雷達(dá)原理與系統(tǒng)課件

1雷達(dá)原理與系統(tǒng)

Chapter1Conspectusof

Radar2一、DefinitionofRadar雷達(dá):通過無線電技術(shù)對飛機(jī)的探測和定位.Radar:是Radio

Detection

And

Ranging

的縮寫，愿意即是“無線電探測和測距”。隨著各部分參數(shù)性能的提高(如:波束方向性、接收機(jī)靈敏度、發(fā)射機(jī)相參性等)，雷達(dá)已經(jīng)成為人類探測不同性質(zhì)目標(biāo)的強(qiáng)大工具.現(xiàn)在的雷達(dá)除了探測和定位飛機(jī)外，在軍事、氣象、交通、航空、遙感遙測、勘探等領(lǐng)域發(fā)揮重大的作用。測定目標(biāo)位置的無線電技術(shù)范疇,稱為“雷達(dá)”?！袄走_(dá)”出現(xiàn)于二次世界大戰(zhàn)中,是名符其實(shí)的“千里眼”。3§

1.1DevelopmentinRadarTechnology雷達(dá)以輻射電磁能量并檢測反射體(目標(biāo))反射的回波的方式工作?；夭ㄐ盘柕奶匦钥梢蕴峁┯嘘P(guān)目標(biāo)的信息。通過測量輻射能量傳播到目標(biāo)并返回的時間可得到目標(biāo)的距離。目標(biāo)的方位通過方向性天線(具有窄波束的天線)測量回波信號的到達(dá)角來確定。對于動目標(biāo)，雷達(dá)通過多普勒效應(yīng)探測出運(yùn)動的速度并能推導(dǎo)出目標(biāo)的軌跡或航跡，并能預(yù)測它未來的位置。雷達(dá)可在距離上、角度上或這兩方面都獲得分辨力。4二、definitionofmodern

radar5雷達(dá)是一種主動遙感設(shè)備，它利用電磁波的二次輻射、轉(zhuǎn)發(fā)或固有輻射來探測目標(biāo)，并測定目標(biāo)的空間坐標(biāo)、速度、加速度、軌跡、姿態(tài)及某些特征信息的一個無線電技術(shù)范圍。稱為“雷達(dá)”?！岸屋椛洹保豪走_(dá)發(fā)射電磁波到目標(biāo)后、目標(biāo)產(chǎn)生“二次輻射”，其中一小部分被雷達(dá)天線接收，稱為目標(biāo)回波,

雷達(dá)收到回波便可發(fā)現(xiàn)目標(biāo)?！稗D(zhuǎn)發(fā)”：

來自應(yīng)答器（Transponder），“識別器”，后者收到雷達(dá)信號后發(fā)射經(jīng)過編碼的“應(yīng)答波”被雷達(dá)所接收，從而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。“固有輻射”：來自具有固有輻射源的目標(biāo)（如飛機(jī)、發(fā)動機(jī)、核爆炸、目標(biāo)上無線電裝置等）雷達(dá)接收目標(biāo)的固有輻射波而發(fā)現(xiàn)目標(biāo)?，F(xiàn)代雷達(dá)與電子計算機(jī)、圖象處理、數(shù)據(jù)處理、自動控制等技術(shù)結(jié)合，又具有自動信息處理功能及智能化顯示終端，可自動、迅速、準(zhǔn)確地完成測量、顯示、控制和管理。三、Development

of

Radar1、Exploration

Period.1886～1888年，海因里奇·赫茲（Heinrich

Hertz）驗證了電磁波的產(chǎn)生、接收和目標(biāo)散射這一雷達(dá)基本原理1903～1904年，克里斯琴·赫爾斯邁耶（ChristianHulsmeyer）研制出原始的船用防撞雷達(dá)并獲得專利權(quán)。61925年，約翰斯·霍普金斯大學(xué)（Johns

Hopkins

University）的G?布賴特（G?Breit）和M?圖夫（M?Tuve），通過陰極射線管觀測到了來自電離層的第一個短脈沖回波。1935年，由英國人和德國人第一次驗證了對飛機(jī)目標(biāo)的短脈沖測距。1937年，由羅伯特·沃森·瓦特（Robert

Watson-Watt）設(shè)計的第一部可使用的雷達(dá)“Chain

Home”在英國建成。致此，人類才找到了赫茲原理的基本應(yīng)用。7二戰(zhàn)后，雷達(dá)技術(shù)獲得了巨大的發(fā)展。主要原因歸于兩個非常重要的器件的發(fā)明：T/R（收/發(fā)）開關(guān)和磁控管。收發(fā)開關(guān)使雷達(dá)的探測成功地從雙（多）基變成單基雷達(dá)。也就是從收發(fā)分別用一個天線，到共用一個天線。大大簡化了雷達(dá)系統(tǒng)。磁控管的出現(xiàn)使雷達(dá)的探測功率大大提高，從而大大提高了雷達(dá)的探測能力。2、Developing

Period.天線假負(fù)載TR1和TR2發(fā)射機(jī)接收機(jī)保護(hù)器3dB裂縫橋21348103、Mature

Period.20世紀(jì)60年代以來，航空、航天技術(shù)、飛機(jī)、導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船、反洲際彈道導(dǎo)彈系統(tǒng)等對雷達(dá)提出了高精度、遠(yuǎn)距離、高分辨力及多目標(biāo)測量等要求。技術(shù)上：如脈沖壓縮技術(shù)、單脈沖雷達(dá)、相控陣?yán)走_(dá)、目標(biāo)識別、目標(biāo)成像、SAR、脈沖多普勒雷達(dá)體制的研制成功使雷達(dá)能測量目標(biāo)的位置和相對運(yùn)動速度，并具有良好的抑制地物干擾等的能力；結(jié)構(gòu)工藝上：微波高功率放大管、微波接收機(jī)高頻系統(tǒng)中許多低噪聲器件，如低噪聲行波管工量子放大器、參量放大器、隧道二極管放大器等的應(yīng)用，使雷達(dá)接收機(jī)靈敏度大為提高，增大了雷達(dá)作用距離；同時，由于雷達(dá)中數(shù)字電路、計算機(jī)的使用使雷達(dá)的結(jié)構(gòu)組成和設(shè)計發(fā)生根本性的變化。微組裝工藝、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化設(shè)計，使雷達(dá)結(jié)構(gòu)更合理，性能更靈活。雷達(dá)的工作波長，從短波擴(kuò)展至毫米波、紅外線和紫外線領(lǐng)域。在這個時期，微波全息雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和超視距雷達(dá)相繼出現(xiàn)。（1）信號處理技術(shù)得到了很大發(fā)展。（2）動目標(biāo)檢測（MTD）和脈沖多普勒（PD）功能應(yīng)用（3）自動檢測和跟蹤系統(tǒng)得到完善。（4）采用復(fù)雜的大時寬帶寬脈壓信號（5）高可靠性的固態(tài)功率源，可以組成普通固態(tài)發(fā)射機(jī)或分布于相控陣?yán)走_(dá)的陣元上組成有源陣。（6）用平面陣列天線代替拋物面天線，陣列天線的基本優(yōu)點(diǎn)是可以快速和靈活地實(shí)現(xiàn)波束掃描和波束形狀變化，因而有很好的應(yīng)用前景，例如：①獲得超低副瓣，用于機(jī)載雷達(dá)或抗干擾。②組成自適應(yīng)旁瓣相消系統(tǒng)以抗干擾。③相控陣?yán)走_(dá)。104、Actuality

of

Radar.四、Functions

of

Radar雷達(dá)觀測與目測的特點(diǎn)：比人眼高明距離遠(yuǎn)；不受能見度限制；顯示圖像直觀，測量定位方便?！扒Ю镅邸?、比人眼高明。不

圖像比目測粗略、看不清；如

有干擾背景時，比照片差得人

多。眼目標(biāo)成像與實(shí)物不盡相同11Velocityofelectromagnetic

waves.v=c.Characteristicofelectromagneticwavepropagatinginstraight-lineand

directly.Targets’second

backscatterMovingtargets’dopplerfrequency

shift12§

1.2ConditionsforRadar

Running一、測距原理測距物理基礎(chǔ)：目標(biāo)反射;

