雷达原理与对抗技术习题答案

第一章1、雷达的基本概念：雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息

答：雷达是一种通过发射电磁波和接收回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。任务：早期任务为测距和探测，现代任务为获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等。回波的有用信息：距离、空间角度、目标位置变化、目标尺寸形状、目标形状对称性、表面粗糙度及介电特性。获取方式：由雷达发射机发射电磁波，再通过接收机接收回波，提取有用信息。2、目标距离的测量：测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离

答：原理：R=Ctr/2距离分辨力：指同一方向上两个目标间最小可区别的距离Rmax=…3、目标角度的测量：方位分辨率取决于哪些因素

答：雷达性能和调整情况的好坏、目标的性质、传播条件、数据录取的性能4、雷达的基本组成：哪几个主要部分，各部分的功能是什么答：天线：辐射能量和接收回波发射机：产生辐射所需强度的脉冲功率接收机：把微弱的回波信号放大回收信号处理机：消除不需要的信号及干扰，而通过加强由目标产生的回波信号终端设备：显示雷达接收机输出的原始视频，以及处理过的信息习题：已知脉冲雷达中心频率f0＝3000MHz，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs，回波信号的频率为3000.01MHz，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。

已知某雷达对σ=5m2的大型歼击机最大探测距离为100Km，

a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到0.1m2，此时的最大探测距离为多少？

b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km最大探测距离，并将发射功率提高到10倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？

第二章：1、雷达发射机的任务

答：产生大功率特定调制的射频信号2、雷达发射机的主要质量指标

答：工作频率和瞬时带宽、输出功率、信号形式和脉冲波形、信号的稳定度和频谱纯度、发射机的效率3、雷达发射机的分类

单级震荡式、主振放大式4、单级震荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点

答：单级震荡式原理：大功率电磁震荡产生与调制同时完成，以大功率射频振荡器做末级优点：结构简单、经济、轻便、高效缺点：频率稳定性差，难以形成复杂波形，相继射频脉冲不相参主振放大式原理：先产生小功率震荡，再分多级进行调制放大，大功率射频功率放大器做末级优点：频率稳定度高，产生相参信号，适用于频率捷变雷达，可形成复杂调制波形缺点：结构复杂，价格昂贵、笨重是非题：1、雷达发射机产生的射频脉冲功率大，频率非常高。对2、磁控管振荡产生周期性大功率的射频脉冲。错3、磁控管振荡产生周期性大功率的调制脉冲。选错择题：1、雷达的测距原理是利用电波的以下特性__D__

A、在空间匀速传播B、在空间直线传播

C、碰到物标具有良好反射性D、以上都是2、雷达测方位原理是利用___D__特性。

A、雷达天线定向发射和接收B、雷达天线360˙旋转

C、雷达天线与扫描线同步D、以上都是3、雷达发射机产生射频脉冲，其特点是__A___。

A、周期性大功率B、周期性小功率

C、连续等幅小功率D、连续等幅大功率4、雷达之所以能够发射和接收共用一个雷达天线,是因为C.

A、雷达天线是定向天线B、雷达天线是波导天线

C、收发开关的转换作用D、雷达天线用波导传输能量5、雷达定时器产生的脉冲是-----.发射机产生的脉冲是__A__

A、触发脉冲,射频脉冲B、发射脉冲,视频脉冲

C、触发脉冲,视频脉冲D、发射脉冲,触发脉冲计算题：1、某雷达发射机峰值功率为800KW，矩形脉冲宽度为3μs，脉冲重

复频率为1000Hz，求该发射机的平均功率和工作比？2、在什么情况下选用主振放大式发射机？在什么情况下选用单级振

荡式发射机？解：对发射信号的频率、相位和谱纯度任一参数有较高要求的情况下选用主振放大式发射机，参数均无较高要求的情况下选用单级振荡式发射机。3、用带宽为10Hz的测试设备测得某发射机在距主频1KHz处的分布

