雷達(dá)原理第1章課件

1、雷達(dá)原理 -王河媛主要參考書(shū)電子戰(zhàn)的科學(xué)定義電子戰(zhàn)（EW）：敵我雙方利用無(wú)線電電子裝備或器材所進(jìn)行的電磁信息斗爭(zhēng)，電子戰(zhàn)包括電子對(duì)抗和電子反對(duì)抗電子對(duì)抗（ECM）：為了探測(cè)敵方無(wú)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）電子反對(duì)抗（ECCM）：在敵方實(shí)施電子對(duì)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）電子對(duì)抗就是敵對(duì)雙方為削弱、破壞對(duì)方電子設(shè)備的使用效能、保障己方電子設(shè)備發(fā)揮效能而采取的各種電子措施和行動(dòng)，又稱(chēng)電子戰(zhàn)。 電子對(duì)抗分3個(gè)方面：電子對(duì)抗偵察、電子干擾和

2、電子防御。 電子情報(bào)衛(wèi)星計(jì)劃 美國(guó)的偵察衛(wèi)星在1991年的海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間為多國(guó)部隊(duì)獲得了豐富的技術(shù)情報(bào) 太空諜眼：電子偵察衛(wèi)星 中國(guó)對(duì)外展出的“神舟”五號(hào)宇宙飛船的軌道艙 英國(guó)簡(jiǎn)氏情報(bào)評(píng)論上刊登的中國(guó)風(fēng)云一號(hào)衛(wèi)星外形想象圖 電子偵察分類(lèi)按照任務(wù)分類(lèi)電子情報(bào)偵察（ELINT）電子支援偵察（ESM）雷達(dá)尋的和告警（RWR、RHAW）引導(dǎo)干擾（DJ）引導(dǎo)殺傷武器（DKW）雷達(dá)的概念雷達(dá)(Radar)是英文 “Radio Detection and Ranging”縮寫(xiě)的譯音,意思是無(wú)線電檢測(cè)和定位。 利用電磁波對(duì)目標(biāo)檢測(cè)、定位、跟蹤、成像和識(shí)別 雷達(dá)利用目標(biāo)對(duì)電磁波的反射現(xiàn)象來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置的。

3、雷達(dá)反干擾天線抗干擾：低旁瓣，旁瓣對(duì)消，旁瓣消隱，波束燒穿，隨機(jī)掃描等發(fā)射機(jī)抗干擾：提高有效輻射功率，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(shí)變等接收機(jī)、信號(hào)處理抗干擾：接收機(jī)抗飽和，重頻、脈寬鑒別，MTI，MTD，積累檢測(cè)等隱身與反隱身隱身：通過(guò)形體設(shè)計(jì)和材料選擇降低目標(biāo)的RCS（）反隱身：增加照射功率，雷達(dá)組網(wǎng)，短波/米波雷達(dá)，雙/多基地雷達(dá)，PCL反偵察和反摧毀低截獲的發(fā)射波形：噪聲雷達(dá)，沖擊雷達(dá)，高時(shí)寬/帶寬積信號(hào)等雷達(dá)綜述主要內(nèi)容什么是雷達(dá)雷達(dá)測(cè)量的主要原理雷達(dá)的組成雷達(dá)的分類(lèi)雷達(dá)的波段雷達(dá)的發(fā)展和應(yīng)用雷達(dá)的概念雷達(dá)(Radar)是英文 “Radio Dete

4、ction and Ranging”縮寫(xiě)的譯音,意思是無(wú)線電檢測(cè)和定位。 利用電磁波對(duì)目標(biāo)檢測(cè)、定位、跟蹤、成像和識(shí)別 雷達(dá)利用目標(biāo)對(duì)電磁波的反射現(xiàn)象來(lái)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定其位置的。雷達(dá)的出現(xiàn)1864年麥克斯韋提出電磁理論1886年赫茲采用人工方法產(chǎn)生電磁波1903年德國(guó)人維爾思姆探測(cè)到了從船上反射的電磁波1922年馬克尼首次描述了雷達(dá)的概念“電磁波能夠?yàn)閷?dǎo)體所反射，可以在船舶上設(shè)置一種裝置，向任何需要的方向發(fā)射電磁波，若碰到導(dǎo)電物體，它就會(huì)被反射到發(fā)射電磁波的船上，由一個(gè)與發(fā)射機(jī)相隔離的接收機(jī)接收，以此表明另一船舶是存在的，并確定其位置”。雷達(dá)的出現(xiàn)雷達(dá)的出現(xiàn)是防空需要雷達(dá)的出現(xiàn)1927年Hans

