电子科技大学雷达原理课程设计
雷达原理与系统
课程设计
指导教师：姒强
姓名：张基恒
学号：2011029180014 学院：电子工程学院
一：课程设计要求
设计一雷达系统，对21m 的目标，要求探测距离为10km ，发射波形为常规脉冲，方位角分辨力为2°，俯仰角分辨力为20 °，距离分辨力为15m 。要求： 1． 设计和计算雷达系统的各项参数，包括工作频率、发射功率、接收机灵敏度、天线孔径和增益，脉冲重复频率、相参积累时间等。
2． 分析系统的最大不模糊速度和最大不模糊距离、计算系统的速度分辨力。 3． 在学完雷达系统脉冲压缩相关内容后，设计线性调频波形，使雷达的作用距离增加到200km ，距离分辨力达到3米。并画出单一目标回波经过脉冲压缩后的波形。
二：系统设计
1．设计和计算雷达系统的各项参数
（1）由距离分辨率的公式：
min 2
c R τ
?= ，式中c 为电波传播数度，τ为脉冲宽 度，则7min 8
2215
100.1310
R s s s c τμ-??=
===?. 取雷达的工作频率为 1.5f GHZ =，发射功率30t P kW =，则
8
9
3100.21.510c m m f λ?===?。
（2）雷达的角度分辨力取决于雷达的工作波长λ 和天线口径尺寸L ，约为
/2L λ ,则可得：
水平口径尺寸L 为：
0.2 2.872290
L m m λπ
α=
=≈? 垂直口径尺寸h 为： 0.20.287229
h m m λπβ=
=≈?
天线的孔径:222.870.2870.82A Lh m m ==?= 天线增益2
2
440.82
2570.2A
G ππλ?=
=
≈ （3） 发射波形为简单的矩形脉冲序列，设脉冲宽度为τ，脉冲重复周期为r T 则
有：
av t
t r r
P P P f T τ
τ==
设r f τ称作雷达的工作比为D ，常规的矩形振幅调制脉冲雷达工作比的范围为0.0001-0.01，为了满足测距的单值性，取0.005D =，则 6
0.005
500.110
r D
f Hz kHz τ
-==
=? （4）接收机灵敏度
若以单基地脉冲雷达为例，天线采用收发共用，则雷达方程为：
12
4
max 2min 4t r i P A R S σπλ??
=????
所以，接收机灵敏度()
23212min 42424max 301010.82410440.210t r i P A S w w R σπλπ-???==≈??? （5）相参积累时间
设单基地脉冲雷达的天线为360 环扫天线，天线扫描速度5/min a r Ω=，水平波速选择时运用最大值测向，当水平波速的宽度大于显示器的亮点直径时，可
取：
0.5==2θα
则对一个点目标的相参积累时间t 为：
0.5
21
5360/6015a t s s θ===Ω?
脉冲积累个数31
101066715
r n tf ==
??≈ 2．雷达系统的最大不模糊速度，最大不模糊距离，速度分辨率
不产生频闪的条件是：1
2d r f f ≤ 其中d f 表示脉冲多普勒频率，由2r d v f λ
= 关系可得最大不模糊速度：
3
max
0.25010/250/44
r
r f v m s m s λ??=== 雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期r T 决定，为保证单值测距，通常应选取：
8max
3
31032225010r r cT c R m km f ?≤===?? 故最大不模糊距离max 3R km = 。
设发射脉冲为单载频的矩形脉冲信号，其单位能量复包络可写成()u t ，表达式如下：
()100t u t τ<
则由速度模糊函数的定义可得模糊函数()d w χ 为：
()()
sin 2/22/2
d d d f f f τπχτ
τπ?=?
多普勒分辨常数d f A 为：
()()
2
2
==50000d d d f f df A χχ+∞
-∞
?
有效相关时间e T 为： 1
0.2d
e f T ms A =
= 信号在时域持续的时间越长即e T 越大，速度分辨力越强， 速度分辨率0.2
/ 1.5/12215
v m s m s t
υλ
=
=
=? 3. 设计线性调频波形
由于相参积累的个数为667n =
，则雷达实际的探测距离则会增加为原来的所以实际的探测距离为：
'max max 1050.82R km km ==≈
设压缩网络是无源网络，其本生不会产生噪声，而输入的噪声具有随机特征，故经过压缩网络后输入噪声不会被压缩，仍保持在接收机的原有噪声电平上，所以输出脉冲信号噪声的功率比与输入脉冲信号噪声的功率比提高了D 倍。
即：
()()//i o
S N D S N =
其中D称为压缩比。
这就使得脉冲压缩雷达的探测距离比采用相同发射的脉冲功率和保持相同
倍。故可求得：
44
max max
''
max max
200
240
50.82
R R
D
R R
????
=?==≈
? ?
??
??
由于线性调频波的距离分辨率为3m，所以压缩后的脉冲宽度'τ为：'
2
0.02
R
s
c
τμ
?
==
则压缩前的脉冲宽度τ为：
'
=2400.02 4.8
D s s
ττμμ
=?=
线性调频波的带宽B为：
'
1
50
B MHz
τ
==
综上所述设计线性调频波()
S t为：()
2
2
2
kt
j f t
S t e
π
??
+
?
?
??
=
其中
f表示雷达的工作频率，k为调制宽度；设
6
15
06
5010
1.5,
2.510
0.0210
B
f GHz k
τ-
?
====?
?
。
设延时
22
t sμ
= ,则回波压缩前的信号为：
()()
()20
00
2
2
k t t
j f t t
S t t e
π
??
-
??
-+
??
??
-=
则由MATLAB画出回波压缩前后的波形为：
0.20.4
0.60.8
1
x 10
-5
S （t -t 0）
t
未加噪声回波压缩前的信号
S m
n
未加噪声压缩后的回波波形