等速直線傳播.用脈沖測距法：測的是水平距離R.△t——電波在RD與目標(biāo)間往返傳播時間;C=3×108m/s

.式中:R2R=C·△tR=C/2·

△t雷達(dá)天線目標(biāo)13測

△t

→測R

通過測時來測距。

用CRT.14實(shí)際在顯示器中，已將t

→R，

可直讀距離.換算關(guān)系：1μs

→150m=0.15Km=0.081NM=164YD（YARD碼）12.3μs

→1NM1YD=3英尺1NM

=1852m=2040YD1英尺=0.305m1000YD(碼)=0.914KM=0.49NM1英寸=2.5cm二、測方位原理目標(biāo)方位角：指真北到雷達(dá)與目標(biāo)聯(lián)線之夾角。RD——測方位物理基礎(chǔ)基礎(chǔ)直線傳播（微波）天線定向收、發(fā)最大回波法測角：當(dāng)天線波束掃過目標(biāo)時，雷達(dá)回波在時間順序上從無到有，從小→大→小→消失。即天線波束形狀對雷達(dá)回波幅度進(jìn)行了調(diào)制。方位角目標(biāo)NH.L舷角航向角本船17RD天線是一種定向天線，它在某一瞬間只朝一個方向發(fā)射電磁波，而且也只接收同一方向上目標(biāo)反射的回波。所以，天線波束方位=目標(biāo)方向.只要保證顯示器上的掃描線與天線旋轉(zhuǎn)同步，即

掃描線方向=天線方位

掃描線方位=回波方位

s

A角度采用度或密位表示,

其關(guān)系為：360度=6000密位1度=16.7密位國外常用角度單位為弧度，度及毫弧度關(guān)系為：

1弧度=57度

1000毫弧度1毫弧度=0.057度參考點(diǎn)：N——測的是真方位H、L——測的是船角（相對方位）三、測速原理例：“雷達(dá)”測速區(qū)當(dāng)目標(biāo)相對于RD運(yùn)動后，r不斷變，出現(xiàn)△fD(回波相對于發(fā)射ft

的頻率偏移)，此時，目標(biāo)相對于RD的徑向速度為：DR2V

1

f式中VR——目標(biāo)與雷達(dá)的相對（徑向）速度（m/s）λ

——RD工作波長（m）fd

——雙程多卜勒頻率（Hz）在海上,

速度單位俗稱為“節(jié)

”（1Kn）,

即1

n

mile

/

hv地平線D0

19NzRH地平線h修正Dβ

彎曲的地平線0P

四、目標(biāo)高度測量R——斜距P——目標(biāo)H——高度

——方位角例：飛機(jī)著陸0Nz——正北D——水平距β——仰角測R、

α、

β可定目標(biāo)空間位置H

Rsin

考慮到地平線上彎曲的，H

應(yīng)予修正。2

AH

h

Rsin

R2

hA-天線高度；ρ

——地球曲率半徑；R2/(2ρ

)——h修正=

R2/17000H=hA+Rsin

+R2/17000

米地球曲率補(bǔ)償高度:地曲補(bǔ)償20收發(fā)開關(guān)功率放大器波形產(chǎn)生器低噪聲放大器本振混頻器中頻放大器匹配濾波器第二檢波器視頻放大器顯示器1.

框圖如下圖：天線§

1.3雷

達(dá)

基

本

組

成21發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的雷達(dá)信號(通常是重復(fù)的窄脈沖串)

天線

輻射到空間。收發(fā)開關(guān)使天線時分復(fù)用于發(fā)射和接收。目標(biāo)截獲并反射一部分雷達(dá)信號

雷達(dá)天線收集回波信號

接收機(jī)加以放大。如果接收機(jī)輸出的信號幅度足夠大，就說明目標(biāo)已被檢測。雷達(dá)通常測定目標(biāo)的方位和距離，但回波信號也包含目標(biāo)特性信息。顯示器顯示接收機(jī)的輸出，操縱員根據(jù)顯示器的顯示判斷目標(biāo)存在與否，或者采用電子設(shè)備

處理接收機(jī)的輸出，以便自動判斷目標(biāo)的存在與否，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)后的一段時間內(nèi)的檢測建立目標(biāo)的航跡。使用自動檢測和跟蹤(ADT)設(shè)備時，通常向操縱員提供處理后的目標(biāo)航跡，而不是原始雷達(dá)檢測信號。在某些應(yīng)用中，處理后的雷達(dá)輸出信號可直接用于控制一個系統(tǒng)(如制導(dǎo)導(dǎo)彈)，而無需操縱員的干預(yù)。22一種常規(guī)脈沖雷達(dá)組成原理框圖TR調(diào)制器磁控管ATR低噪聲高放混頻器中放天線方位信號CRT檢波器前置視放視放混合視放目標(biāo)活標(biāo)掃描式輝

亮顯示器本

振STC靈敏度時間控制方

波定時器接收機(jī)伺服系統(tǒng)++

EHV天線分機(jī)天線基座收發(fā)分機(jī)發(fā)射機(jī)Basiccomponents--foursubsystems合一時稱“二單元RD”22收發(fā)機(jī)（transceiver）天線分機(jī)（antenna）顯示分機(jī)（display）中頻電源分機(jī)（I.F

power

supply）,現(xiàn)都分散到各分機(jī)中,

不設(shè)獨(dú)立分機(jī).2.Functionofeachpart：(1)

定時器（Timer）任務(wù)：產(chǎn)生周期性觸發(fā)脈沖，其作用相當(dāng)于整個雷達(dá)的時鐘，使雷達(dá)各分機(jī)保持同步工作。故又稱為“觸發(fā)脈沖產(chǎn)生器”(Trigger).作用

：control掃描起點(diǎn)，與天線口發(fā)射時刻一致;接收機(jī)STC（靈敏度時間控制）電路?產(chǎn)生海浪干擾抑制電壓;主處理器時鐘。定時器常用雷達(dá)中頻電源同步。定時器是雷達(dá)的“心臟”?！懊}沖指揮中心”。發(fā)射時刻及重復(fù)頻率F=1/T；23

脈沖工作電

Pc

Pt

T（2）發(fā)射機(jī)Transmitter任務(wù)：在

控制下產(chǎn)生同樣周期的大功率微波脈沖振蕩。作為雷達(dá)發(fā)射信號。先控制脈沖調(diào)制器，產(chǎn)生具有一定脈沖寬τ的矩形高壓（萬

伏）調(diào)制脈沖

.控制磁控管產(chǎn)生大功率微波脈沖振蕩。大功率——Pt=3~75Kw 常用25~30Kw平均功率微 波KMHz25F=300~300GHZλ

=1m~1mm脈沖：脈沖寬度——一個射頻振蕩持續(xù)的時間；

τ=0.05~1.2μs脈沖重復(fù)周期——相鄰兩次發(fā)射之時間間隔；

T=幾百~幾千μs脈沖重復(fù)頻率——每秒鐘發(fā)射的次數(shù)；

F=400~4000HzT=1/F 如：常用T

=1000μs F=1000Hz它是用于保護(hù)接收機(jī)免受大功率發(fā)射機(jī)工作漏能損壞的快速轉(zhuǎn)換開關(guān)。在接收時，發(fā)射機(jī)關(guān)閉，收發(fā)開關(guān)將接收到的弱信號送入接收機(jī)，而不是進(jìn)入發(fā)射機(jī)。它通常是氣體放電元件，并可與固態(tài)或氣體放電接收機(jī)保護(hù)器共同使用。有時用固態(tài)環(huán)流器來進(jìn)一步隔離發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。天線 假負(fù)載TR1和TR2發(fā)射機(jī)接收機(jī)保護(hù)器3dB裂縫橋12 343、收發(fā)開關(guān)264）天線