5、 E. Hollmann對(duì)Huelsmeyer的裝置進(jìn)行改進(jìn)的基礎(chǔ)上，制造了第一部厘米波段的發(fā)射-接收機(jī)，它便是“微波”（Microwave)通訊系統(tǒng)的“祖宗”。Hollmann等3人完善了該系統(tǒng)，使得該系統(tǒng)可以探測(cè)到8km遠(yuǎn)的輪船和30km遠(yuǎn)在500m高空飛行的飛機(jī)。以后，上述系統(tǒng)分別形成了艦載（Seetakt) 和地基(Freya)兩個(gè)系列的雷達(dá)雷達(dá)的發(fā)展早期二次世界大戰(zhàn)前夕，飛機(jī)成為主要進(jìn)攻武器。英、美、德、法等國(guó)競(jìng)相研制一類(lèi)能夠早期警戒飛機(jī)的裝置。美國(guó)在1922年利用連續(xù)波干涉雷達(dá)檢測(cè)到木船，1933年6月利用連續(xù)波干涉雷達(dá)首次檢測(cè)到飛機(jī)。該種雷達(dá)不能測(cè)距。1934年美國(guó)海軍開(kāi)始發(fā)展脈

6、沖雷達(dá)。英國(guó)于1935年開(kāi)始研究脈沖雷達(dá)。 1936年，英國(guó)的瓦特設(shè)計(jì)的警戒雷達(dá)最先投入了運(yùn)行。有效地警戒了來(lái)自德國(guó)的轟炸機(jī)。 1937年4月成功驗(yàn)證了CH（Chain Home）雷達(dá)站，1938年大量的CH雷達(dá)站投入運(yùn)行 1938年，美國(guó)研制成第一部能指揮火炮射擊的火炮控制雷達(dá)。1940年，多腔磁控管的發(fā)明，微波雷達(dá)的研制成為可能。1944年，能夠自動(dòng)跟蹤飛機(jī)的雷達(dá)研制成功。1945年，能消除背景干擾顯示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的顯示技術(shù)的發(fā)明,使雷達(dá)更加完善。在整個(gè)第二次世界大戰(zhàn)期間,雷達(dá)成了電磁場(chǎng)理論最活躍的部分。1941年蘇聯(lián)最早在飛機(jī)上裝備預(yù)警雷達(dá)。1943年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出機(jī)載雷達(dá)平面位置指

7、示器，可將運(yùn)動(dòng)中的飛機(jī)柏?cái)z下來(lái)，他膠發(fā)明了可同時(shí)分辨幾十個(gè)目標(biāo)的微波預(yù)警雷達(dá)。1944年馬可尼公司成功設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)并生產(chǎn)布袋式（Bagful）系統(tǒng)，以及地氈式（Carpet）雷達(dá)干擾系統(tǒng)。前者用來(lái)截取德國(guó)的無(wú)線電通訊，而后者則用來(lái)裝備英國(guó)皇家空軍（RAF）的轟炸機(jī)隊(duì)。1945年二次大戰(zhàn)結(jié)束后，全憑裝有特別設(shè)計(jì)的真空管磁控管的雷達(dá)，盟軍得以打敗德國(guó)。雷達(dá)的發(fā)展蓬勃發(fā)展五、六十年代，由于航空航天技術(shù)的飛速發(fā)展，用雷達(dá)探測(cè)飛機(jī)、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、以及反洲際彈道導(dǎo)彈的需要，對(duì)雷達(dá)提出了遠(yuǎn)距離、高精度、高分辨率及多目標(biāo)測(cè)量的要求，解決了一系列關(guān)鍵性問(wèn)題：脈沖壓縮技術(shù)單脈沖雷達(dá)技術(shù)微波高功率管脈沖多卜勒雷達(dá)微波接

