雷达原理读书笔记

雷达原理（RadarPrinciples）——读书“笔记”姓名：林中朝学号：07074033西安电子科技大学2023-11-1

一、雷达的简介雷达基本工作原理如图1-1，由雷达发射机产生的电磁能，经收发开关后传输给天线，再定向辐射于大气中，假如目的位于定向天线波束内，截取一部分电磁能，再将这些截取能量向各方向散射，部分能量进入到雷达接受机。接受机将散射回波信号经信号解决送终端显示图1-1雷达的原理及基本组成基本雷达方程1、距离R处任一点处的雷达发射信号功率密度：,雷达发射功率。2、对于定向天线，考虑到天线增益G，表达相对于各向同性天线，则3、以目的为圆心，雷达处散射的功率密度：,σ雷达散射截面积。4、雷达天线接受面积，收到功率.5、最大测量距离：当雷达接受功率为接受机最小检测功率（即临界灵敏度）时时，雷达的基本组成如图1.2所示：1.2脉冲雷达基本组成框图1、天线：辐射能量和接受回波（单基地脉冲雷达），（天线形状，波束形状，扫描方式）。2、收发开关：收发隔离。3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器），功率放大式（如主振放大式），（稳定，产生复杂波形，可相参解决）。4、接受机：超外差，高频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。（接受机部分也进行一些信号解决，如匹配滤波等），接受机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒解决则采用相位检波器。5、信号解决：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目的产生的回波信号，通常在检测判决之前完毕（MTI，多普勒滤波器组，脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完毕。6、显示器（终端）：原始视频，或通过解决的信息。7、同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式）才有）。二、雷达发射机雷达发射机的任务和基本组成一、任务：产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信号。1、振幅调制：①CW②pulse：width，repeatfrequency频率调制：①fixedfreq②频率分集③freqcoded④LFM⑤频率捷变3、相位调制：①随机相位②相位相参③相位编码二、分类与组成1、单级振荡式：大功率电磁振荡产生与调制同时完毕（一个器件）图2-1单级振荡式发射机（1）定期器提供认为间隔的脉冲触发信号（2）脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的大功率视频脉冲信号。（3）功率射频振荡器：产生大功率射频信号。特点：简朴，便宜，高效，难以产生复杂调制，频率稳定性差，。2、主振放大式（主控振荡器加上射频放大链）：先产生小功率的CW振荡，再分多级进行调制和放大。图2-2主振放大式发射机（1）定期器：给三个脉冲调制器提供不同时间，不同宽度的触发脉冲信号（2）固体微波源：是高稳定度的CW振荡器，在脉冲调制下形成输出脉冲（3）中间放大器：在微波源脉冲到达后很短时间处在放大状态，在微波脉冲结束后退出放大状态，受脉冲控制（4）出功率放大器：产生大功率的脉冲射频信号特点：调制准确，可以适应多种复杂调制，系统复杂，昂贵，效率低。三、雷达接受机雷达接受机的任务和基本组成任务不失真的放大所需的薄弱信号，克制不需要的其他信号（噪声、干扰等）。超外差雷达接受机的组成优点：灵敏度高、增益高、选择性好、适应性广。图3-1超外差式雷达接受机简化框图1、高频部分：（1）T/R及保护器：发射机工作时，使接受机输入端短路，并对大信号限幅保护。（2）低噪声高放：提高灵敏度，减少接受机噪声系数，热噪声增益。（3）Mixer，LD，AFC：保证本振频率与发射频率差频为中频，实现变频。2、中频部分及AGC：（1）匹配滤波：（2）AGC：autogaincontrol.3、视频部分：（1）检波：包络检波，同步（频）检波（正交两路），相位检波。（2）放大：线形放大，对数放大，动态范围。雷达接受机的重要质量指标1、灵敏度：用最小可检测信号功率表达，检测灵敏度，给定虚警概率，达成指定检测概率时的输入端的信号功率：=|=const，=const保证下面灵敏所需接受机gain=120-160dB，＝-120～-140dbw重要由中频完毕。2、工作频带宽度：指瞬时工作频率范围，频率捷变雷达规定的接受机工作频带宽度：10-20%。3、动态范围：表达接受机可以正常工作所允许的输入信号强度的变化范围，过载时的|，80-120dB。4、中频的选择与滤波特性：，中频选择通常选择30M～500M，克制镜频.实际与发射波形特性，接受机工作带宽有关。5、工作稳定性和频率稳定度：指当环境变化时，接受机性能参数受到影响的限度，频率稳定度，信号解决，采用频率稳定度、相位稳定度提高的本振，“稳定本振”。6、抗干扰能力：杂波干扰（MTI，MTD）、有源干扰、假目的干扰。7、微电子化和模块化结构。MMIC微波单片集成电路、IMIC中频单片集成电路、ASIC专用集成电路。四、雷达的终端显示器和录取设备雷达的终端显示器一、显示器的重要类型（完毕任务分类）1、距离显示器：图4.1显示目的的斜距坐标，用光点在荧光屏上偏转的振幅来表达目的回波的大小，所以又称为偏转调制显示器。A显：直线扫掠，扫掠线长度和雷达的距离量程相相应，直线的起始点为雷达，回波距离点的长度表达距离，有距离刻度。A/R显：A显同上，R显上A的某一段进行放大。J显：圆周扫掠，顶端为雷达圆弧长表达距离，读数精度提高π倍。2、平面显示器：图4.2，又称PPI(Planpositionindicator)显，显示斜距、方位，是二维显示器，用亮点来显示坐标，属亮度调制显示器。P显：圆心为雷达，径长表达距离，顶向方位为正北，圆周角表方位，顺时针方向。偏心式P显：移动原点，使放大给定方向。以上两种均为极坐标。B式显示：直角坐标，常用微B式显示，距离和方位只显示一段。3、高度显示器：RHI显示：水平距离和高度、仰角，雷达在左下方。4.情况显示器：一次信息：雷达二次信息：表格数据、特性符号、地图等。5.光栅扫描雷达显示器：数字显示技术的应用。既能显示目的回波的二次信息，也能显示各种二次信息以及背景地图。图4-1三种距离显示器的画面图4-2平面显示器图像五、雷达方程抱负无损耗自由空间传播的单基地雷达方程收发不同天线时，2.收发共天线时，雷达实际作用距离受目的后向散射截面积σ、、噪声和其他干扰的影响，具有不拟定性，服从记录学规律。六、多普勒效应及其在雷达中的应用多普勒效应雷达发射连续波的情况发射信号：回波：，若目的固定、固定相位差：若目的以匀速运动：=，，同相，反相2、窄带信号时的多普勒效应发射信号窄带表达：回波信号表达：目的不动时：复包络有一固定迟延。而高频则有一固定相位差匀速运动：即：复包络滞后，而高频相位差→时间函数若为常数，引起的频路差为：，多普勒频率（运动时，回波时间得严格推导）若目的运动方向与雷达和目的连线夹角为α，目的速度为v。则径向速度多普勒信息的提取与相比很小，提取要用差分差拍方法。即：、的差值连续波多普勒雷达相干检波器取出相位变化信息，组成