型寄生输出功率为10μW，信号功率为100mW，求该发射机在距

主频1KHz处的频谱纯度。4、画出p6图1.5中同步器、调制器、发射机高放、接收机高放和混

频、中放输出信号的基本波形和时间关系。第三章：1.1已知接收机内噪声在输出端的额定功率为0.1W，额定功率增益为10^12，测试带宽为3MHz，求等效输入噪声温度和接收机噪声系数。2.2P102图3.26中的馈线、接收机放电器、限幅器增益均为0.9，低噪声高放增益为20dB，噪声系数3，混频器增益为0.2，相对噪声温度为2，中放增益120dB，噪声系数6dB，求总噪声系数。如果去掉低噪声高放，则总噪声系数为多少？1、某雷达接收机噪声系数为6dB，接收机带宽为1.8MHz，求其临界灵敏度。—105.45对2、某雷达发射矩形脉冲宽度3μs，接收机采用矩形频率特性匹配滤波，系统组成和参数如下图，求：接收机总噪声系数，当天线噪声温度为380°k、M=3dB时的接收机灵敏度。3、某雷达脉冲宽度1μs，重复频率600Hz，发射脉冲包络和接收机准匹配滤波器均为矩形特性，接收机噪声系数3，天线噪声温度290°k，求系统等效噪声温度Te、临界灵敏度Simin和最大的单值测距范围。4、AGC电路有什么作用?它的基本组成是什么？答：（1）AGC电路有什么作用：在输入信号幅值变化很大的情况下，通过调节可控增益放大器的增益，使输出信号幅值基本恒定或仅在较小范围内变化的一种电路。（2）它的基本组成：由门限电路、脉冲展宽电路、峰值检波器和低通滤波器、直流放大器和隔离放大器等组成。答：自动频率控制：能自动地调整其输出的控制电压，以微调本机振荡频率，使两者的差频稳定在额定中频附近的自频调系统。工作原理：由于限幅鉴频器的中心频率调在规定的中频上，鉴频器就可以将偏离于中频的频差变换成电压，该电压经低通滤波器和直流放大器后作用于压控振荡器，压控振荡器的振荡频率发生变化，使偏离于中频的频率误差减小。第五章：1、如图所示：雷达观察同一方向的两个金属圆球，它们的雷达截面积分别为1σ和2σ，离雷达的距离为1R和2R，若此时两球的回波功率相等，试证明：2、设目标距离为R0，当标准金属圆球（截面积为σ）置于目标方向离雷达0.5R0处时，目标回波的平均强度正好与金属球的回波强度相同，试求目标的雷达横截面积。3、已知雷达视线方向目标入射功率密度为S1，在雷达接收天线处目标反射功率密度为S2，目标为雷达站的距离为R。⑴求目标在该方向上的雷达截面积σ。⑵求该视线方向目标等效球体的总散射功率。⑶如果入射功率提高10倍求σ的变化4、设雷达参数为：Pt=106W，Ar=10m2，λ=10cm，Smin=10−13W。⑴用该雷达跟踪平均截面积σ=20m2的飞船，求在自由空间的最大跟踪距离。⑵设该飞船上装有雷达应答器，其参数为Pt′=1W，Ar′=10m2，Smin=10−7W，求采用信标跟踪时自由空间的最大作用距离。5、某雷达要求虚警时间为2小时，接收机带宽为1MHz，求虚警概率和虚警数。若要求虚警时间大于10小时，问门限电平VT/σ应取多少？答案错6、若空间某一区域有目标存在的事件为A，无目标的事件为A，其发生概率P(A)=0.6，P(A)=0.4,接收机输出超过门限的事件为B，不超过门限的事件为B，其发生概率为P(B)，P(B),已知有目标且超过门限的概率P(B/A)=0.8，无目标而超过门限的概率P(B/A)=0.1，求：（1）超过和不超过门限的概率P(B)，P(B)（2）在接收机输出已经超过门限条件下的有目标概率P(A/B)7、已知雷达在Pfa=10−6,Pd=50%，脉冲积累数10，按照非起伏目标，对小型歼击机的作用距离为300Km，求当Pfa=10−12,Pd=90%时对大型远程轰炸机的作用距离。8、某雷达重复频率fr=600Hz，水平波束宽度θα=3o，要求以Pfa=10−12,Pd=90%，发现某一型号的目标，已知不用脉冲积累和不起伏的作用距离R0=300Km，现用检波后积累，求：⑴天线环扫速度为15转/分时的作用距离。⑵天线环扫速度减为3转/分时的作用距离变换多少倍。⑶若目标按SWELLINGⅠ型起伏，天线环扫速度为15转/分时，相参积累的作用距离。9、假定要设计一部低空目标探测雷达，将雷达安装在海拔1000米的山顶上，目标飞行高度100米，则该雷达的作用距离选取多少为宜？10、一部λ=10cm的雷达，对有效反射面积5m2的目标，脉冲积累数20，在Pd=0.9，Pfa=10-10条件下的作用距离为100Km（1）保持天线口径不变，将波长改为3.2cm，发射机功率降低到1/4，接收机噪声系数增大到4倍，脉冲积累数不变，则最大作用距离Rmax变化多少？（2）若允许Pfa=10-6，Pd=0.9，在原题条件下，按照非起伏目标试估算Rmax的变化（3）若目标高度为200米，要在80Km以外发现目标，则雷达天线应架设多高？（4）现将天线扫描速度提高一倍，则对Rmax影响如何？11、雷达采用10cm波长、100KW发射功率时对目标的最大探测距离为R0，现用相同口径天线、改用3cm波长、81KW发射功率，忽略大气衰减，求其对同一目标的最大作用距离。