電子科技大學出版社《雷達成像技術(shù)》劉永坦等著哈爾濱工業(yè)大學出版社第八頁，共八十六頁，2022年，8月28日第一章緒論電磁波特性電磁波頻段雷達概念雷達基本組成雷達基本指標雷達參數(shù)選擇雷達分類現(xiàn)代雷達技術(shù)發(fā)展趨勢第九頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波特性（1）光波特性牛頓的光微粒學說惠更斯的光波動學說第十頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波特性（2）光波特性光的量子學說麥克斯韋爾理論第十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波特性（3）電磁波特性方向性直線性第十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波特性（4）電磁波產(chǎn)生λ=C/f第十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波特性（5）電磁波與物體的作用反射透射吸收第十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日第十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日第十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日第十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日第十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波特性（6）電磁波傳輸空氣中傳輸天線微波傳輸線中傳輸波導,電纜第十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日電磁波頻段功率穿透能力設(shè)備體積系統(tǒng)性能第二十頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達概念（1）Radio

Detection

and

Ranging目標斜距的測量目標角位置的測量相對速度的測量目標尺寸和形狀的測量第二十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日第二十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達概念（2）雷達方程第二十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達基本組成發(fā)射機天線

接收機數(shù)據(jù)采集顯示定時信號處理控制系統(tǒng)通訊系統(tǒng)第二十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達原理框圖第二十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達發(fā)射機（1）雷達發(fā)射機工作原理：第三十頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達發(fā)射機（2）雷達發(fā)射機主要指標：工作頻率或波段輸出功率效率信號形式信號頻譜純度第三十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達發(fā)射機（3）使用器件真空電子管發(fā)射機晶體管固態(tài)發(fā)射機工作方式單級振蕩式發(fā)射機主振放大式發(fā)射機雷達發(fā)射機分類：第三十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達發(fā)射機（4）磁控管發(fā)射機：磁控管調(diào)制器第三十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達發(fā)射機（5）行波管發(fā)射機：第三十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達發(fā)射機（6）固態(tài)發(fā)射機：第三十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達天線（1）雷達天線的工作原理：第三十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達天線（2）雷達天線的主要指標：方向圖增益帶寬極化副瓣電平第三十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日方位向方向圖第三十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日高低向方向圖第三十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達天線（3）雷達天線的分類：直接輻射類型間接反射類型第四十頁，共八十六頁，2022年，8月28日第四十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日第四十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達接收機（1）雷達接收機組成：第四十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達接收機（2）雷達接收機主要指標：靈敏度頻帶寬度動態(tài)范圍濾波特性頻率穩(wěn)定度第四十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達接收機（3）雷達接收機分類：直接混頻方式前級放大方式第四十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)形成高速數(shù)據(jù)采集第四十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達數(shù)據(jù)后處理角度信息處理距離信息處理速度信息處理目標特性處理綜合信息處理第四十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達定時雷達工作的中樞神經(jīng)參數(shù)測量的基礎(chǔ)信號產(chǎn)生的源頭第四十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達控制系統(tǒng)目標跟蹤功能天線控制功能第四十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達通訊系統(tǒng)指令傳遞數(shù)據(jù)傳遞第五十頁，共八十六頁，2022年，8月28日第五十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日第五十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日第五十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日第五十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日第五十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達基本指標（1）戰(zhàn)術(shù)指標技術(shù)指標第五十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達基本指標（2）戰(zhàn)術(shù)指標：雷達的探測范圍測量目標參數(shù)的精度分辨力數(shù)據(jù)率抗干擾能力工作可靠性體積和重量功耗及展開時間測量目標坐標或參數(shù)的數(shù)目第五十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達的探測范圍雷達對目標進行連續(xù)觀測的空域，叫做探測范圍，又稱為力范圍，它決定于雷達的最小可探測距離和最大作用距離，仰角和方位角的探測范圍雷達的探測范圍。第五十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日測量目標參數(shù)的精度精確度的高低是以測量誤差的大小來衡量的。測量方法不同精確度也不同。誤差越小，精度度越高。雷達測量精確度的誤差通?？煞譃橄到y(tǒng)誤差、隨即誤差。所以往往對測量結(jié)果規(guī)定一個誤差范圍。第五十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日分辨力分辨力是指對兩個相鄰目標的區(qū)分能力。兩個目標在同一角度但處在不同距離上，其最小可區(qū)分的距離稱為距離分辨力；兩個目標處在相同距離上，但角位置有所不同，最小能夠區(qū)分的角度稱為角分辨力。第六十頁，共八十六頁，2022年，8月28日數(shù)據(jù)率數(shù)據(jù)率是雷達對整個探測范圍完成一次探測所需時間的倒數(shù)。也是單位時間內(nèi)雷達對每個目標提供數(shù)據(jù)的次數(shù)，它表征雷達的工作速度。第六十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日抗干擾能力雷達通常在各種自然干擾和人為干擾的條件下工作，其中主要是敵方施放的無源干擾和有源干擾。這些干擾最終作用于雷達終端設(shè)備，嚴重時可能使雷達失去工作能。所以現(xiàn)代雷達必須具有一定程度的抗干擾能力。第六十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日工作可靠性雷達需要可靠地工作。通常用兩次故障之間的平均時間間隔來表示，稱為平均無故障時間MTBF?？煽啃缘牧硪粋€標志是發(fā)生故障以后