8、收機(jī)低噪聲放大器（低噪聲行波管、量子、參量、隧首二極管放大器等）相控陣?yán)走_(dá) 50年代中期美國(guó)裝備了超距預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，可以探尋超音速飛機(jī)。不久又研制出脈沖多普勒雷達(dá)。 1959年美國(guó)通用電器公司研制出彈道導(dǎo)彈預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)，可發(fā)跟蹤3000英里外，600英里高的導(dǎo)彈，預(yù)警時(shí)間為20分鐘。 1964年美國(guó)裝置了第一個(gè)空間軌道監(jiān)視雷達(dá)，用于監(jiān)視人造地球衛(wèi)星或空間飛行器。1971年加拿大伊朱卡等3人發(fā)明全息矩陣?yán)走_(dá)。與此同時(shí)，數(shù)字雷達(dá)技術(shù)在美國(guó)出現(xiàn)。 中國(guó)旋轉(zhuǎn)雷達(dá)罩式預(yù)警機(jī) 電磁波目標(biāo)回波雷達(dá)探測(cè)雷達(dá)目標(biāo)的空間位置正北HPDRO雷達(dá)目標(biāo)B極坐標(biāo)：R, 和 圓柱坐標(biāo)：D, 和H典型測(cè)量原理雷達(dá)發(fā)射信號(hào)：雷

9、達(dá)接收信號(hào)： 發(fā)射信號(hào)振幅天線掃描方向圖波束方位仰角指向脈沖調(diào)制函數(shù)載波角頻率發(fā)射信號(hào)相位調(diào)制 雷達(dá)利用收發(fā)信號(hào)之間的相關(guān)性獲取目標(biāo)信息。目標(biāo)信息雷達(dá)提取雷達(dá)探測(cè)的基本原理空間位置距離方位仰角速度尺寸和形狀回波延時(shí)天線掃描多普勒頻移回波延時(shí)多普勒頻移高分辨力基本雷達(dá)方程雷達(dá)發(fā)射功率（W）雷達(dá)發(fā)射增益目標(biāo)距離(m)雷達(dá)截面積（m2）有效接收面積（m2）雷達(dá)接收功率（W）最大作用距離雷達(dá)的組成收發(fā)開(kāi)關(guān)功率放大器脈沖發(fā)生器低噪聲放大器混頻器中頻放大器(匹配濾波器)檢測(cè)器顯示/采樣本地振蕩器發(fā)射機(jī)接收機(jī)一個(gè)簡(jiǎn)單脈沖雷達(dá)天線前端雷達(dá)的組成天線：向確定的方向發(fā)射和接收特定頻段的電磁波收發(fā)開(kāi)關(guān)：發(fā)射狀態(tài) 將

10、發(fā)射機(jī)輸出功率接到天線，保護(hù)接收機(jī)輸入端 接受狀態(tài) 將天線接收信號(hào)接到接收機(jī)，防止發(fā)射機(jī)旁路信號(hào)發(fā)射機(jī)：在特定的時(shí)間、以特定的頻率和相位產(chǎn)生大功率電磁波接收機(jī)：放大微弱的回波信號(hào)，解調(diào)目標(biāo)信息激勵(lì)器/同步器：產(chǎn)生和供給收發(fā)信號(hào)共同的時(shí)間、頻率、天線指向基準(zhǔn)顯示器/操作員：顯示目標(biāo)信息和雷達(dá)的工作狀態(tài)，配合人工操作。雷達(dá)工作的頻率頻率范圍：3MHz300GHz （波長(zhǎng)：100m1mm）雷達(dá)的波段HF（3-30MHz）VHF（30-300MHz）UHF（300-1000MHz）L（1000-2000MHz）（Long）S（2000-4000MHz）（short）C（4000-8000MHz）（ C

