HotZ-雷達原理與系統(tǒng)-第一章 緒論part2

雷達原理第一章緒論§1.1.1雷達回波中的可用信息雷達回波中的可用信息距離和空間角度目標(biāo)位置變化（時間變化規(guī)律）目標(biāo)尺寸和形狀（分辨率）目標(biāo)形狀的對稱性（極化）表面粗糙度及介電特性雷達坐標(biāo)系αβ球（極）坐標(biāo)系斜距R，雷達到目標(biāo)的直線距離方位角α，目標(biāo)斜距R在水平面上的投影OB與某起始方向（參考方向）在水平面上的夾角仰角β，目標(biāo)斜距R與其在水平面上的投影OB在鉛垂面上的夾角圓柱坐標(biāo)系水平距離D，方位角α，高度HD=Rcosβ；H=Rsinβ

；α=αα雷達的基本工作原理單基地脈沖雷達收發(fā)開關(guān)天線大氣目標(biāo)反射大氣天線收發(fā)開關(guān)發(fā)射機接收機電信號電磁波回波測距trC：光速，利用發(fā)射信號回波時延求得例：一單基地脈沖雷達目標(biāo)回波時延為1μs，求目標(biāo)離雷達的距離。解：由公式代入?yún)?shù)可得常見時延與距離：1μs－－0.15km，6.67μs－－1km，12.3μs－－1.852km（1海里），10μs－－1.5km，100μs－－15km，1ms－－150km，測距精度與發(fā)射信號（時寬）帶寬（或處理后脈沖寬度）有關(guān)，脈沖越窄、性能越好測角利用天線方向性實現(xiàn)目標(biāo)角位置：方位角α

仰角βα接收回波最強時的天線波束指向天線尺寸增加，波束變窄，測角精度和角分辨力提高角位置還可以利用兩個分離接收天線收到信號的相位差來決定2π弧度＝360°＝6000密位，1密位＝0.06°測速利用回波多普勒頻移測相對速度vfd：多普勒頻移（Hz）vr

：雷達與目標(biāo)之間的徑向速度（m/s）λ：載波波長（m）當(dāng)目標(biāo)向著雷達運動時，0>vr

，回波載頻提高；反之0<vr

，回波載頻降低。徑向速度也可用距離的變化率來求得目標(biāo)的尺寸和形狀利用足夠高的分辨力獲得距離分辨力：角分辨力：τ：脈沖寬度B：信號帶寬β0：天線半功率寬度λ：信號波長D：天線孔徑常用提高切向維分辨力的方法：當(dāng)雷達和目標(biāo)間有相對運動時出現(xiàn)fd，利用多普勒頻域的分辨力來獲得切向維的分辨力。典型應(yīng)用：SAR、ISAR習(xí)題已知脈沖雷達中心頻率f0＝3000MHz，回波信號相對發(fā)射信號的延遲時間為1000μs，回波信號的頻率為3000.01MHz，目標(biāo)運動方向與目標(biāo)所在方向的夾角60°，求目標(biāo)距離、徑向速度與線速度。v§1.1.2雷達探測能力→基本雷達方程距離R處任一點處的雷達發(fā)射信號功率密度：考慮到定向天線增益G：以目標(biāo)為圓心，雷達處散射的功率密度：雷達收到功率：最大測量距離：當(dāng)接收功率為接收機最小檢測功率Smin時：雷達天線接收面積戰(zhàn)術(shù)參數(shù)：與戰(zhàn)術(shù)使用有關(guān)的參數(shù)技術(shù)參數(shù)：為保證戰(zhàn)術(shù)參數(shù)分配到雷達各組成部分的技術(shù)指標(biāo)§1.1.3雷達的戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)參數(shù)戰(zhàn)術(shù)參數(shù)通常包括：威力范圍、威力范圍內(nèi)的多目標(biāo)探測能力、精度（測量值與真實值之間的最小誤差）、分辨能力（所能區(qū)分的最小目標(biāo)空間范數(shù)值）、體積、重量、尺寸、無故障工作時間、故障恢復(fù)時間等等。技術(shù)參數(shù)通常包括：雷達天線、發(fā)射機、接收機等技術(shù)指標(biāo)。如：天線波束（形狀，寬度），增益，帶寬，頻率范圍，工作方式，靈敏度，功率等。收發(fā)開關(guān)第二節(jié)雷達的基本組成脈沖雷達基本組成輻射能量和接收回波產(chǎn)生發(fā)射信號收發(fā)隔離高頻放大，混頻，中頻放大，檢波，視頻放大消除不需要的信號及干擾,通過或加強由目標(biāo)產(chǎn)生的回波信號原始視頻，或經(jīng)過處理的信息雷達的頻率和時間標(biāo)準控制天線轉(zhuǎn)動發(fā)射機：產(chǎn)生輻射所需強度的脈沖功率。脈寬τ，重復(fù)頻率fr直接振蕩式：在脈沖調(diào)制器控制下產(chǎn)生的高頻脈沖功率被直接饋送到天線。主振放大式：由高穩(wěn)定度的頻率源（頻綜器）作頻率基準，在低功率電平上形成所需波形的高頻脈沖串，在發(fā)射機中放大并驅(qū)動末級功放來獲得大功率饋給天線。頻率穩(wěn)定度高，每次輻射是相參的，便于回波信號作相參處理?？僧a(chǎn)生所需的各種復(fù)雜脈壓波形天線脈沖雷達天線具有強方向性。方向性越強，波瓣寬度越窄，雷達測向的精度和分辨力越高。天線常為拋物面反射體，饋源在焦點上，反射體將高頻能量聚成窄波束。天線的掃描方式機械掃描電子掃描平面相控陣電子掃描陣列天線收發(fā)開關(guān)收發(fā)共用天線雷達系統(tǒng)所特有發(fā)射時接收時通發(fā)射機，斷接收機端，避免強大的發(fā)射功率進入接收機，燒毀接收機高放混頻部分。通接收機，斷發(fā)射機端，避免微弱的接收功率因發(fā)射機旁路而更加減弱。組成高頻傳輸線和放電管，或環(huán)行器及隔離器接收機結(jié)構(gòu)多為超外差式，由高放、混頻、中放、檢波、視放等電路組成。放大回波信號信號處理消除不需要的信號（雜波等）及干擾，通過或加強目標(biāo)回波信號。信號處理含多普勒濾波（PD雷達中）和MTI，亦含復(fù)雜信號的脈壓。數(shù)據(jù)處理檢測判決后作數(shù)據(jù)處理。如自動跟蹤、目標(biāo)識別。數(shù)據(jù)處理輸入端的雜波剩余可用CFAR等技術(shù)加以補救。第三節(jié)雷達的工作頻率f=c/λ只要是通過輻射電磁能量，利用從目標(biāo)反射回來的回波對目標(biāo)探測和定位，都屬于雷達系統(tǒng)的工作范疇。常用雷達工作頻率范圍：220MHz～35GHz天波超視距雷達（OTHR）：4MHz～5MHz地波超視距雷達：2MHz毫米波雷達：94GHz雷達頻段劃分和對應(yīng)頻率－－書P7，表1.1頻率選擇因素：體積、分辨力、用途、功能國際電訊聯(lián)盟高頻（HF）（短波）

