雷达侦察作用距离(本科)
雷达侦察作用距离与截获概率51侦察系统的灵敏度-Read
第 5章
雷达侦察作用距离与截获概率
式中,W0,PS0分别为检波器输入噪声的谱密度和输 入信号的功率,如图5 ― 4所示。由于该谱在f=ΔfR/2处不 连续,所以分析中对ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV和ΔfR≥2ΔfV的情况分别 进行讨论。
第 5章
雷达侦察作用距离与截获概率
图5―4 检波输出的噪声功率谱
2
没有信号作用时的基线视频噪声功率为
(5―4)
2 2 W f 2 0 V Pm1 P | [ W f f ] V PS 0 0 0 R V 2 RV 2
2
(5―5)
第 5章
雷达侦察作用距离与截获概率
微波检波器和视放所产生的白噪声功率P′V为
P′V=(FV+tVD-1)KT0ΔfV 对于肖特基二极管,相对噪声温度tVD≈1,代入上式得 到: P′V=KT0ΔfVFV (5―6)
第 5章
雷达侦察作用距离与截获概率
因此,检波输出的噪声功率谱F(f)由下式给出:
2 fR 2 2 R [W0 ( f R f ) PS 0W0 ] 0 f 2 V F( f ) 2 fR [W 2 ( f f )] f fR 0 R 2 2 RV
第 5章
雷达侦察作用距离与截获概率
1.ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV
ΔfV 位于 ΔfR/2 和 ΔfR 之间 , 视放将通过射频信号与噪 声互差拍的全部视频噪声和射频噪声自差拍的部分视 频噪声,其输出视频噪声功率PV为
P V
/V
0
2 2 W 2 0 fV F (t )df [W0 fV PS 0W0 f R ] Pm1 2 RV 2
《雷达作用距离》课件
电离层折射模型
总结词
电离层折射模型考虑了雷达波在电离层中的折射效应。
详细描述
电离层是大气层中高海拔的一层，主要由电离的气体离 子和电子组成。雷达波在电离层中传播时会产生折射效 应，尤其是在低频和高频雷达波段。电离层折射模型考 虑了电离层的高度、电子密度和离子密度等参数对雷达 波传播的影响。根据该模型，雷达作用距离的计算需要 考虑电离层的折射效应和雷达波的频率特性。
04
雷达作用距离的优化策略
提高雷达发射功率
总结词
增加发射功率可以扩大雷达的作用距 离。
详细描述
提高雷达发射功率可以增强信号的强 度，使其在传输过程中更不容易受到 干扰和衰减，从而扩大雷达的作用距 离。
提高雷达接收机灵敏度
总结词
提高接收机灵敏度可以更好地接收远 距离的微弱信号。
详细描述
通过采用低噪声放大器、制冷降噪等 手段，降低接收机的背景噪声，提高 其灵敏度，从而能够接收到更远距离 的微弱目标回波。
总结词
合成孔径雷达技术通过合成多个小孔径天线来获得大 孔径效果，提高了雷达的分辨率和探测能力，是未来 雷达发展的重要方向之一。
详细描述
合成孔径雷达技术是一种通过合成多个小孔径天线来 获得大孔径效果的技术。这种技术能够显著提高雷达 的分辨率和探测能力，因此在军事、民用等领域具有 广泛的应用前景。未来，随着技术的不断进步和应用 需求的增加，合成孔径雷达技术将进一步发展，为雷 达探测和识别提供更加精准和可靠的技术支持。
06
案例分析
某型雷达作用距离的测试与分析
01
02
03
测试环境
在某型雷达的测试环境中 ，包括无干扰和有干扰两 种情况，对雷达的作用距 离进行了测试。
雷达探测功能详解
雷达探测功能详解
雷达是一种广泛应用于军事、民用领域的电子装备，其主要功能是探测目标并获取目标的信息。
雷达探测功能的核心是探测目标的位置和速度，并通过信号处理和数据分析获取目标的更多信息。
雷达探测功能主要包括以下几个方面：
1. 距离探测：雷达通过发射脉冲信号并接收目标反射回来的信号来测量目标与雷达的距离。
这是雷达最基本的功能之一。
2. 方位探测：雷达通过测量目标反射信号到达雷达的方向来确定目标的方位。
方位探测可以使用机械扫描、电子扫描等不同的技术。
3. 高度探测：雷达可以通过测量目标反射信号的到达时间和相位变化来确定目标的高度，尤其对于航空目标的探测非常重要。
4. 速度探测：雷达可以通过测量目标反射信号的多普勒频移来确定目标的速度，这是雷达探测功能的另一个重要方面。
5. 周期探测：雷达可以通过周期性变化的信号探测目标的周期变化，如雷达在天气探测中可以探测到云层的运动周期。
