HotZ-雷達(dá)原理與系統(tǒng)-第一章 緒論part2

雷達(dá)原理第一章緒論§1.1.1雷達(dá)回波中的可用信息雷達(dá)回波中的可用信息距離和空間角度目標(biāo)位置變化（時(shí)間變化規(guī)律）目標(biāo)尺寸和形狀（分辨率）目標(biāo)形狀的對(duì)稱性（極化）表面粗糙度及介電特性雷達(dá)坐標(biāo)系αβ球（極）坐標(biāo)系斜距R，雷達(dá)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(dá)的基本工作原理單基地脈沖雷達(dá)收發(fā)開(kāi)關(guān)天線大氣目標(biāo)反射大氣天線收發(fā)開(kāi)關(guān)發(fā)射機(jī)接收機(jī)電信號(hào)電磁波回波測(cè)距trC：光速，利用發(fā)射信號(hào)回波時(shí)延求得例：一單基地脈沖雷達(dá)目標(biāo)回波時(shí)延為1μs，求目標(biāo)離雷達(dá)的距離。解：由公式代入?yún)?shù)可得常見(jiàn)時(shí)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(cè)距精度與發(fā)射信號(hào)（時(shí)寬）帶寬（或處理后脈沖寬度）有關(guān)，脈沖越窄、性能越好測(cè)角利用天線方向性實(shí)現(xiàn)目標(biāo)角位置：方位角α