Antenna任務(wù)：定向收發(fā)向顯示器送角度信號天線旋轉(zhuǎn)方位信號天線俯仰角度信號要求：波束寬度水平θH°≈1.45°

(<1

°)垂直θV°≈1.5°(<1

°)(18-24

°船載雷達(dá))轉(zhuǎn)速微波傳輸線：一般15～30r/min

波導(dǎo)管個別80r/min同軸線均勻旋轉(zhuǎn)發(fā)射機(jī)能量由方向性天線集聚成一個窄波束輻射到空中。機(jī)械控制拋物面反射面天線和平面相控陣天線都得到廣泛的應(yīng)用，電掃相控陣天線也有應(yīng)用。大多數(shù)雷達(dá)天線所特有的定向窄波束不僅能將能量集中到目標(biāo)上，而且能測量目標(biāo)的方位。天線波束寬度的典型值約為1°或2°。輻射筆狀波束的波瓣圖天線尺寸部分取決于雷達(dá)的工作頻率和工作環(huán)境。由于機(jī)械和電氣容差與波長成正比，頻率越低，制造大尺寸的天線就越容易。在超高頻波段(UHF)，一個大型天線尺寸可達(dá)30米或更大：在微波頻率[如X波段]，尺寸超過3米或6米就算是相當(dāng)大的。盡管有波束寬度窄到0．05°的微波天線，但雷達(dá)天線波束寬度很少小于0.2°，這近似對應(yīng)于300個波長的孔徑。X波段大約為31ft，UHF波段大約為700ft。28天線

Antenna超外差式：

包括低

噪

聲

高

效混中頻放檢波、預(yù)視放任

務(wù)放大處理回波信號→CRT顯象所需的視頻信號放大處理回波信號→CRT顯象所需的視頻信號提供后續(xù)信號處理機(jī)的原始信號提供后續(xù)信號處理機(jī)的原始信號要求：高增益，高靈敏度，寬通頻帶，寬動態(tài)范圍。5）接收機(jī)

Receiver29任務(wù)：在觸發(fā)脈沖控制下產(chǎn)生掃描線并隨天線旋轉(zhuǎn)→顯象。在同步脈沖下產(chǎn)生刻度標(biāo)志→測R、

B.7）中頻電源

I.F

Power

Supply工頻電→中頻電3．雷達(dá)整機(jī)工作概況一幅雷達(dá)圖象的形成過程：顯示器屏上距離掃描線.→

發(fā)射機(jī)

→ T/R

→天線

→

目標(biāo)

→

回波

→

T/R

→接收機(jī)

→

顯示器方位同步信號

→

顯示器

→掃描線上回波亮點(diǎn).掃描線旋轉(zhuǎn)

→顯示平面圖象.雷達(dá)通電

→定時器→6）顯示器Display

（Indicator）二、現(xiàn)代雷達(dá)的組成傳感器：普通雷達(dá)目標(biāo)回波信息傳感器數(shù)據(jù)處理機(jī)：完成各種信息運(yùn)算處理及控制。3.

終端綜合信息顯示器：電子地圖目標(biāo)回波處理視頻字符數(shù)據(jù)趨勢：技術(shù)集成、信息綜合、模塊化、智能化。33§1.

4 ModernRadarPerformance

System一、ConvenientRadar發(fā)射恒載頻非相參信號（周期性大功率微波脈沖振蕩信號）優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備較簡單能滿足探測、測量基本要求設(shè)備成本低局限性τ△f

≈1

時寬帶寬積近似為1。天線掃速慢，不利于快速實(shí)時跟蹤目標(biāo)；結(jié)構(gòu)難實(shí)現(xiàn)0.1°以下波束寬。結(jié)果：作用距離遠(yuǎn)與距離分辯率高二者不可兼得二、Pulse

Compression

Radar采用τ△f

>>

1信號

寬τ發(fā)射→作用距離遠(yuǎn)；接收時壓縮脈寬→

距離分辨率

，

測距精度

。優(yōu)點(diǎn)：可兼顧距離遠(yuǎn)與高分辨率、高精度。缺點(diǎn)：收發(fā)系統(tǒng)較復(fù)雜

。三、Single

Pulse

Radar

最大值法測角精度受限最大值法測角精度受限

單脈沖雷達(dá)用比較信號法測角，二波束交叉處變化率大

，測角精度高

。單脈沖雷達(dá)用比較信號法測角，二波束交叉處變化率大

，測角精度高

。原理上講只要分析一個回波脈沖，即可確定角數(shù)據(jù)，稱“單脈沖雷達(dá)”原理上講只要分析一個回波脈沖，即可確定角數(shù)據(jù)，稱“單脈沖雷達(dá)”優(yōu)點(diǎn)：測角精度提高2.7

倍，同樣精度下造價低5倍。缺點(diǎn)：用機(jī)械掃描，難顧全方位探測與

跟蹤，故目前還不能取代常規(guī)雷達(dá)

。四、Phase-arrayRadar用靜止天線陣，通過控制各饋源的相位實(shí)現(xiàn)波束電掃描(

改變波束指向角）。優(yōu)點(diǎn)：無慣性，波束快速控制；易獲得特定方向圖形

；可靠性高；天線靜止，易加固，抗風(fēng)能力強(qiáng)

。缺點(diǎn)：過分復(fù)雜，造價高

；陣元間存在互耦，旁瓣難做低

。五、Pulse

Doppler

Radar采用無窮序列相參脈沖的發(fā)射信號，即由一組脈沖群構(gòu)成的信號，各脈沖幅度、載頻、間隔相同，但各脈沖載頻振蕩的相位有確定的關(guān)系（相參）。優(yōu)點(diǎn)：

▲

“脈沖群”

可視作大τ△f積信號→r↑；▲其中每個脈沖又是脈沖信號形成→

△rmin↓（距離分辯率高），故可兼顧大距離和高分辯率要求；▲可獲取運(yùn)動目標(biāo)機(jī)動信息→有利于解決避碰問題。六、

SyntheticapertureRadar裝有一個單元天線的運(yùn)載體以等速直線運(yùn)行，在間隔為d

的位置上，沿著1,2,3,……，n,n+1……位置，依次發(fā)、收雷達(dá)信號，把這些信號的相位和幅度及時存儲起來，在把當(dāng)次和之前共n

次信號作矢量相加處理，其結(jié)果與實(shí)際長天線陣各陣元信號的矢量相加處理完全相同。用人工合成的等效孔徑，故稱“合成孔徑”（Syntheticaperture)，按此原理構(gòu)成的雷達(dá)即“合成孔徑雷達(dá)”。優(yōu)點(diǎn)：合成孔徑↑→波束寬↓→方位分辨率↑。目前用于軍事偵察、海況探測，遙感技術(shù)及地質(zhì)資源開發(fā)等各個領(lǐng)域。36§1.

5RadarWaveBandandIt’sCharacteristics一、microwave

band：λ=1m~1mmf=

300MHz~300GHz=1000MHz二、characteristics：似光性

,

λ<<目標(biāo)尺寸，目標(biāo)反射強(qiáng)

;大氣折射;H3.