6. 目标识别：雷达可以通过信号处理和数据分析来识别目标，如识别目标的大小、形状、材质等信息，从而实现目标的分类和识别。
总之，雷达探测功能是一项非常复杂和精密的技术，它不仅在军事领域发挥着重要作用，同时也被广泛应用于民用领域，如天气预报、航空导航、海洋探测等。
- 1 -。
第五章 雷达作用距离
第五章雷达作用距离作用距离是雷达的重要性能指标之一，它决定了雷达能在多大的距离上发现目标。
作用距离的大小取决于雷达本身的性能，其中有发射机、接收系统、天线等分机参数，同时又和目标的性质及环境因素有关。
第一节雷达方程雷达作用距离方程，表征雷达作用距离和发射机、接收系统、天线分机参数以及目标的性质、环境因素等的关系距离R 处任一点的雷达发射信号功率密度：考虑到定向天线增益G：§5.1.1 基本雷达方程目标散射截面积设为σ，则其接收的功率为σS1以目标为圆心，雷达处散射的功率密度：雷达收到功率：Ar：雷达天线接收面积rr雷达接收到的回波功率反比于目标与雷达站间距离R的四次方►收发不同天线时►收发同天线时►收发不同天线时，最大作用距离►收发同天线时，最大作用距离雷达实际作用距离受目标后向散射截面积σ、S imin 、噪声和其他干扰的影响，具有不确定性，服从统计学规律。
当接收功率为接收机最小检测功率S imin时，可得：R max ∝1/λ2R max ∝λ2天线面积不变时，波长λ增加天线增益下降，R max 下降；天线增益不变时，波长λ增加要求天线面积增加，天线有效面积增加→R max 增加。
►总结：◆雷达方程虽然给出了作用距离和各参数间的定量关系，但由于未考虑设备的实际损耗和环境因素，且目标有效反射面积σ和最小可检测信号S imin不能准确预定，因此仅用来作估算的公式，考察各参数对作用距离的影响。
◆雷达在噪声和其他干扰背景下检测目标，同时，复杂目标的回波信号本身存在起伏，因此，接收机输出的是一个随机量。
雷达作用距离也不是一个确定值而是统计量，通常只在概率意义上讲，当虚警概率（如10-6）和发现概率（如90%）给定时的作用距离是多大。
§5.1.2 目标的雷达截面积►目标的雷达截面积定义：►实际测量：返回接收机每单位立体角内的回波功率在远场条件（平面波照射的条件）下，目标处每单位入射功率密度在接收机处的单位立体角内产生的反射功率乘以4π习题►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R0/2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。
雷达对抗原理第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
其中，k为玻尔兹曼常数，T0为绝对温度。没有信号存在时的 输出噪声功率Pn为
P n 0 fV F fd f P V 2 R 2 V W 0 2 fR fV 1 2 W 0 2 fV 2 P V
(5-4)
视放输出的信号功率Ps为
Ps
a
2W02fRfV
W02fV2
4RV
2
KT0fVFV
b
GRW0fR
(5-11)
在切线灵敏度状态下，噪声的自差拍分量大于信号与噪声的互
差拍分量a>b，取近似,
代入式(5-11), 可得
12abPT SS1abPT SS
PT2SSG KRc22 abPTSS
部分视频噪声和检波/视放产生的噪声PV为
PV=kT0ΔfVFV
(5-2)
(5-3) P n s 0 fV F fd f P V 2 R 2 V W 0 2 fR fV 1 2 W 0 2 fV 2 P s 0 W 0 fR P V
状态，许多侦察接收机在检波前的带宽ΔfR远大于检波后的带宽 ΔfV，而且有些侦察接收机在检波前的增益严重不足，以至于视 频放大器的噪声对系统的影响不能忽略。因此不能直接采用窄带
接收机的灵敏度分析计算，需要另外推演侦察接收机在上述情况
下的PTSS，再将结果推广到其它情况。 雷达侦察接收机的典型组成如图5-2所示，图中GR、FR分别
(5-1)
式中, W0、Ps0分别为检波器输入噪声的功率谱密度和信号的 功率，如图5-4所示。由于该谱不连续，所以分析中分为 ΔfV≤ΔfR≤2ΔfV和ΔfR>2ΔfV的情况分别进行讨论。
雷达对抗原理第5章 雷达侦察作用距离和截获概率
U s1 2U n U n s K 2 cU n e U n se
(5-7)