12、已知雷达的脉冲积累数为50，视频积累的效率为0.4，如果改用理想的中频积累，则达到相同积累效果时需要多少个脉冲？解：50*0.4=20，理想中频积累达到相同积累效果时需要20个脉冲。13、已知雷达的参数是：发射功率106W，天线增益40dB，波长5.6cm，目标截面积3m2，接收机带宽1.6MHz，噪声系数10，识别系数2，系统损耗4dB，天线噪声TA=290°K，忽略大气衰减，求Rmax，Simin。如果其他参数不变，当目标距离为150Km时，求接收机输入端和输出端的信噪比。14、已知某警戒雷达参数如下：发射功率2×106W，波长10cm，矩形脉宽2μs，目标σ=50m2，非起伏，天线噪声温度TA=20°C，F=6dB，天线口径7×1.2m2，矩形接收带宽，门限电压与噪声电压之比为5，识别系数m=12dB，试求最大作用距离Rmax，Pfa和Pd15、已知某雷达和目标参数如下：λ=0.1m，Pt=3×105W，重复频率400Hz，脉宽1.6μs（矩形），Ae=6m2，G=7500，波束宽度1.5°，6转/分钟，矩形滤波器，F=15，Pd=0.9，Pfa=10-10，目标σ=15m2，第一类起伏目标，高度1000m，系统损耗5dB，天线高度200m，考虑地面反射、直视距离和大气衰减影响（晴天），求该雷达的最大作用距离。第六章：1、三角波调频测距雷达中心频率为300MHz，调制周期40ms（正负各半），调频斜率±2MHz/ms，目标距离50Km，求计数式频率计的指示，并画出相应的波形。若终端为窄带滤波器组，每个滤波器带宽为50Hz，求测距精度及分辨力。2、三角波调频的连续波测距雷达，当调频周期T满足T>>2R/C时，求距离R的表达式。已知调频斜率为5MHz/ms，当测频带宽为100Hz时，求测距误差。3、下图为时间鉴别器的原理方框图，设回波脉冲宽度和波门脉冲宽度均为τ，（1）当准确跟踪时，画出图中A、B、C、D、E五点波形（2）当回波脉冲中心滞后两波门中心、且满足0<Δt<τ/2时,画出图中A、B、C、D、E五点波形（3）画出该时间鉴别器的时间误差鉴别特性第七章：1、相位法测角的物理基础是什么？试比较最大信号法，等信号法测角的原理和精度。答：相位法测角的物理基础是：利用目标回波在不同天线口面的波程差形成的信号相位差，且在一定的条件下，该相位差与回波到达方向成单值影射关系，通过测量相位差可唯一确定目标方向。最大信号法以接收信号功率最大时的天线波束指向作为目标所在方向；等信号法以相邻波束接收信号功率相等时的天线等波束指向作为目标所在方向，其精度高于最大信号法。2、三天线相位法测角系统如教材图7.5所示（P298）。已知,d12=λ/2；d13=3.5λ，目标偏离法线角为θ，当不考虑相位检波器误差时，ϕ12和ϕ13的准确读数应是60o，由于相位检波器有误差，ϕ12和ϕ13的的实际读数时64o和66o，求θ角并比较两天线和三天线的测角精度。3、天线波束有哪些扫描方法？各有什么优缺点？答：天线波束的扫描方法有机械扫描和电扫描方法，机械扫描的优点是：扫描范围大，扫描控制简单，缺点是：扫描速度慢，惯性大；电扫描的优点是：扫描速度快，波束数量、形状、驻留时间等控制灵活，缺点是：扫描控制复杂。4、某一维相扫天线由12个阵元组成，要求扫描范围为±300，不出现栅瓣，采用四位数字式铁氧体移项器（22.50,450,900,1800），波束步进扫描间隔Δθ=60，试求：（1）每个阵元间距d＝？（2）扫描角6°和30°时每个移项器的相移量和二进制控制信号。（3）当扫描角为±300时，试求θ0.5s?答案错5、某一维相扫天线由4个阵元组成，d=λ/2，各馈源都按有四位数字移项器，所对应的控制信号如图所示。求波束指向角θ。若波束指向角为−θ,2θ，对应的控制信号应是什么？6、三座标雷达最大作用距离300km，方位扫描为3600，仰角范围为150～450，脉冲积累数为10，波束宽度为30×20，试计算扫描周期和数据率。V=360*(sin45-sin15)=161.3836Ts=1.076sD=1/Ts=0.929第八章：1、连续波雷达，波长为λ（频率为f0），目标等速直线飞行，速度为v，航线如图所示，D0为有限值。（1）目标沿该航线由西向东飞行，求fd与方位角α的关系式，画出曲线表示。（设正北方向α=0）。（2）AO=OB<<D0，又设目标飞经O点时刻为时间轴原点，载目标由A飞向B的一段时间里，说明相干检波器输出信号形式，并画出示意波形图。1解：fd（1）-/20/2（2）相干检波器输出为如图所示，包络受多卜勒频率调制的脉冲串2、动目标显示雷达，波长λ=3cm，脉宽τ=6μs，脉冲重复周期=4000μs，雷达波束在空间以一定的速度不断地作搜索扫描，在上空300Km出发现航天飞机。假定此时航天飞机正以27000Km/小时地径速离开雷达。（1）计算fd(Td)，ϕ0Δϕ0（Td为多普勒信号的周期）（9分）（2）用矢量作图法画出相干视频信号波形（单端相干检波，krU>>U）（4分）解：（1）（2）相干视频信号波形