11、ompromise）X（8000-12000MHz）（標(biāo)示地點(diǎn)）Ku（12-18GHz）（ K-undown）K（18-27GHz）（ Kurtz）Ka（27-40GHz） （K-above）mm（40-300GHz）激光雷達(dá)（LidarLIght Detection And Ranging）超長(zhǎng)波100,000米10,000米330千赫地球大氣中時(shí)間和空間尺度最大的一類(lèi)波動(dòng)。它通常沿緯圈繞地球一周的波數(shù)為13個(gè)，其特征波長(zhǎng)和地球半徑同量級(jí)（104公里）。超長(zhǎng)波傳播損耗小，繞射能力強(qiáng)、通信距離遠(yuǎn)；并能通過(guò)電離層繞過(guò)空間星體；對(duì)海水一般具有穿透100米深度的能力；在地下傳播時(shí)吸收損耗也較小且不受

12、核爆炸、太陽(yáng)活動(dòng)等外界的影響。適合于對(duì)水下潛艇、遠(yuǎn)航艦艇和地下通訊等。長(zhǎng)波10,000米1,000米30300千赫長(zhǎng)波的傳播主要是靠地面波和經(jīng)電離層折回的天空波來(lái)進(jìn)行的它的傳播距離由發(fā)射機(jī)的功率和地面情況所決定，一般不超過(guò)3000公里。主要用作無(wú)線電導(dǎo)航，標(biāo)準(zhǔn)頻率和時(shí)間的廣播以及電報(bào)通信等中波1,000米100米300千赫1.6兆赫中波靠地面波和天空波兩種方式進(jìn)行傳播。在傳播過(guò)程中，地面波和天空波同時(shí)存在，有時(shí)會(huì)給接收造成困難，故傳輸距離不會(huì)很遠(yuǎn)，一般為幾百公里。主要用作近距離本地?zé)o線電廣播、海上通信，無(wú)線電導(dǎo)航及飛機(jī)上的通信等。短波100米10米1.630兆赫短波的傳播主要靠天空波來(lái)進(jìn)行的它

13、能以很小的功率借助天空波傳送到很遠(yuǎn)的距離。主要是遠(yuǎn)距離國(guó)際無(wú)線電廣播、遠(yuǎn)距離無(wú)線電話及電報(bào)通信、無(wú)線電傳真、海上和航空通信等。超短波10米1毫米30300,000兆赫超短波，又叫米波或甚高頻無(wú)線電波。主要傳播方式是直射波傳播。傳播距離不遠(yuǎn)，一般為幾十公里。主要用作調(diào)頻廣播、電視、導(dǎo)航、雷達(dá)及射電天文學(xué)等。微波1米以下波長(zhǎng)在1米以下的超短波又稱(chēng)為微波。 主要是直射波傳播。微波的天線輻射波束可做得很窄，因而天線的增益較高，有利于定向傳播；又因頻率高，信道容量大，應(yīng)用的范圍也很廣。主要用作定點(diǎn)及移動(dòng)通信、導(dǎo)航。雷達(dá)定位測(cè)速、衛(wèi)星通信、中繼通信、氣象以及射電天文學(xué)等方面。雷達(dá)的特點(diǎn)主動(dòng)工作設(shè)備穿透能力