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

：雷達(dá)與目標(biāo)之間的徑向速度（m/s）λ：載波波長(zhǎng)（m）當(dāng)目標(biāo)向著雷達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(lái)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(hào)帶寬β0：天線半功率寬度λ：信號(hào)波長(zhǎng)D：天線孔徑常用提高切向維分辨力的方法：當(dāng)雷達(dá)和目標(biāo)間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)fd，利用多普勒頻域的分辨力來(lái)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(dá)中心頻率f0＝3000MHz，回波信號(hào)相對(duì)發(fā)射信號(hào)的延遲時(shí)間為1000μs，回波信號(hào)的頻率為3000.01MHz，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)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(dá)探測(cè)能力→基本雷達(dá)方程距離R處任一點(diǎn)處的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)功率密度：考慮到定向天線增益G：以目標(biāo)為圓心，雷達(dá)處散射的功率密度：雷達(dá)收到功率：最大測(cè)量距離：當(dāng)接收功率為接收機(jī)最小檢測(cè)功率Smin時(shí)：雷達(dá)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(dá)各組成部分的技術(shù)指標(biāo)§1.1.3雷達(dá)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(cè)能力、精度（測(cè)量值與真實(shí)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(wú)故障工作時(shí)間、故障恢復(fù)時(shí)間等等。技術(shù)參數(shù)通常包括：雷達(dá)天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)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(kāi)關(guān)第二節(jié)雷達(dá)的基本組成脈沖雷達(dá)基本組成輻射能量和接收回波產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)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(hào)及干擾,通過(guò)或加強(qiáng)由目標(biāo)產(chǎn)生的回波信號(hào)原始視頻，或經(jīng)過(guò)處理的信息雷達(dá)的頻率和時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)控制天線轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)射機(jī)：產(chǎn)生輻射所需強(qiáng)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(zhǔn)，在低功率電平上形成所需波形的高頻脈沖串，在發(fā)射機(jī)中放大并驅(qū)動(dòng)末級(jí)功放來(lái)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(hào)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(dá)天線具有強(qiáng)方向性。方向性越強(qiáng)，波瓣寬度越窄，雷達(dá)測(cè)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(diǎn)上，反射體將高頻能量聚成窄波束。天線的掃描方式機(jī)械掃描電子掃描平面相控陣電子掃描陣列天線收發(fā)開(kāi)關(guān)收發(fā)共用天線雷達(dá)系統(tǒng)所特有發(fā)射時(shí)接收時(shí)通發(fā)射機(jī)，斷接收機(jī)端，避免強(qiáng)大的發(fā)射功率進(jìn)入接收機(jī)，燒毀接收機(jī)高放混頻部分。通接收機(jī)，斷發(fā)射機(jī)端，避免微弱的接收功率因發(fā)射機(jī)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(jī)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(hào)信號(hào)處理消除不需要的信號(hào)（雜波等）及干擾，通過(guò)或加強(qiáng)目標(biāo)回波信號(hào)。信號(hào)處理含多普勒濾波（PD雷達(dá)中）和MTI，亦含復(fù)雜信號(hào)的脈壓。數(shù)據(jù)處理檢測(cè)判決后作數(shù)據(jù)處理。如自動(dòng)跟蹤、目標(biāo)識(shí)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(bǔ)救。第三節(jié)雷達(dá)的工作頻率f=c/λ只要是通過(guò)輻射電磁能量，利用從目標(biāo)反射回來(lái)的回波對(duì)目標(biāo)探測(cè)和定位，都屬于雷達(dá)系統(tǒng)的工作范疇。常用雷達(dá)工作頻率范圍：220MHz～35GHz天波超視距雷達(dá)（OTHR）：4MHz～5MHz地波超視距雷達(dá)：2MHz毫米波雷達(dá)：94GHz雷達(dá)頻段劃分和對(duì)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(guó)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(guó)際無(wú)線電波管理會(huì)議雷達(dá)常用頻段雷達(dá)頻段劃分和對(duì)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(zhǎng)(頻率)的選擇從接收機(jī)靈敏度來(lái)看，須考慮所選λ下接收機(jī)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(zhǎng)一些。從提高距離分辨率、角分辨率、天線增益的角度來(lái)看，希望λ要短一些。從目標(biāo)檢測(cè)來(lái)看，目標(biāo)的散射特性與λ有關(guān)：當(dāng)目標(biāo)尺寸>>λ時(shí)，目標(biāo)對(duì)電磁波以散射為主，以繞射為輔，RCS大；當(dāng)目標(biāo)尺寸<<λ時(shí)，目標(biāo)對(duì)電磁波以繞射為主，以散射為輔，RCS小；對(duì)隱身目標(biāo)，波長(zhǎng)在兩個(gè)極端即米波或毫米波為好。從地面或水面的反射影響來(lái)看：水平極化的米波雷達(dá)，由于地面反射，波瓣分裂；地面反射對(duì)厘米波影響較小，故中等作用距離的引導(dǎo)雷達(dá)均采用厘米波段。從雜波干擾的影響來(lái)看：在目標(biāo)（飛機(jī)）與云、雨相混的情況下，由于飛機(jī)的尺寸遠(yuǎn)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(jī)）以地物為背景時(shí)，由于飛機(jī)的尺寸遠(yuǎn)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(dá)的應(yīng)用和發(fā)展按應(yīng)用平臺(tái)分按作用分軍用民用按信號(hào)形式分按角度跟蹤分按測(cè)量目標(biāo)的參量分按信號(hào)處理方式分按天線掃描方法分§4.1.1雷達(dá)的應(yīng)用太空，空中，地面，海上（空基，地基，?；┨綔y(cè)，定位，跟蹤預(yù)警雷達(dá)（超遠(yuǎn)程雷達(dá)），洲際導(dǎo)彈，洲際轟炸機(jī)；搜索和警戒雷達(dá)，飛機(jī)；火控雷達(dá)，火炮；制導(dǎo)雷達(dá)，導(dǎo)彈；戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視雷達(dá)，坦克，車輛，人員；無(wú)線電測(cè)高儀；雷達(dá)引信氣象雷達(dá)，航行管制（空中交通雷達(dá)），遙感，測(cè)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(dá)，隱蔽錐掃雷達(dá)等測(cè)高，兩坐標(biāo)，三坐標(biāo)，測(cè)速，目標(biāo)識(shí)別等分集雷達(dá)，相參，非相參積累雷達(dá)，動(dòng)目標(biāo)顯示雷達(dá)，合成孔徑雷達(dá)等機(jī)械掃描，相控陣，頻掃等VHLSI（VeryHighLargeScaleIntegration）和VLSI數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用SAR，ISAR脈壓（滿足距離分辨力和電子對(duì)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(shí)別§1.4.2雷達(dá)的發(fā)展第五節(jié)電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展§1.5.1電子戰(zhàn)的科學(xué)定義幾個(gè)概念電子戰(zhàn)：EW，Ele