雷达系统原理考纲及详解
雷达系统原理考纲及详解
雷达原理与系统（必修）知识要点整理第一章：1、雷达基本工作原理框图认知。
测距：利用发射信号回波时延测速：动目标的多普勒效应测角：电磁波的直线传播、天线波束具有方向性2、雷达面临的四大威胁电子侦察电子干扰、低空超低空飞行器、隐身飞行器、反辐射导弹3、距离和延时对应关系4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）5、距离分辨力，角分辨力6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用第二章雷达发射机1、单级振荡与主振放大式发射机区别2、基本任务和组成框图3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章接收机1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）2、灵敏度的定义，识别系数定义3、接收机动态范围的定义4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义5、级联电路的噪声系数计算6、习题7、AGC，AFC，STC的含意和作用AFC：自动频率控制，根据频率偏差产生误差电压调整本振的混频频率，保证中频稳定不变AGC：自动增益控制，调整接收机动态范围STC：近程增益控制，防止近程杂波干扰引起的中放过载第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；距离显示器、平面显示器、高度显示器2、A型、B型、P型、J型第五章作用距离1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）2、增益G和雷达截面A的关系2、雷达目标截面积定义3、习题4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程5、奈曼皮尔逊准则的定义在给定的信噪比条件下，在满足一定的虚警概率时的发现概率最大，或者漏警概率最小。
6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）10、二次雷达方程、习题。
雷达原理基础
雷达原理基础第1章绪论1．1 历史回顾1．2 电磁波基本理论1．3 雷达原理1．4 雷达基本组成和工作过程1．5 雷达系统的基本组成1．6 雷达系统类型1．6．1 一次雷达和二次雷达1．6．2 单基地雷达、双基地雷达和MIMO雷达1．6．3 搜索雷达与跟踪雷达1．6．4 连续波雷达和脉冲雷达1．6．5 其他分类方式注释和参考文献第2章雷达基本原理2．1 引言2．2 检测2．3 测距2．3．1 距离模糊2．3．2 距离分辨率2．4 测速2．5 目标位置测量2．6 反射率特征和成像习题第3章雷达方程3．1 雷达方程基本形式3．2 脉冲雷达方程3．2．1 低PRF雷达的信噪比3．2．2 高PRF雷达的信噪比3．3 搜索雷达方程3．4 跟踪雷达方程3．5 双基地雷达方程3．6 脉冲压缩雷达方程3．7 雷达干扰方程3．7．1 自卫式干扰3．7．2 远距离支援干扰3．8 二次雷达方程习题第4章目标和干扰4．1 引言4．2 雷达散射截面积4．2．1 球体的雷达散射截面积4．2．2 圆柱体的雷达散射截面积4．2．3 平板的雷达散射截面积4．2．4 角反射器的雷达散射截面积4．2．5 偶极子天线的雷达散射截面积4．2．6 复杂目标的雷达散射截面积4．3 雷达散射截面积起伏和统计模型4．4 雷达杂波4．4．1 面杂波4．4．2 体杂波4．4．3 点（离散）杂波4．5 杂波统计分布4．6 杂波谱4．7 雷达接收机噪声4．7．1 系统的噪声系数和有效噪声温度4．7．2 吸收网络的噪声温度4．7．3 系统的总有效噪声温度4．8 系统损耗4．8．1 设计损耗4．8．2 操作损耗4．8．3 传播损耗习题参考文献第5章雷达波的传播5．1 引言……第6章连续波雷达第7章动目标显示雷达和脉冲多普勒雷达第8章脉冲压缩雷达第9章合成孔径雷达第10章跟踪雷达第11章孔径天线和相控阵天线第12章雷达高度测量与测高仪第13章雷达电子战第14章超视距雷达第15章二次监视雷达附录部分习题答案。
雷达原理复习总结
雷达原理复习总结集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）雷达原理复习要点第一章（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)：radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。
无线电探测和测距，无线电定位。
雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。
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？斜距R : 雷达到目标的直线距离OP方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。
仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。
2、目标距离的测量测量原理式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒)距离测量分辨率两个目标在距离方向上的最小可区分距离ρr=ρρ2最大不模糊距离3、目标角度的测量方位分辨率取决于哪些因素4、雷达的基本组成雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
发射机：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。
天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器：显示目标回波，指示目标位置。
作业题第一章1、(a) 要获得100公里的最大不模糊距离，雷达的脉冲重复频率应是多少？(b) 当目标处于最大不模糊距离上，则雷达信号往返的时间是多长？(c) 如果雷达的脉冲宽度是1.5us, 则在距离坐标上脉冲能量在空间的范围是多少？(d) 两个相等尺寸的目标如果要被1.5us的脉冲宽度完全分辨出来，则二者必须相距多远？(e) 这部雷达的占空因子是多少？2、装在汽车上的雷达，用来确定在其正前方行驶的车辆的距离。
雷达原理与系统教学讲义
雷达原理与系统教学
三、测速原理
当目标相对于RD运动后，出现△fD(回 波相对于发射ft 的频率偏移)，此时， 目标相对于RD的径向速度为：
角度采用度或密位表示, 其关系为：360度=6000密位 1度=16.7 密位 国外常用角度单位为弧度，度及毫弧度关系为：
1弧度=57度= 1000毫弧度 1毫弧度=0.057度
雷达原理与系统教学
注意：关于真北的概念及三北方向*
我国通用的标准方向有真子午线方向、 磁子午线方向和坐标纵轴方向，简称 为真北方向、磁北方向和轴北方向， 即三北方向。
雷达原理与系统教学
3．坐标纵轴方向：
在高斯平面直角坐标系中 ， 其每一投影带中央子午线的 投影为坐标纵轴方向，即轴 北方向。若采用假定坐标系 则坐标纵轴方向为标准方向 。 在同一投影带内，各点的坐 标纵轴线方向是彼此平行的 。
雷达原理与系统教学
三北之间的关系*
+δ –γ
α
β A
1
2
三种方位角之间的关系
A=β+δ A=α+λ α=β+δ+λ
+δ –γ
α
β A
1
2
三种方位角之间的关系
雷达原理与系统教学
真北是通过地面或图面上某点指向北地 极的方向，即经线（亦称子午线）所指 的北，磁北则是通过地面或地图上某点 指向北磁极的方向，由于磁极与地极并 不完全一致，所以磁北方向与真北方向 常有一定的夹角。这个夹角叫做磁偏角。
雷达原理讲义
一、动目标与固定目标信号的特点
1、时域特性
固定目标
相位差
2 1 02 0tr
回波信号频率
f2
1
2
d2
dt
0 2
f0
运动目标
R R0 vrt
常数 常数
发现目标的起始点
径向运动速度
一、动目标与固定目标信号的特点
1、时域特性 运动目标
2R tr
2(R0 vrt)
c
c
2 0[t 2(R0 vrt) ] 01 02 ]
fr1 fr 2
2 * fr1 * fr2 fr1 fr 2
采用参差重复频率对性能的提高 提高了盲速，改善了曲线的平坦度
四、盲速、盲相的影响及解决途径
2、盲相 盲相与盲速的区别
对消器的输出
y(t)
u '(t) u(t)
2Ur
sin
d Tr
2
sin
d
t
d Tr
2
0
引起盲速
z ej
z e j 2 f 'd / fr
H (z) 1 e j z1
f 'd
复数滤波器
自适应动目标显示 (AMIT: Adaptive Moving Target Indication)
杂波频谱中心变化，滤波器的凹口应自适应地对准杂波中心
H (z) 1 e j z1
H (z) 1 w z1
1、盲速 采用参差重复频率
fr1
2 fr1
3 fr1
f
合成后的传递函数
多重复频率
Tr Tr T
fr2
Tr T Tr Tr T
2 fr2 f f
Tr T
雷达原理及系统复习
设发射信号频率 ft 在一定时间T 内线性增加，则回波信号fr 频率和发射信号频率变化相同，只在时间上延迟了tR （回波时延）。如图：
B
f0
T
tR
tR