天線尺寸一定時，λ↓→θo ↓

;大氣吸收→r↓

;大氣干擾↑

。波段fsλL1000～2000MHZ30cmS3050±50MHz10cmC4000～8000MHZ5.6cmX9375±50MHz3.2cmKu12.0～18GHZK18～27GHzKa27～40GHZV40～75GHZW75～110GHZ毫米波110～300GHZ表1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)的雷達(dá)頻率命名法國際電信聯(lián)盟(ITU)為無線電定位(雷達(dá))指定了特定的頻段。最初的代碼(如P，L，S，X和K)是在二戰(zhàn)期間為保密而引入的。盡管后來不再需要保密，但這些代碼仍沿用至今。地基雷達(dá)空基雷達(dá)38米波段(HF,VHF,UHF):早期雷達(dá)多工作在這一頻段,體系簡單可靠,輻射功率高,造價低，MTI性能好,受氣象因素影響小.應(yīng)用在對空警戒引導(dǎo)雷達(dá)，電離層探測，超視距雷達(dá)中。缺點(diǎn)：目標(biāo)的角分辨力低、體積大。分米波段（L、S）具有較好的角度分辨力，外部噪聲干擾小、天線和設(shè)備適中。應(yīng)用在對空監(jiān)視雷達(dá)。C波段是介于厘米波與分米波段之間的一種折衷方案，可以完成對目標(biāo)的監(jiān)視和跟蹤，廣泛使用于艦載雷達(dá)。對氣象因素有一定的影響。RadarWaveBandandIt’s

Characteristics39厘米波段：主要用于火力控制系統(tǒng)，體積小，精度高，可以得到足夠的信號帶寬。用于機(jī)載火控雷達(dá)、機(jī)載氣象雷達(dá)、機(jī)載多普勒導(dǎo)航雷達(dá)、地面炮瞄雷達(dá)、民用沒速雷達(dá)等。缺點(diǎn)：功率小，探測距離近，氣象因素影響大、外部噪聲（大氣噪聲）干擾大。因此多用于天氣雷達(dá)毫米波段：天線尺寸小、目標(biāo)定位精度高、分辨力高、信號頻帶寬、抗電磁波干擾性能好。缺點(diǎn)：比厘米波段輻射功率更小，機(jī)內(nèi)噪聲高、外部噪聲干擾影響很大。受大氣衰減影響顯著。因此毫米波雷達(dá)僅工作在受氣象要素影響較小的某些頻率區(qū)間（大氣衰減與頻率增高不是單調(diào)增加，在有些區(qū)間的影響較小）。激光波段：具有良好的距離與角度分辨力，在測距和測繪系統(tǒng)中被選用。但功率小，波束窄，探測周期長，不能在復(fù)雜氣象條件下使用。但由于其波長短，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于對大氣成份的探測。RadarWaveBandandIt’s

Characteristics40§1.

6ClassifyingandUseof

Radar一、military

use1.

超遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)

發(fā)現(xiàn)洲際導(dǎo)彈，

幾千KM；2.

搜索警戒雷達(dá) 發(fā)現(xiàn)飛機(jī)、艦艇，

≥100KM；3.

引導(dǎo)指揮雷達(dá) 殲擊機(jī)引導(dǎo)、指揮作戰(zhàn)

；4.炮瞄雷達(dá)

控制火炮；5.制導(dǎo)雷達(dá)

精跟蹤飛機(jī)、導(dǎo)彈；6.戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)

發(fā)現(xiàn)坦克、車輛及其它活動目標(biāo)；7.截?fù)衾走_(dá)

裝在殲擊機(jī)上，視線差時搜索敵機(jī)；8.轟炸瞄準(zhǔn)雷達(dá)

裝在轟炸機(jī)上，觀察確定投彈位置；其他：測高計、護(hù)尾、盲目著陸、艦對空搜索等。1.

超遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)發(fā)現(xiàn)洲際導(dǎo)彈

，

幾千KM；2.

搜索警戒雷達(dá)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)、艦艇，

≥100KM；3.

引導(dǎo)指揮雷達(dá)殲擊機(jī)引導(dǎo)、指揮作戰(zhàn)

；4.

炮瞄雷達(dá)控制火炮；5.

制導(dǎo)雷達(dá)精跟蹤飛機(jī)、導(dǎo)彈；6.

戰(zhàn)場監(jiān)視雷達(dá)發(fā)現(xiàn)坦克、車輛及其它活動目標(biāo)；7.

截?fù)衾走_(dá)裝在殲擊機(jī)上，視線差時搜索敵機(jī)；8.

轟炸瞄準(zhǔn)雷達(dá)裝在轟炸機(jī)上，觀察確定投彈位置；其他：測高計、護(hù)尾、盲目著陸、艦對空搜索等。二、Civil

Radar1.

船舶導(dǎo)航雷達(dá)船用雷達(dá)

導(dǎo)航定位,避碰

；岸用交管雷達(dá)

水上交管、調(diào)度、監(jiān)控、報警

。航空交管雷達(dá)

空管、監(jiān)視、調(diào)度、盲目著陸。機(jī)載導(dǎo)航及防碰雷達(dá)

導(dǎo)航、防碰、測速、測高、避雷雨區(qū)等。氣象雷達(dá)

觀測云、霧、雨、雪、雹、臺風(fēng)等

。機(jī)載或人造衛(wèi)星，觀測地貌、地形、地球資源、保護(hù)森林5.

測地雷達(dá)資源。其他：汽車防碰?！袄走_(dá)測速區(qū)”，衛(wèi)星跟蹤

。三、Research天文雷達(dá)

探測宇宙天體。宇宙舴雷達(dá)

精測飛船位置，指揮飛船登月。其他：海洋、極地考察、雷達(dá)遙感?！?.

641TacticalandTechnologicalParametersof

Radar雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)參數(shù)是雷達(dá)完成作戰(zhàn)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)所具備的功能和性能。雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)是描述雷達(dá)技術(shù)性能的量化指標(biāo)。雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)參數(shù)是設(shè)計雷達(dá)的依據(jù)，反之，雷達(dá)的技術(shù)參數(shù)決定了雷達(dá)的戰(zhàn)術(shù)性能。一、Definition

of

Main

TacticalParametersof

Radar421、探測空域：雷達(dá)能以一定的檢測概率和虛警概率、一定的目標(biāo)起伏模型和一定的目標(biāo)雷達(dá)截面積探測目標(biāo)的空間。由雷達(dá)的最大探測距離、最小探測距離、方位與俯仰掃描角所構(gòu)成的空間。2、目標(biāo)參數(shù)測量：包括距離、方位、高度、速度、批次、機(jī)型和敵我識別等。3、分辨力：雷達(dá)的分辨力是指雷達(dá)能分辨空間兩個目標(biāo)靠近的能力。包括距離分辨力、角度分辨力與速度分辨力。–

速度分辨力：是指能夠區(qū)分同一目標(biāo)不同運(yùn)動速度的最小速度間隔。也就是：

fd=2

v/

R

43角度分辨力：是指在同一距離上能夠區(qū)分兩個目標(biāo)的最小角度

。

是雷達(dá)天線半功率點(diǎn)波束角。R距離分辨力：是指同一方向（角度）上能夠區(qū)分兩個目標(biāo)的最小距離

R=C

/2。

是雷達(dá)發(fā)射脈沖寬度。T2T1

R雷達(dá)的主要戰(zhàn)術(shù)參數(shù)與定義4、目標(biāo)參數(shù)測量精度：指雷達(dá)測量目標(biāo)坐標(biāo)參數(shù)的誤差。通常用均方根值來表示由以下內(nèi)容組成：