3~30MHz甚高頻（VHF）（米波）30~300MHz特高頻（UHF）（分米波）300M~3GHz超高頻（SHF）（厘米波）3~30GHz極高頻（EHF）（毫米波）

30~300GHz1979年日內(nèi)瓦國際無線電波管理會議雷達常用頻段雷達頻段劃分和對應(yīng)頻率頻率選擇因素：體積、分辨力、用途、功能UHF

300~1000MHzL

1~2GHz

S

2~4GHzC

4~8GHzX

8~12GHzKu

12~18GHzK

18~27GHzKa

27~40GHzmm

40~300GHz工作波長(頻率)的選擇從接收機靈敏度來看，須考慮所選λ下接收機內(nèi)部噪聲和大氣噪聲大小以及電磁波在大氣中的衰減，λ應(yīng)長一些。從提高距離分辨率、角分辨率、天線增益的角度來看，希望λ要短一些。從目標(biāo)檢測來看，目標(biāo)的散射特性與λ有關(guān)：當(dāng)目標(biāo)尺寸>>λ時，目標(biāo)對電磁波以散射為主，以繞射為輔，RCS大；當(dāng)目標(biāo)尺寸<<λ時，目標(biāo)對電磁波以繞射為主，以散射為輔，RCS??；對隱身目標(biāo)，波長在兩個極端即米波或毫米波為好。從地面或水面的反射影響來看：水平極化的米波雷達，由于地面反射，波瓣分裂；地面反射對厘米波影響較小，故中等作用距離的引導(dǎo)雷達均采用厘米波段。從雜波干擾的影響來看：在目標(biāo)（飛機）與云、雨相混的情況下，由于飛機的尺寸遠大于水滴的尺寸，依目標(biāo)的反射特性，采用大的λ可以提高輸入信雜比。當(dāng)目標(biāo)（飛機）以地物為背景時，由于飛機的尺寸遠小于地物的尺寸，依目標(biāo)的反射特性，采用小的λ較好。第四節(jié)雷達的應(yīng)用和發(fā)展按應(yīng)用平臺分按作用分軍用民用按信號形式分按角度跟蹤分按測量目標(biāo)的參量分按信號處理方式分按天線掃描方法分§4.1.1雷達的應(yīng)用太空，空中，地面，海上（空基，地基，?；┨綔y，定位，跟蹤預(yù)警雷達（超遠程雷達），洲際導(dǎo)彈，洲際轟炸機；搜索和警戒雷達，飛機；火控雷達，火炮；制導(dǎo)雷達，導(dǎo)彈；戰(zhàn)場監(jiān)視雷達，坦克，車輛，人員；無線電測高儀；雷達引信氣象雷達，航行管制（空中交通雷達），遙感，測速脈沖，連續(xù)波，脈沖壓縮（LFM/相位編碼）等單脈沖，圓錐掃描雷達，隱蔽錐掃雷達等測高，兩坐標(biāo)，三坐標(biāo)，測速，目標(biāo)識別等分集雷達，相參，非相參積累雷達，動目標(biāo)顯示雷達，合成孔徑雷達等機械掃描，相控陣，頻掃等VHLSI（VeryHighLargeScaleIntegration）和VLSI數(shù)字技術(shù)和計算機的發(fā)展和應(yīng)用SAR，ISAR脈壓（滿足距離分辨力和電子對抗的需要）固態(tài)功率源平面陣列天線代替拋物面目標(biāo)的分類與識別§1.4.2雷達的發(fā)展第五節(jié)電子戰(zhàn)與軍用雷達的發(fā)展§1.5.1電子戰(zhàn)的科學(xué)定義幾個概念電子戰(zhàn)：EW，Ele