f（t）
t
fb（t）
t
差拍频率
调频周期
调频带宽
人工距离跟踪
原理
采用移动的电刻度作为时间基准，操作员按显示器上的画面，将电刻度对准目标回波，从控制器度盘或计数器上读出移动电刻度的准确时延即可代表目标距离。
圆锥扫描自动测角系统
目标方向
x 方位
y 仰角
等信号轴
A
φ0
波束中心
波束截面
波束中心运动轨迹
天线最大辐射方向偏离等信号轴O’O，当波束以一定角速度ωs绕轴O’O旋转时， O’B在空间画出一个圆锥，故称圆锥扫描。
A目标回波信号强弱变化规律
φ0/ωs
2π/ωs
顺序波瓣测角法
ωs
思考
习题
一雷达系统采用三天线法测角，已知：
习题
某雷达波长 ，最小可检测信号 ，已知探测目标的有效反射面积 ； ①求雷达的最大作用距离。 ②若该雷达为相干脉冲体制雷达，其他条件不变时，10个等幅相参中频脉冲信号进行相参积累，如果作用距离要求不变，发射功率Pt可以降低为多少？
关键
产生移动的电刻度，且其时延可精确读出。
习题
角度测量
测角的物理基础：电波在均匀介质中传播的直线性，雷达天线的方向性。
测角的性能参数：测角范围、测角速度、测角精度或准确度、角分辨力。
测角的方法：相位法，振幅法。
天线对于不同方向到达的电磁波具有不同的振幅和相位的响应
利用振幅响应进行测角
雷达原理的复习资料
第一章 作业1。
简述“雷达”一词的来源，其最初的作用是什么？现代雷达的任务是什么？ 教材参考：P1雷达（Radar ）源于Radio Detection and Ranging 的缩写。
最初作用为无线电探测和测距或无线电定位。
即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。
现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位、和仰角，而且包括测量目标的速度，以及从目标回波中获得目标的尺寸和形状、目标的对称性、目标的表面粗糙度以及介电特性等信息。
2。
简述雷达工作的基本原理。
教材参考：P2雷达基本组成框图：1、由雷达发射机产生的电磁能，经收发开关后传输给天线，再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。
2、电磁能在大气中以光速(3×108 m/s)传播，如果目标恰位于定向天线的波束内，则它将截取部分电磁能。
3、目标将被截取的电磁能向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。
雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，就经传输线和收发开关反馈给接收机。
4、接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。
3。
简述雷达目标斜距、角位置、相对速度测量的基本原理。
教材参考：P2-3(1) 目标斜距的测量：雷达发射机经天线向空间发射高频脉冲，如果在电磁波传播的途径上有目标存在，那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。
由于已知电磁波传播速度，目标斜距的测量可以通过测量回波脉冲与发射脉冲的时间间隔了实现。
R=CTr/2，R 为目标的距离，c 为电磁波传播速度，tr 为回波脉冲与发射脉冲之间的时间间隔。
(2) 目标角位置的测量：目标角位置指方位角或仰角，角位置都是利用天线的方向性来实现的。
雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内，当天线波束轴对准目标时，回波信号最强。
根据接收回波最强时的天线波束指向，就可确定目标的方向，这就是角坐标测量的基本原理。
(3) 相对速度的测量：当目标与雷达站之间存在相对速度时，接收到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一个频移（称为多卜勒频移），当目标向着雷达站运动时V r ＞0，反之V r ＜0。
雷达系统基础知识解析
雷达系统基础知识解析雷达系统是一种以电磁波为载体，利用接收机接收反射回来的信号，获得目标的位置、速度、形状、运动状态等信息的远程探测手段。
在现代军事、民用、科研等领域中，雷达系统得到了广泛应用。
本文将从雷达的原理、分类、应用等方面进行分析，对雷达系统进行基础知识解析。
一、原理雷达系统的探测原理基于电磁波的回波信号。
雷达系统通过向目标发送一个连续波或者脉冲波，这些波被目标反射后返回到雷达接收机。
接收机接收到的信号被处理后，可以提供目标的位置、速度、方向、距离等信息。
雷达系统的原理主要包括两个方面：1. 电磁波的传输和反射雷达系统中常用的电磁波包括微波、毫米波、红外线等，其中微波是最为常用的。