平均修復時間MTTR。第六十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日體積和重量體積和重量決定于雷達的任務(wù)要求、所用器件和材料。機載和空基雷達對體積和重量的要求很嚴格。第六十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日功耗和展開時間這兩項性能對雷達的機動性很重要。第六十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日測量目標坐標或參數(shù)的數(shù)目目標的方位、斜距和仰角目標的速度和性質(zhì)第六十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達基本指標（3）技術(shù)指標:工作頻率及工作帶寬發(fā)射功率調(diào)制波形、脈沖寬度和重復頻率天線的波束形狀、增益和掃描方式接收機的靈敏度終端裝置和雷達輸出數(shù)據(jù)的形式電源供應(yīng)第六十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日工作頻率及工作帶寬雷達的工作頻率主要根據(jù)目標的特性、電磁波傳播條件、天線尺寸、高頻器件的性能、雷達的測量精度和功能等要求來決定。工作帶寬主要根據(jù)抗干擾的要求來決定。第六十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日發(fā)射功率發(fā)射功率的大小影響作用距離。發(fā)射功率分為脈沖功率和平均功率。第六十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日調(diào)制波形、脈沖寬度和重復頻率脈沖寬度指發(fā)射脈沖信號的持續(xù)時間脈沖重復頻率指雷達每秒鐘發(fā)射的射頻脈沖的個數(shù)第七十頁，共八十六頁，2022年，8月28日天線的波束形狀、增益和掃描方式方位波束形狀、高低波束形狀掃描方式：機械掃描、電掃描第七十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日接收機的靈敏度接收機的靈敏度是指雷達接收微弱信號的能力第七十二頁，共八十六頁，2022年，8月28日終端裝置和雷達輸出數(shù)據(jù)的形式終端裝置是顯示器雷達輸出數(shù)據(jù)形式第七十三頁，共八十六頁，2022年，8月28日電源供電電源供應(yīng)：50Hz,400Hz第七十四頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達參數(shù)選擇（1）工作波長的選擇脈沖重復頻率的選擇脈沖寬度的選擇天線方向圖和功率增益系數(shù)的選擇接收機噪聲系數(shù)和通頻帶的確定發(fā)射脈沖功率的計算雷達波形的選擇第七十五頁，共八十六頁，2022年，8月28日工作波長的選擇從提高接收機靈敏度考慮從提高作用距離考慮從雷達的用途考慮從地面或水面的反射影響考慮從雜波干擾的影響考慮第七十六頁，共八十六頁，2022年，8月28日脈沖重復頻率的選擇從天線掃描引起的干擾考慮從測距的單值性考慮從脈沖積累個數(shù)考慮從發(fā)射平均功率考慮第七十七頁，共八十六頁，2022年，8月28日脈沖寬度的選擇從工作帶寬考慮從距離分辨力考慮從穩(wěn)定性考慮第七十八頁，共八十六頁，2022年，8月28日天線方向圖和功率增益系數(shù)的選擇水平波束選擇垂直波束選擇天線旁瓣電平波瓣圖的形狀天線增益第七十九頁，共八十六頁，2022年，8月28日接收機噪聲系數(shù)和通頻帶的確定接收機噪聲系數(shù)接收機帶寬第八十頁，共八十六頁，2022年，8月28日發(fā)射脈沖功率的計算第八十一頁，共八十六頁，2022年，8月28日雷達波形的選擇足夠的能量足夠的目標分辨力良好的抑制能力第八十