速度，

方位、

俯仰、

距離。5、目標(biāo)參數(shù)錄取能力：雷達(dá)完成一次全空域探測后，能夠錄取多少批目標(biāo)參數(shù)的能力。6、雷達(dá)抗干擾能力：雷達(dá)在電子戰(zhàn)環(huán)境中采取各種對抗措施后，雷達(dá)生存或自衛(wèi)距離改善的能力?？垢蓴_措施包括：波形設(shè)計，空間對抗，極化對抗，頻域?qū)梗s波抑制和戰(zhàn)術(shù)配合。7、可靠性/可維護(hù)性8、體積/重量/功耗9、工作環(huán)境/機(jī)動性44雷達(dá)的主要戰(zhàn)術(shù)參數(shù)與定義f0=C/

。451、雷達(dá)工作頻率：–

雷達(dá)工作頻率f0與波長

之間的關(guān)系為：2、雷達(dá)發(fā)射脈沖功率Pt。–

發(fā)射功率與平均功率Pav、脈沖重復(fù)周期（PRT）Tr，脈沖寬度

之間的關(guān)系為：

Pt=(

Tr

.Pav

)/

3、脈沖信號參數(shù)：–

包括發(fā)射脈沖寬度

、PRT

Tr

、

PRF

fr。雷達(dá)的最大不模糊距離為Rmax=0.8Tr.C/2二、DefinitionofMainTechnologicalParametersof

Radar46§2.1概述一、任務(wù)及基本組成1.任務(wù)：在┻控制下產(chǎn)生周期性大功率微波脈沖振蕩，作為雷達(dá)發(fā)射信號。（從T/R、饋線送天線輻射出擊）2.基本組成有二種類型：(1)主振放大式

至天線fsfs主控振蕩器中間射頻功放末級射頻功放脈沖調(diào)制器定時器電源fs(2)單級振蕩式至天線定時器脈沖調(diào)制器大功率射頻振蕩器電源船用雷達(dá)用第(2)種二、主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)

雷達(dá)用途

使用性能是雷達(dá)發(fā)射機(jī)電路設(shè)計、制作的依據(jù)。1.工作波段λ：s、c、x、Ka

λ=10cm5cm3cm0．8cm船用雷達(dá)用10cm(s波段)、3cm(x波段).λ或fs直接影響作用距離GA、σ、δ

抗干擾(雨雪、海浪)性能2.發(fā)射脈沖功率Pt：τ內(nèi)射頻振蕩的功率（KW）

Pt↑

→rmax↑

電路、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性↓，造價↑

磁控管可選？目前：Pt=幾~幾+KW

Pc=幾~幾+W精度tφ、分辨率τ、3.脈沖寬度τ：射頻振蕩持續(xù)的時間。（μs）t↓→

距離分辨率↑盲區(qū)↓測距精度↑τ↑→Pt·τ↑→rmax↑

τ↑→Pt·τ↑→rmax↑：近量程窄τ高分辨率0.05～0.1μs

遠(yuǎn)量程寬τ作用距離遠(yuǎn)0.5～1.2μs

中量程中τ兼顧上述三者0.2～o.4μs

4.脈沖重復(fù)頻率F：每秒鐘發(fā)射的次數(shù)（Hz）要保證最大量程的正常探測F↑→回波脈沖積累數(shù)個→rmax↑F=400~4000Hz

F隨量程而變：近量程高F遠(yuǎn)量程低F中量程中F為何？49§2.2磁控管振蕩器一、多腔磁控管的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

是用來產(chǎn)生厘米波大功率微波振蕩的器件。1.結(jié)構(gòu)

特殊結(jié)構(gòu)的必要性:引線是感;分布電容;電子在管內(nèi)的渡越時間.特殊結(jié)構(gòu)的“二極管”+強(qiáng)磁場1）陰極

內(nèi)裝螺旋燈絲，加熱陰熱。旁熱式;

發(fā)射系數(shù)5~100A/cm2;限制普通L、C振蕩器振蕩頻率↑的因素：2）陽極

園柱形銅塊，四周挖有8~14個對稱園洞，每洞有縫隙，構(gòu)成振蕩腔體。（壁——等效L；縫——等效C）兩側(cè)有蓋極.各腔高頻場有磁交連，縫口構(gòu)成直→交流能量交換的作用空間。3）磁鐵

用永久磁鐵→恒定磁場，方向//陰極軸線，均勻通過作用區(qū)。fs↑→要求磁場↑λ=3cm

B=5000高斯;4）輸出裝置

要求管線匹配；

密封（管內(nèi)抽真空）；

有足夠功率和場強(qiáng)容量。振蕩能量輸出裝置同軸線λ=3.10cm時用波導(dǎo)型λ<1cm時用2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

1）管、路合一；

2）有陰、陽極，形同二極管；但陰極上有腔體，其尺寸決定了分布電感，分布電容值，從而決定固有fs；3）加有磁場，電子受正交電、磁場雙重控制、故稱“磁控管”。λ=1cm

B=10000高斯二、磁控管振蕩器工作原理

為何起振？

為何獲得能量補(bǔ)充而維持等幅振蕩？(為何滿足相位、幅度平衡條件？)1.起振——高頻電磁場的初步形成。燈絲通電→加熱陰極陰極加→陰極放射電子并誘起腔體內(nèi)微弱的高頻振蕩。高頻交變電磁場見圖6。2.能量補(bǔ)充——等幅高頻脈沖振蕩的形成直流能量→交流能量靠電子流為“媒體”管內(nèi)電子受三種場作用

直流電場（A—K間）恒定磁場腔體上高變電磁場陰極放射的電子流怎樣充當(dāng)將直流能量轉(zhuǎn)換成微波振蕩交流能量的媒介作用？1)電子在正交恒定電磁場中的運(yùn)動——旋轉(zhuǎn)電子云的形成電子在恒定電場中受電場力運(yùn)動電子在恒磁場中受各侖磁力電子在正交恒定電磁場中的運(yùn)動軌跡——擺線。B不同,電子運(yùn)動軌跡不同:ua一定時：1．B=0iamax

2．B<Bc有iQ

3．B=Bc

臨界4．B>Bc

ia=0選擇B略>臨界Bc下工作，則從陰極飛出的電子將掠過陽極表面再返回陰極，大量電子參與這一運(yùn)動，便形成“旋轉(zhuǎn)電子云”。2）旋轉(zhuǎn)電子云與高頻場的相應(yīng)作用——動態(tài)能量交換π型、8腔、振蕩后在“相互作用區(qū)”的能量交換示意圖.dcauab+_5.波形與頻譜

前沿tr≈（0.1～0.2）τ后沿tf≈（0.2～0.4）τ頂部波動△u/μ≈0.02～0.0.5

波形失真影響距離分辨率工作穩(wěn)定性頻譜：可見，主瓣寬度2/τ，隨τ↑而↓。主要能量集中在主瓣。6.總效率

磁控管η1≈60%

測距精度f調(diào)制器η2≈40%總效率ηt≈30%高頻場：切向向量供能=耗能→形成等幅振蕩法向向量“車幅狀”電子群旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，每Ts/2轉(zhuǎn)過一個腔縫口，即“同步條件”：Vt——有益電子切向平均速度Ve——電子平均移動速度S——鄰縫間距可見

E↓→fs↓

B↓→fs↑

a類電子供能，而b類電子耗能使電子群聚到最有利交換能量的位置——“群聚”?？梢?，影響fs的因素有：腔尺寸→因有振蕩頻率E.B（高壓E？B？)負(fù)載（匹配？）三、使用維護(hù)1．外部工作條件

1）燈絲電壓

要求C分↓；耐高壓；大小合適——（1）太低→打火；（2）太高→壽命↓；開高壓后，減少或取消。2）陽極特高壓陽極接地原因與磁鐵靠近，難絕緣；陽極塊大，C分大；陽極與波導(dǎo)近、接地安全。2．磁控管電流測量測的磁控管電流ia是充放電平均電流。3．維護(hù)1）低壓開3~5min后開高壓(發(fā)射)；2）“老煉”(去管內(nèi)殘存氣體)；3）冷卻風(fēng)扇，俁環(huán)境溫度；4）存放離鐵磁物質(zhì)≥10cm；兩管間距≥20cm；5）負(fù)載要匹配；6）防微波輻射。電流表RC燈絲電壓~§2．3脈沖調(diào)制器