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率 信号功率与其电压具有如下关系:
U U
n se
ne
R V Pn s R V Pn
U s R V Ps
代入式(5-7)，转换成功率关系, 可得
视放输出的信号功率Ps为
Ps
2
4RV
Ps20
(5-5)
噪声电压峰值与有效值之比为常数Kc(峰值系数)。假设有、 无信号时的噪声电压峰值分别为Un+s、Un，则噪声峰值与有 效值U(n+s)e、Une的关系分别为
Uns KcUnse
Un
KcUne
(5-6)
在切线灵敏度状态下的信号电压Us为
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率 图5-5 单个脉冲线性检波时检测概率和所需信噪比的关系曲线
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.2 侦察作用距离
5.2.1 侦察方程
在忽略大气传播衰减、系统损耗、地面和海面反射等因
素影响的情况下，假设雷达与雷达侦察机的相对位置和空间
波束互指，如图5-6所示，则经过侦察接收天线输出的雷达
图5-1 切线灵敏度示意图
第5章 雷达侦察作用距离与截获概率
5.1.2 P TSS的分析计算 侦察接收机对雷达信号的接收处理大部分是处于非匹配处理
状态，许多侦察接收机在检波前的带宽ΔfR远大于检波后的带宽 ΔfV，而且有些侦察接收机在检波前的增益严重不足，以至于视 频放大器的噪声对系统的影响不能忽略。因此不能直接采用窄带 接收机的灵敏度分析计算，需要另外推演侦察接收机在上述情况 下的PTSS，再将结果推广到其它情况。
雷达作用距离
在某种观测环境及一定虚警概率P和发现概率P d条件下，雷达能检测到目标的距离，是雷达的重要性能参数之一。
噪声干扰、杂波干扰以及有时出现的人为电子干扰和目标回波信号在空间环境并存，影响雷达对信号的检测。
因此，雷达作用距离实际上决定于经雷达系统处理后的信号噪声比或信号干扰比。
雷达距离方程描述雷达性能参数和目标环境对作用距离影响的表达式，可用以估算雷达作用距离，对于正确选择雷达性能参数具有重要意义。
在雷达系统无损耗、收发天线共用和自由空间传播情况下，雷达回波信号的平均功率为(1)式中等号右边第一项为雷达发射功率辐射到空间时在距离R处的功率密度；为发射机平均功率；G t为天线发射增益;第二项中的σ为雷达目标截面积；4πR2为回波返回途径的散度。
前两项乘积为反射回波在雷达处的功率密度；第三项A r是天线有效接收面积。
三项的乘积表示雷达天线所收到距离为R处的目标回波信号的平均功率。
雷达作用距离实际上取决于经接收机处理后的信号噪声比，所以常以信噪比表示雷达距离方程。
根据统计判决理论，不论雷达信号波形如何，在白噪声条件下接收机匹配滤波器输出最大信噪比等于接收回波信号能量E与接收系统噪声能量N0之比。
由于现代雷达采用了各种形式的信号波形，雷达距离方程用能量比表示较之用功率比表示更为合适。
N0等于玻耳兹曼常数k(1.38×10-23J/K)与接收系统噪声温度T s之乘积。
E等于回波信号平均功率与雷达天线波束扫过目标的观测时间t0之乘积。
把这两个值代入(1)式,则得到以能量比表示的雷达距离方程(2)如果用可见度系数V0表示匹配接收机在一定P和P d条件下雷达检测目标所需的信噪比,用L修正实际雷达的各种损失（包括目标起伏损失、天线扫描损失、天线馈线系统损失、接收系统信号处理损失等），用雷达收发天线至目标方向传播因子修正非自由空间传播的介质吸收、多径效应等影响，则得雷达距离方程为(3)这一雷达距离方程适用于各种类型的雷达，包括脉冲雷达、脉冲多普勒雷达和连续波雷达等。
雷达原理教学课件—第五章 雷达作用距离
第五章 雷达作用距离
当Pr=Si min时的距离，称为雷达检测该目标 的最大作用距离
1/ 4
Rmax
PtG2 2
4
S 3 i min
或者
Rmax
Pt A2 4 2Si min
1/ 4
第五章 雷达作用距离
影响雷达作用距离的因素
信号功率／噪声
Rmax
PtG2 2
4
S 3 i min
也就是降低了检测因子，从而增加雷达作用距离
相参积累：
D0(M )
D0 (1) M
非相参积累：
D0' (M )
D0 (1) MM
D0 (M )
第五章 雷达作用距离
积累脉冲数的确定