14、強(qiáng)雷達(dá)的應(yīng)用軍用雷達(dá)預(yù)警雷達(dá)：作用距離數(shù)千公里，用于發(fā)現(xiàn)洲際導(dǎo)彈，洲際戰(zhàn)略轟炸機(jī)搜索和警戒雷達(dá)：作用距離400-600km，用于發(fā)現(xiàn)飛機(jī)引導(dǎo)和指揮雷達(dá)：對(duì)于殲擊機(jī)的引導(dǎo)和指揮作戰(zhàn)火控雷達(dá)：控制火炮或地空導(dǎo)彈對(duì)空中目標(biāo)進(jìn)行瞄準(zhǔn)攻擊制導(dǎo)雷達(dá)：類(lèi)似火控雷達(dá)，但對(duì)付飛機(jī)和導(dǎo)彈戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)：用于發(fā)現(xiàn)坦克、軍用車(chē)輛等戰(zhàn)場(chǎng)上運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)機(jī)載雷達(dá)：無(wú)線電高度表：測(cè)量飛機(jī)離開(kāi)地面和海面的高度雷達(dá)引信：測(cè)量彈頭附近是否有目標(biāo)，提高命中率雷達(dá)的分類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合軍用預(yù)警雷達(dá)/超遠(yuǎn)程雷達(dá)搜索雷達(dá)和警戒雷達(dá)引導(dǎo)指揮雷達(dá)(監(jiān)視雷達(dá)。制導(dǎo)雷達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)機(jī)載雷達(dá)艦載雷達(dá)炮瞄雷達(dá)炮兵雷達(dá)靶場(chǎng)測(cè)量雷達(dá)雷達(dá)導(dǎo)引頭(尋的器)/雷達(dá)引信民用

15、雷達(dá)的應(yīng)用軍用雷達(dá)鋪路爪遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)系統(tǒng)以軍先進(jìn)的“綠松石”遠(yuǎn)程 警戒雷達(dá)火控雷達(dá)俄羅斯S300制導(dǎo)雷達(dá)中國(guó)Y-8戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視飛機(jī)預(yù)警雷達(dá)任務(wù)：用于發(fā)現(xiàn)戰(zhàn)略轟炸機(jī),洲際導(dǎo)彈。波段：工作頻率在超高頻（UHF）和甚高頻（VHF）波段，用以減少大氣吸收的損耗。作用距離： 幾千km功率：兆瓦搜索雷達(dá)任務(wù)：用于發(fā)現(xiàn)飛機(jī)。波段： L和S頻段，有時(shí)是UHF，特殊情況下是VHF，甚至HF頻段。作用距離： 400-600km功率：兆瓦監(jiān)視雷達(dá)任務(wù)：用于對(duì)殲擊機(jī)的引導(dǎo)和指揮作戰(zhàn),機(jī)場(chǎng)調(diào)度。波段： X、L和S波段。作用距離： 幾百km功率：兆瓦火控雷達(dá)任務(wù)：用于跟蹤海面或空中目標(biāo)，為武器指揮控制系統(tǒng)提供目標(biāo)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。波

16、段： Ka、X、和L波段。作用距離： 幾十上百km功率：幾十到幾百KW此類(lèi)雷達(dá)充當(dāng)艦載武器的眼睛，并與艦載武器配套使用，構(gòu)成一個(gè)完整的武器系統(tǒng)。由于作戰(zhàn)艦艇上裝備的武器較多，所以火控雷達(dá)的類(lèi)型和數(shù)量也較多。 為了保證能準(zhǔn)確擊毀目標(biāo)，火控雷達(dá)的測(cè)量精度較高，通常為其他雷達(dá)的幾個(gè)數(shù)量級(jí)?；鹂乩走_(dá)一般采用較高的工作頻率（三厘米以上頻段），天線尺寸較小，一般為喇叭或圓拋物面反射體型式。為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力，現(xiàn)代火控雷達(dá)一般與光電設(shè)備（電視、激光或紅外裝置）組合一體使用。有些火控雷達(dá)的天線用一個(gè)天線罩罩住，起到了保護(hù)天線和提高天線抗風(fēng)能力的作用。炮瞄雷達(dá)任務(wù)：用于自動(dòng)跟蹤空中目標(biāo)，測(cè)定目標(biāo)坐標(biāo)，并通