一、任務(wù)、特點(diǎn)

任務(wù)：在控制下產(chǎn)生負(fù)極性特高壓、矩形調(diào)制脈沖。

τT特性：周期性脈沖工作比

脈沖孔度比由高壓電源Ea和快速開關(guān)K組成產(chǎn)生負(fù)極性特高壓矩形調(diào)制脈沖方案。電源利用率很低。

可否采用“水庫式”工作？

磁控管+_EaKIao二、組成分類

1.并聯(lián)電路——方案之一儲能元件與振蕩器“并聯(lián)，限制器兼作充電限流元件。

K→“1”充電儲能Wc≈Pc·TK→“2”放電、放能Wτ=Pt·τ若無損耗，則Wc=Wτ

可得K→“1”：電源以“細(xì)水長流”方式。如同水庫平時儲水；以小功率，長時間儲能在“儲能元件”內(nèi)；K→“2”；以大功率，矩時間放能到負(fù)載（磁控管）“振蕩器”；以“長時間”換取大功率，所得增益為S。2.串聯(lián)電路——方案之二儲能元件與振蕩器“串聯(lián)”；限制器還防止K閉合時電源被短路。

脈沖調(diào)制器構(gòu)成主要器件：

儲能元件：電容、電感、仿真線（由電感電容構(gòu)成）；

限制器：限流電阻、搶流圈；

限制器：限流電阻、搶流圈；；

調(diào)制開關(guān)：電子管、閘流管、磁開關(guān)、可控硅剛性開關(guān)軟件開關(guān)固態(tài)開關(guān)船用雷達(dá)常用三種脈沖調(diào)制器：（1）電容儲能、部分放電式剛性管脈沖調(diào)制器；（2）仿真線儲能、完全放電式軟性管脈沖調(diào)制器；（3）電容/仿真線儲能、完全放電式，因態(tài)開關(guān)脈沖調(diào)制器。二、剛性脈沖調(diào)制器1.典型電路1.電路說明：

G1——真空管調(diào)制管

G2——磁控管R1——限流電阻C3——儲能電容R2——充電電阻Co——分布電容2.真空管(電子管)——剛性開關(guān)特點(diǎn)：耐高壓、大電流、壽命短（幾十KV幾十~幾百A）；導(dǎo)通內(nèi)阻小(幾十Ω)→η放高；通斷利爽，“剛性”→波形好；休止期截止→免損耗；需小功率預(yù)調(diào)脈沖，要求波形好。2.工作概述

1)工作過程+Ea經(jīng)R1、L對C3充電至UC3max≈+Ea

C3經(jīng)G1向G2放電，產(chǎn)生來：使ug使G1通，“K”閉合

結(jié)束：G1又止，C3又由+Ea充電。無入：一Eg使G1止注意：

在τm內(nèi)，C3只放部分電荷。UCmin≈+UCmax稱“部分放電式”

。2)電路分析要點(diǎn)

分析思路：畫充放電等效電路→列微分議程→按初始條件簡化方程，得充放電流、電壓表達(dá)式→畫曲線、分析→結(jié)論。（1）C3充電C0<<C3

D內(nèi)阻<<R1

可略

R1icC3CR1+—EaUC3輸出的τm、F及波形取決于Ug，但幅度大增，故實(shí)為倒相大功率脈沖放大器。進(jìn)一步分析表明：

所需電源：

部分放電時，Ea≈Uc3min極近于Uc3max!完全放電時，Ea≈1.6Uc3max

充電效率:部分放電時，ηc→100%完全放電時，ηc<50%結(jié)論：從所需電源高低及充電效率高低看，均采用部分放電較有利，只有對于更大功率雷達(dá)，要Ua、Iao很大，C3、G1承受不了，才不得不用完全放電式。（2）C3放電

等效電路：Ri1—G1內(nèi)阻Ri2—G2內(nèi)阻RD—二極管D內(nèi)阻C3—儲能電容(3)峰化電感L及削反峰二極管D作用

L與Co構(gòu)成振蕩電路t=τ放電結(jié)束時，L上感應(yīng)上正、下負(fù)電壓加速脈沖后沿（tf↓)；正向振蕩用D削去。三、軟性脈沖調(diào)制器

1.典型電路1）電路說明圖14

L——充電電感

D——隔離二極管G1——閘流管（軟性開關(guān)管）X——由電感、電容接成的仿真線B——脈沖變壓器G2——磙控管D1、R2——X過壓保護(hù)元件；2）閘流管特點(diǎn)

內(nèi)部充氫，有電離和消電離時間，開關(guān)通斷不利爽，稱“軟性管”；

單向控制，零偏壓，正啟動特性；

通：前沿要陡，幅度低，預(yù)調(diào)器簡單；斷：Ua降到100~150V時，Ia<I0（導(dǎo)通維持電流）時；輸出功率P0大，內(nèi)阻小，η高。C2R3——消肩峰元件2.工作概述

1)工作過程

無G1止，在T—τ內(nèi)，+Ea經(jīng)L、D、B初級對X充電、儲能。

Vc=Vcmax≈2Ea后由D隔離保持。來G1通，經(jīng)G1對B初級等效負(fù)載放電，若負(fù)載與X特性阻抗匹配，則B初級獲得幅度為Vcmax/2、寬度為τ的調(diào)制脈沖，經(jīng)B升壓后送到G2。2)電路分析要點(diǎn)(1)X充電——直流諧振充電充電等效電路L——充電電感r0——充電回路總電阻，含L損耗電阻D內(nèi)阻

B初級電阻

C0——X等效總電容

C0=ncn—節(jié)數(shù)；c單節(jié)電容式中：圖Lr0C3+—+Eaic∵是全部放電UComin=0∵實(shí)際可做到充電電路品質(zhì)因數(shù)Q0=10～20則則ic=(t)·UCo(t)二式可簡化為：

D隔離作用

ttT0/2T0

D隔離作用

t注意：

（2）X放電——調(diào)制脈沖的形成鏈型仿真線特性阻抗節(jié)數(shù)k=4

單節(jié)電感L1=L2=L3=L4

單節(jié)電容C1=C2=C3=C4

C3C2C1L4L3L2L1

X放電等效電路—

2EaZc=RL+RLkEaEa放

X放電幾種情況匹配放電根據(jù)完全放電、能量平衡式可寫為：

可得仿真線單節(jié)L1、C1算式：

URLEa

t

URL

Ea

tRL>ZC

正失配URL

為衰減階梯形放電

E/2

E/2

URL

RL>ZcURL

ttRL＜ZcRL<ZC

正負(fù)正配URL呈衰減振蕩方波實(shí)際工作在匹配或略負(fù)失配下，以得到矩形脈沖輸出，因負(fù)失配而出現(xiàn)的反向脈沖可用D1、R2消除。URL(0)E/2URL(0)E/2

2.5z-TransformsofSeries

1.DefinitionofZtransform(ZT)（doublesides）Zisacomplexvariable對比上面兩個式子發(fā)現(xiàn):此式表明:單位圓上的z變換就是序列的FT.如果知道序列的ZT,根據(jù)上式,可以很快在求出它的FT,其條件是ROC中包含單位圓Forexample:Thepoleisz=1,whichmeansZTisinvalidinunitcircleandsotheFTisinvalideither.butifweuseaimpulsefunction,it’sFTcanbedenotedasTable2.3.2shows.