当雷达天线机械扫描时, 可积累的脉冲数(收到的回波 脉冲数)取决于天线波束的扫描速度以及扫描平面上天线 波束的宽度。 可以用下面公式计算方位扫描雷达半功率 波束宽度内接收到的脉冲数N:
第五章 雷达作用距离
各向同性天线和定向天线的方向性图：
全向天线
定向天线
定向天线的增益
Pt
第五章 雷达作用距离 SINT
Pt
So
定义：在输入功率相同的条件下，天线在最大辐射方向上
的某一点的功率密度和理想的各向同性天线在同一处的功
率密度之比
G SINT SO
雷达辐射能量
第五章 雷达作用距离
全向天线：在距离天线R远处的功率密度等于辐射功率除
p(r)dr exp( UT2 )
UT
2 2
第五章 雷达作用距离
表征虚警大小的其它参数
1、虚警时间：虚假回波之间的平均时间间隔。
1 N
Tfa
lim
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切线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS定义
在输入脉冲功率电平作用下,接收机输出端 脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线噪声( 只有接收机内噪声时)的顶部在一条直线上( 相切),则称此输入脉冲信号功率为切线信号 灵敏度PTSS。
当输入信号处 于切线电平时, 接收机输出端 视频信号与噪 声的功率比约 为8dB。
修正的侦察方程
(1)雷达发射机到雷达发射天线间的馈线损耗L1≈3.5dB; (2)雷达发射天线波束非矩形损失L2≈1.6～2dB; (3)侦察天线波束非矩形损失L3≈1.6～2dB; (4)侦察天线增益频带内变化所引起损失L4≈2～3dB;
(5)侦察天线与雷达信号极化失配损失L5≈3dB;
(6)从侦察天线到接收机输入端的馈线损耗L6≈3dB
工作灵敏度POPS的定义为:接收机输入端在 脉冲信号作用下,其视频输出端信号与噪声 的功率比为14dB时,输入脉冲信号功率为接 收机工作灵敏度POPS。 工作灵敏度的换算 PTSS+3dB 平方律检波 POPS= PTSS+6dB 线性检波
5.2 侦察作用距离
简化的侦察方程
假设侦察机和雷达的空间位置如图5―5所示,雷 达的发射功率为Pt,天线的增益为Gt,雷达与侦察 机之间的距离为R,当雷达与侦察天线都以最大增 益方向互指。
2 PG t t Rr 2 0.1L (4 ) P 10 r min 1 2
侦察的直视距离
在微波频段以上,电波是近似直线传播的,地球表面 的弯曲对传播有遮蔽, 侦察机与雷达间的直视距离 受到限制。假设雷达天线和侦察天线高度分别为 Ha,Hr, R为地球半径, 直视距离为
侦察接收天线收到的雷达信号功率
PG t t Ar Pr 4 R 2
侦察天线有效面积Ar与天线增益Gr、波长λ的关系 Gr 2 Ar 4 得到 2 PG G Pr t t r 2 (4 R ) 若侦察接收机灵敏度为Prmin,可求得侦察作用距离Rr
2 PG G t t r Rr 2 (4 ) P r min 1 2
对雷达旁瓣信号的侦察
例如,典型雷达天 线的主瓣增益为 25~40dB,平均旁瓣 电平为-10dBi,实现 旁瓣侦察时,侦察 接收机的灵敏度需 要提高35~50dB。
若要达到相同的侦察作用距离,必须使侦察接收机 的灵敏度提高Gt(dB)-Gsave(dBi)。
雷达对抗原理
第五章 雷达侦察作用距离
第五章 雷达侦察作用距离
5.1
侦察系统的灵敏度
5.2
侦察作用距离
5.1 侦察系统的灵敏度
雷达侦察系统灵敏度Prmin是指满足接收机 对接收信号正常检测的条件下, 接收机输入 端的最小输入信号功率。 由于被侦收的雷达信号大多是脉冲信号,在 雷达侦察系统中采用的灵敏度定义主要有切 线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS。
RSr AB BC 2R ( H a H r )
等效的地球半径达到8490km，简化
RSr 4.1( H a H r )
min{Rr , RSr } Rr
RSr
km
Ha,Hr m
实际的侦察作用距离R′r是二者的最小值
侦察的距离优势
侦察作用距离Rr与雷达作用距离Ra
2 PG G t t r Rr 2 (4 G t t t Ra 3 (4 ) P a min 1 4
RSr 4.1( H a H r ),
RSa 4.1( H a H t )