雷达发射的微波成为发射波，这些波穿过空气，到达目标后会被目标吸收或反射。
被反射回来的波成为回波，这些回波被接收机接收并处理，从而得到目标的信息。
2. 接收和处理雷达系统中的接收机可以接收发射的信号，并进行处理。
接收机的处理可以包括信号的放大、滤波、检波等，从而得到有效的目标信息。
接收机通常还会通过多普勒现象对目标的速度进行测量。
二、分类按照不同的特征，雷达系统可以分为多种不同类型：1. 脉冲雷达脉冲雷达通常使用的是短脉冲信号来探测目标。
这种雷达系统能够测量目标的距离和位置，但对于目标的速度探测能力较弱。
2. 连续波雷达连续波雷达通常使用连续发射的信号来探测目标。
这种雷达系统能够测量目标的速度和方向，但对于目标的距离探测能力较弱。
3. 相控阵雷达相控阵雷达使用多个发射天线和接收天线，这些天线可以通过计算机进行编程，从而形成一个具有指向性的波束。
相控阵雷达能够非常精确地探测目标的位置和速度。
4. 毫米波雷达毫米波雷达使用的电磁波在波长上较短，因此具有很强的穿透能力和抗干扰能力。
毫米波雷达通常被用于捕捉小物体的距离信息。
三、应用雷达系统的应用主要包括以下几个方面：1. 军事领域在军事领域中，雷达系统可以作为一种重要的侦察装备，能够探测敌方的目标信息，从而进行有效的作战指挥。
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雷达原理与系统（必修）知识要点整理
第一章：
1、雷达基本工作原理框图认知。
测距：利用发射信号回波时延
测速：动目标的多普勒效应
测角：电磁波的直线传播、天线波束具有方向性
2、雷达面临的四大威胁
电子侦察电子干扰、低空超低空飞行器、隐身飞行器、反辐射导弹3、距离和延时对应关系
4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）
5、距离分辨力，角分辨力
6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）
7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用
第二章雷达发射机
1、单级振荡与主振放大式发射机区别
2、基本任务和组成框图
3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章接收机
1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）
2、灵敏度的定义，识别系数定义
3、接收机动态范围的定义
4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义
5、级联电路的噪声系数计算
6、习题
7、AGC，AFC，STC的含意和作用
AFC：自动频率控制，根据频率偏差产生误差电压调整本振的混频频率，保证中频稳定不变
AGC：自动增益控制，调整接收机动态范围
STC：近程增益控制，防止近程杂波干扰引起的中放过载
第四章显示器
1、雷达显示器类型及其坐标含义；
距离显示器、平面显示器、高度显示器
2、A型、B型、P型、J型
第五章作用距离
1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）
2、增益G和雷达截面A的关系
2、雷达目标截面积定义
3、习题
4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程
5、奈曼皮尔逊准则的定义
在给定的信噪比条件下，在满足一定的虚警概率时的发现概率最大，或者漏警概率最小。
6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）
由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；
7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）
9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）
10、二次雷达方程、习题。
11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。
第六章距离测量
1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系
2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系
3、双重频判距离模糊、习题。
4、调频连续波测距原理，（距离到频率的转换，简单推导）,测速。