singlesidez-transformisdefinedas:ConditionofZ-transformTransferfunction（傳遞函數(shù),系統(tǒng)函數(shù)）ofthefilter(orsystem)：表征系統(tǒng)的復(fù)頻域特性,

(z變換的性質(zhì))（1）Linearityproperty(線性性質(zhì)）:

（2）Delayproperty（時延性）:

2.PropertiesofZ-transform（3）Sequencemultipliedby：

（序列乘以）（4）Sequencemultipliedbyn

（序列乘以n）（時域卷積性質(zhì)）y(n)=h(n)*x(n)Y(z)=H(z)X(z)（5）Convolutionpropertyinthetime-domain:（5）Conjugateofcomplexsequence(復(fù)數(shù)取共軛)（6）initialvaluetheorem(初值定理)Isacausalsequence,then:（7）finalvaluetheorem(終值定理)Isacausalsequence,exceptoneone-orderpoleinz=1,otherpoleslieinsidetheunitcircle,then:（8）Complexconvolutiontheorem(復(fù)卷積定理)（9）ParsevaltheoremZ變量取值收斂域一般用環(huán)狀表示

3.RegionofConvergence(收斂域ROC)Z變量取值的域:

ForExamples:|z|>a|z|<a2.5.2序列特性對收斂域影響1、有限長序列。主要注意0點(diǎn)與無窮遠(yuǎn)點(diǎn)。其它的點(diǎn)都收斂.對于n1<n<n2;2、右序列。3、左序列。4、雙邊序列。對因果和右邊序列

ROC>a

對逆因果和左邊序列

ROC<a對雙邊序列

b<ROC<a

對有限信號（序列）Radius半徑(圓外)(圓內(nèi))(圓環(huán)內(nèi))(全Z平面)Causalsignalsanti-causalityMixedsignals4.Inversez-TransformX(z)anditsROCuniquex(n)

（部分分式展開法）thePartialFractionExpansionMethod:IZTN(z)thenumeratorpolynomial

分子多項式D(z)thedenominatorpolynomial

分母多項式PipolesofX(z)orzerosofD(z)X(z)的極點(diǎn)或D(z)的零點(diǎn)

如果分母多項式的階次大于分子多項式的階次，則：單極點(diǎn)時，部分分式展開項的系數(shù)Ai為:hereA0=X(z)|z=0如果分母多項式的階次等于分子多項式的階次，則Quotient商remainder余數(shù)

如果分母多項式的階次小于分子多項式，則用長除法，得IfthepolesofX(z)arethecomplex-conjugatepairs:共軛復(fù)數(shù)左邊序列：Z的升冪排列右邊序列：Z的降冪排列(正冪）長除法:page50ImportantZTofseriesPage51

Example:描述某系統(tǒng)的差分方程為y(n)-4y(n-1)+3y(n-2)=f(n-1)+2f(n-2)試求系統(tǒng)函數(shù)和沖激響應(yīng)。解：等兩端取z變換，得所以則沖激響應(yīng)為N階差分方程：Solvedifferenceequationwith

z-Transform（差分方程的Z域求解）Methodtosolvedifferenceequation:Method1:采用雙邊Z變換（無初始狀態(tài)或零初始狀態(tài)）Method2:采用單邊Z變換（有初始狀態(tài)）解：等式兩端取單邊z變換，得例y(n)-ay(n-1)=u(n),y(-1)=1,

試求y(n)。解：例：已知下面的系統(tǒng)函數(shù)，求系統(tǒng)的差分方程。2.6離散系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)和頻率響應(yīng)系統(tǒng)函數(shù)：頻率響應(yīng)：單位圓上的系統(tǒng)函數(shù)(傳輸函數(shù))穩(wěn)定性：（穩(wěn)定的系統(tǒng)收斂域包括單位圓）1、零極點(diǎn)分布對系統(tǒng)因果、穩(wěn)定性的影響：離散系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是：

TheROCofH(z)containtheunitcircle(單位圓)unitcircleunitcircleunitcircle

Causality(因果性)：inthez-domain因果、穩(wěn)定系統(tǒng)：H（z）的收斂域為：（ROC包含單位圓且極點(diǎn)均在單位圓內(nèi)）2、利用零極點(diǎn)分布確定系統(tǒng)的頻率特性：位于原點(diǎn)的零極點(diǎn)不影響只影響設(shè)系統(tǒng)穩(wěn)定,將z=e^jw代入上式相量相減的矢量幾何表示法:從Cr

單位圓上的e^jw零點(diǎn)矢量極點(diǎn)矢量B為單位圓上的一點(diǎn),對應(yīng)jw的角度,Cr是零點(diǎn),dr是極點(diǎn)單位圓附近的零點(diǎn)使得分子變小，形成波谷，越靠近單位圓，波谷越低極點(diǎn)使形成波峰，極點(diǎn)越靠近單位圓，波峰越尖銳。例1：TheshapeofthespectrumX()isaffectedbythepole/zeropatternofthez-transformX(z).zerodippolepeak|X()|0ωωω1φ1

2.6TransferfunctionsEquivalentDescriptionsofDigitalFilters?systemfunctionH(z)（傳遞函數(shù)）?Frequencyresponse/transferfunctionH()（頻率響應(yīng)）?Blockdiagramrealizationandsampleprocessingalgorithm（方框圖及采樣算法描述）?

I/Odifferenceequation（輸入輸出差分方程）?Pole/zeropattern（零極點(diǎn)描述）?Impulseresponseh(n)（沖激響應(yīng)）?I/Oconvolutionalequation（卷積）systemfunctionH(z)impulseresponseh(n)I/Oconvolutionalequationpole/zeropatternI/Odifferenceequation(s)filterdesignmethodfrequencyresponseTransferfunctionH()block-diagramrealizationsampleprocessingfilterdesignspecifications

2.7Pole/ZeroDesigns設(shè)某一離散因果穩(wěn)定系統(tǒng)有一對共軛復(fù)數(shù)極點(diǎn)。0<R<11pp*z-plane-ω0ω0Weobtainthetransferfunction:Wherea1=-2Rcosω0,a2=R2.If|H(ω0)|=1,thenResonator諧振器3-dBwidth3分貝帶寬1/210

ωω0

/2

?

NotchandCombFilters|H(ω)|2ω0

陷波器梳狀濾波器polezerounitcircleunitcircle

2.8z變換與拉氏變換的關(guān)系

1.連續(xù)信號的FT與STFTST(S的收斂域包含虛軸)經(jīng)過采樣的信號為：2.LT與ZT關(guān)系則從拉氏變換到z變換是單值映射，從z到s域是多值映射關(guān)系。連續(xù)信號的ST與離散信號ZTRelationshipbetweenSplaneandZplaneSplaneZplane虛軸（σ=0）（r=1）單位圓左半平面（r<1）單位圓內(nèi)右半平面（r>1）單位圓外

從S到Z是單值映射，從z到s域是多值映射關(guān)系。σjΩZTπ/T-π/T3π/TSTR=eσT=1

forthewholeplane

multi-valuedmapping多值映射信號及系統(tǒng)的分析方法:時域分析法頻域分析法模擬系統(tǒng):信號:連續(xù)變量時間t的函數(shù)來表示系統(tǒng):微分方程描述分析方法:LaplacetransformandFouriertransformgetafrequencydomainfunction.

2.1Fouriertransformof

discrete-timesignal(FT)Fouriertransformof

discrete-timesignal(FT)離散系統(tǒng):信號:用序列來表示,自變量取整數(shù),其它時刻無定義.系統(tǒng):用差分方程描述分析方法:Z變換或FT.注:以后本書中的FT指的是離散序列的Fouriertransform.