17、過(guò)指揮儀控制高射炮瞄準(zhǔn)射擊的雷達(dá)。又稱(chēng)火炮控制雷達(dá)。它是高射炮系統(tǒng)的組成部分。波段： Ka、X、和L波段。作用距離： 幾十上百km功率：幾十到幾百KW制導(dǎo)雷達(dá)任務(wù)：用于對(duì)目標(biāo)自動(dòng)搜索和跟蹤，向攔截導(dǎo)彈發(fā)送指令進(jìn)行中間制導(dǎo) 。波段： Ka、X、和L波段。作用距離： 幾十上百km功率：幾十到幾百KW遠(yuǎn)程火炮定位雷達(dá) 低空目標(biāo)指示雷達(dá) 車(chē)載式低空目標(biāo)搜索雷達(dá) 脈沖多普勒低空警戒雷達(dá) 機(jī)動(dòng)型低空警戒雷達(dá) 遠(yuǎn)程警戒雷達(dá) 兩坐標(biāo)警戒雷達(dá) 兩坐標(biāo)警戒雷達(dá) 高機(jī)動(dòng)低空二坐標(biāo)戰(zhàn)術(shù)雷達(dá) 遠(yuǎn)程三坐標(biāo)警戒引導(dǎo)雷達(dá) 中低空三坐標(biāo)監(jiān)視雷達(dá) 雷達(dá)的分類(lèi)平臺(tái)：陸基，星載，機(jī)載，船載應(yīng)用：偵查，作戰(zhàn)，散射計(jì)，圖像雷達(dá)，氣象雷達(dá)

18、技術(shù)：簡(jiǎn)單脈沖雷達(dá)，連續(xù)波雷達(dá)，真實(shí)孔徑雷達(dá)，合成孔徑雷達(dá)，干涉雷達(dá)，多普勒雷達(dá)（1）按定位方法可分為：有源雷達(dá)、半有源雷達(dá)和無(wú)源雷達(dá)。（2）按裝設(shè)地點(diǎn)可分為；地面雷達(dá)、艦載雷達(dá)、航空雷達(dá)、衛(wèi)星雷達(dá)等。 （3）按輻射種類(lèi)可分為：脈沖雷達(dá)和連續(xù)波雷達(dá)。（4）按工作被長(zhǎng)波段可分：米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)、厘米波雷達(dá)和其它波段雷達(dá)。（5）按用途可分為：目標(biāo)探測(cè)雷達(dá)、偵察雷達(dá)、武器控制雷達(dá)、飛行保障雷達(dá)、氣象雷達(dá)、導(dǎo)航雷達(dá)等。 機(jī)載星載雷達(dá)系統(tǒng)Convair SARAirSARRADARSATJERSERS雷達(dá)的應(yīng)用民用雷達(dá)氣象雷達(dá)航空管制雷達(dá)宇宙航行中用的雷達(dá)遙測(cè)設(shè)備雷達(dá)的應(yīng)用民用雷達(dá)咸陽(yáng)氣象雷達(dá)信息系

19、統(tǒng)航空交通管制系統(tǒng)的雷達(dá)雷達(dá)的發(fā)展新技術(shù)新體制的出現(xiàn)七十至九十年代，由于發(fā)展反彈道導(dǎo)彈、空間衛(wèi)星探測(cè)與監(jiān)視、軍用對(duì)地偵察、民用環(huán)境和資源勘測(cè)等的需要，推動(dòng)了雷達(dá)的發(fā)展。出現(xiàn)了許多新技術(shù)新體制。 合成孔徑雷達(dá)（SAR）高頻超視距雷達(dá)（OTHR）雙/多基地雷達(dá)超寬帶（UWB）雷達(dá)逆合成孔徑雷達(dá)（ISAR）干涉儀合成孔徑雷達(dá)（InSAR）綜合脈沖與孔徑雷達(dá)雷達(dá)的發(fā)展七十至九十年代，由于發(fā)展反彈道導(dǎo)彈、空間衛(wèi)星探測(cè)與監(jiān)視、軍用對(duì)地偵察、民用環(huán)境和資源勘測(cè)等的需要，推動(dòng)了雷達(dá)的發(fā)展。出現(xiàn)了許多新技術(shù)新體制。 合成孔徑雷達(dá)（SAR）脈沖多普勒雷達(dá)-脈沖多普勒雷達(dá) 應(yīng)用多普勒效應(yīng)并以頻譜分離技術(shù)抑制各類(lèi)背景雜波的脈沖雷達(dá)。機(jī)載脈沖多普勒雷達(dá)具有下視的功能