5、相位差与距离的关系
6、习题
第七章测角
1、相位测角原理（路程差与相位差的相互补偿）
2、三天线测角原理、习题。
3、振幅法：最大信号和等信号法
4、余割平方扇形波束特点（角度不同、距离不同、增益不同，回波功率相同，公式）
5、机械扫描、电扫（相扫、频扫）各自特点。
6、相位扫描基本原理（移相器、波程差、等相面、方向图），相差与波程差关系式
7、思考题
第八章检测与测速
1、多普勒定义，与速度、波长对应关系。
结论性
2、固定目标与动目标输出差异
3、盲速与频闪定义、产生原因（条件），计算（习题）。
4、点盲相与连续盲相产生原因，习题。
5、相参脉冲串信号的频谱（发射、接收、差异）
6、动目标显示最佳滤波器（公式、结论、物理意义）
7、改善因子定义
8、MTD窄带滤波器组实现与优点。
第十二章雷达信号基础
1、常用的雷达波形有哪些（连续波、相参脉冲、冲激、pri捷变）
2、要实现目标的有效检测，雷达波形需满足的条件（能量、分辨力、抑制）
3、连续波如何测速测距（发射单频正弦波时，多普勒频移测速，不能测距；发射频率调制的
正弦波时，频率差拍测速测距）
4、PRI参差信号的特点和作用（解模糊，克服盲速，抗干扰）
5、频率捷变信号的特点和作用（伪随机，用于抗干扰）
6、几种典型的脉冲压缩信号的特点（扩频、大时带积）
7、什么是雷达分辨力（多目标时，区别两个或以上邻近目标的能力，在距离、速度、角度）
8、宽有效相关带宽，高距离分辨力；宽有效相关时宽，高速度分辨力
9、距离模糊函数和速度
模糊函数
定义
10、二维模糊图函数，几种典型信号的模糊度图及相应的分辨能力关系
11、模糊函数的5个特性和相应的物理意义（信号能量对应模糊图体积）
12、恒载频矩形脉冲信号模糊度图及特征标注（时宽、频宽）
13、恒载频脉冲串信号模糊度图及特征标注（时宽、频宽、重频）
14、线性调频脉冲信号模糊度图及特征标注（时宽、频宽）
15、常规窄脉冲、宽脉冲和线性调频信号的模糊度的比较。
（距离、速度分辨能力）
第十二章雷达检测理论
1、提高信噪比的方法
2、匹配滤波和相关的概念、关系（一致性、出发点、实现等）
3、匹配滤波传递函数、幅频和相频特性，以及单位冲击响应。
4、匹配滤波对信噪比的影响，物理意义
5、匹配滤波和相关器的时移频移适应性
6、自相关互相关框图，及工作原理
7、自相关与互相关的比较
8、纽曼-皮尔逊准则的内容
9、什么是最佳检测系统，基本框图和原理
10、似然比的概念和定义
11、确知信号的最佳检测框图及原理
12、最佳检测随机相位信号判决准则和实际简化实现方法（结论）
13、相参脉冲串的最佳检测系统框图及原理（积累、检波、判决）
14、非相参脉冲串的最佳检测系统框图及原理（检波、积累、判决）
15、二进制积累器的双门限工作原理
16、什么是CFAR （恒虚警率）
17、慢变化CFAR的框图和原理
18、快变化CFAR的框图和原理，（左右平均、左右平均选大）
第九章：脉冲压缩雷达
1、提高信噪比的方法
2、匹配滤波器：物理意义（输出信噪比最大）、传递函数（时域、频域）。
3、脉压的条件（发射机时带积远大于1，接收机有与之匹配的脉压网络）
4、压缩比、时带积、信号输入输出功率、幅度、脉宽之间的关系。
计算课堂练习
5、线性调频信号的压缩原理，线性调频信号的幅频相频特性图。
原理：线性调频信号具有抛物线的非线性相位谱，；接收机压缩网络特性与信号“相位共轭匹配”
第十章：脉冲多普勒雷达
1、机载PD雷达地杂波组成；
2、图示、杂波谱特征、主要谱位置及宽度计算。
课堂习题
3、重频不同选择对杂波谱的影响，无杂波区存在的条件。
4、距离门分割和单边带滤波位置不能交换，若先进行单边带滤波则会丢失距离信息。
5、主杂波抑制滤波器的工作原理，框图。
6、窄带滤波器组的特点和要求（要和信号相匹配）。
7、遮挡、盲距、跨接效应
第十一章相控阵雷达
1、波束扫描原理，用移相来控制发射的同相面，形成扫描波束；接收用移相抵消特定方向的回
波的路程差，在特定方向形成接收波束。
相位、角度、阵元间距的关系。
2、栅瓣出现的条件
3、波束宽度和阵元数的关系，d等于半波长时。
100/N
4、波束扫描对波束宽度、雷达增益的影响。
随着波束扫描角度增加波束会变宽、增益会下降、
作用距离和角分辨能力会随之下降，所以要限定相控阵扫描范围。
5、几种典型移相器原理，数字式移相器的简单计算。
6、接收多波束形成原理，三波束举例，理解几个通道的不同移相带来的不同方位的能量积累，
各接收通道的不同移相组合对应不同指向。
第十二章：合成孔径雷达
1、合成孔径雷达的基本原理（和实孔径的区别）
2、合成孔径雷达方位向距离分辨力与距离无关！D/2
3、距离分辨力取决于信号带宽；
4、距离—多普勒成像处理方法基本思想，先做距离向脉压再做方位向脉压。