（離散時間信號的傅立葉變換）DefinitionofFTx(n)——discrete-timesignal——Fouriertransformofdiscrete-timesignal(FT)（相對角頻率，數(shù)字角頻率）(FT)從采樣的信號拉氏變換或z變換，不難得出：（令，）離散時間信號的傅立葉變換的定義：(FT)Condition:(IFT)Example1:page291、FT(序列FT)的周期性：

PropertiesofFT(n&M

areintegers)時域頻域連續(xù)非周期離散周期周期離散序列的傅立葉變換是頻率ω的周期函數(shù)，周期為2。ω=±，±3：序列的最高頻率ω=0,±2，±4：直流分量分析域：[-，]或[0，2]對比ω?2ππ-πΩ?ΩsΩs/2-Ωs/2????X(jΩ)ΩΩm-Ωm3、時移與頻移性質(zhì):4、時域卷積定理2、線性性質(zhì)5、頻域卷積定理

6、對稱性：序列的共軛對稱:設(shè)有實(shí)偶虛奇序列的共軛反對稱:設(shè)有（實(shí)奇、虛偶）一般實(shí)序列一般序列偶序列奇序列共軛對稱序列共軛反對稱序列對于頻域函數(shù)X(),也有類似的結(jié)論：其中共軛對稱共軛反對稱而（a）序列分成實(shí)部與虛部時:其中顯然，其實(shí)部是的偶函數(shù)，虛部是的奇函數(shù)，符合共軛對稱的定義。再看符合共軛反對稱的定義。（b）序列分成共軛對稱與共軛非對稱時:其中

證明：所以

實(shí)因果序列h(n)，其FT只有共軛對稱部分實(shí)偶虛奇幅度函數(shù)（ω的偶函數(shù)）相位函數(shù)（是ω的奇函數(shù)）TableofFTPage352.3周期序列的離散付里葉級數(shù)因為周期序列在時間域內(nèi)不是絕對可和的,即:因此周期序列的FT不存在。但是對于周期性函數(shù)，可以展開成FS（FourierSeries）對應(yīng)的周期復(fù)信號的Fourier級數(shù)：連續(xù)時間的周期實(shí)信號表示：連續(xù)時間Fourier級數(shù)是以N為周期的周期序列：這里：K表示諧波次數(shù)K次諧波強(qiáng)度傅立葉級數(shù)系數(shù)同樣可得：X(n)傅立葉級數(shù)將周期序列分解成N次諧波所以可以得到一個變換對DFS：Wecangettwographicsofthisproblem.1:periodicdiscretetimeseriesinN=8.2:discretespectrumlines.Comparision:1:FTofpage29,continousspectrum

非周期信號的譜型是連續(xù)的.2:FSofpage37,discretespectrum

周期信號的譜型是離散的.Example1:page36FourierTransformofPeriodicSeries模擬系統(tǒng)中:對于其FT是在處的沖擊函數(shù):離散系統(tǒng)中:對于周期為有理數(shù),與模擬系統(tǒng)具有相同的形式.因為:為在處的單位沖擊函數(shù)Example2and3

page39FourierTransformofPeriodicSeriesAttention:1:DifferenceofDFSandFT.Thiscanbeidentifiedbetweenabovetwoequations.Unit,amplitude….2:Differencebetweenunitimpulseseriesandunitimpulsefunction.3:thecommonpropertiesofDFSandFT.2.4與的關(guān)系對模擬信號經(jīng)時域采樣，得

如離散序列X(ejω)與Xa(jΩ)之間有什么關(guān)系，在模擬信號數(shù)字處理中，是很重要的問題。為分析上面提出的問題，我們將表示成無限多個積分和，每個積分區(qū)間為令，代入上式后，再將Ω′用Ω代替，得到式中，e-j2πrn=1，交換求和號和積分號得到代入ω=ΩT，得得到序列FT周期模擬信號頻譜

序列的傅里葉變換和模擬信號的傅里葉變換之間的關(guān)系，與采樣信號、模擬信號分別的FT之間的關(guān)系一樣，都是Xa(jΩ)以周期Ωs=2π/T進(jìn)行周期延拓。結(jié)論：

與的關(guān)系比較模擬頻率與數(shù)字頻率的定標(biāo)關(guān)系序列的FT周期

-1-0.500.51

-1-0.500.51例2.4.1設(shè)對采樣，求和的傅立葉變換以及的FT。解：連續(xù)信號的傅立葉變換采樣信號的傅立葉變換離散時間信號的傅立葉變換FT§4.1

雷達(dá)終端顯示器雷達(dá)終端顯示器用來顯示雷達(dá)所獲得的目標(biāo)信息和情報，顯示的內(nèi)容包括目標(biāo)的位置及其運(yùn)動情況，目標(biāo)的各種特性參數(shù)等。CUIT雷達(dá)顯示器的主要類型一、距離顯示器及常見畫面：一維顯示器主波回波A型顯示器J型顯示器主波回波主波回波A/R型顯示器CUIT二、平面顯示器及常見畫面二維顯示器：同時顯示雷達(dá)目標(biāo)斜距和方位

平面顯示器（PPI顯示器）B式顯示器090200km0kmCUIT雷達(dá)圖說明：中心點(diǎn)為廈門（氣象臺），每距離圈60公里，可覆蓋300公里范圍。PPI-平面強(qiáng)度圖：可以想象為從空中俯視地面時所看到的云的分布情況。仰角：雷達(dá)天線掃描線與地面的夾角。DBZ：雷達(dá)回波的強(qiáng)度值，數(shù)值越大，強(qiáng)度越強(qiáng)，反映在現(xiàn)象上雨越大。距離：指總距離圈為300公里。時間和日期：指觀測的時間，每天固定時次觀測（08、11、14、17、20、23時）,有回波時資料更新。雷達(dá)平面顯示圖示例CUIT三、高度顯示器及常見畫面

二維顯示器：同時顯示雷達(dá)目標(biāo)斜距和仰角或斜距和高度

高度顯示器斜距仰角高度顯示器0km200km20km0kmCUIT雷達(dá)高顯強(qiáng)度圖說明：坐標(biāo)原點(diǎn)為廈門氣象臺雷達(dá)高度顯示器示例CUIT四、綜合顯示器及常見畫面CUIT§4.2

距離顯示器A型顯示器組成框圖及顯示原理方波產(chǎn)生器

鋸齒電壓形成電路差分放大器

振鈴電路

限幅放大

刻度形成

移動距標(biāo)形成輝亮放大視頻放大器脈沖觸發(fā)雷達(dá)回波CUITCUITCUITA/R型顯示器CUITA/R顯示器畫面CUITCUIT§4.3

平面位置顯示器平面位置顯示器又稱為P型顯示器，它以極坐標(biāo)的方式表示目標(biāo)的斜距和方位，其原點(diǎn)表示雷達(dá)所在地，目標(biāo)在熒光屏上以一亮點(diǎn)或亮弧出現(xiàn)，又叫亮度調(diào)制。根據(jù)方位掃描的方式不同，平面位置顯示器主要有兩種類型：動圈式和定圈式平面位置顯示器。CUIT動圈式平面位置顯示器CUIT1.距離掃描CUITCUIT2.方位掃描CUIT3.方位刻度CUIT定圈式平面位置顯示器1.方位掃描的基本原理CUITCUIT2.掃掠電流的產(chǎn)生CUITCUIT§4.4

計算機(jī)圖形顯示在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中，微處理機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使計算機(jī)圖形顯示得到普遍應(yīng)用。很多現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)使用微處理機(jī)或微計算機(jī)作信號處理器和圖形顯示。實(shí)際上現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)的圖形顯示已和計算機(jī)融為一體，計算機(jī)收集的信息經(jīng)過處理可以用顯示、繪圖、打印等方法輸出。CUIT計算機(jī)信號控制、處理、存儲電路顯示讀出裝置