雷达原理及系统复习
雷达原理复习总结
雷达原理复习总结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。
天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。
电源第⼆章1、雷达发射机的任务为雷达提供⼀个载波受到调制的⼤功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达发射机的主要质量指标⼯作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度3、雷达发射机的分类单级振荡式、主振放⼤式4、单级振荡式和主振放⼤式发射机产⽣信号的原理，以及各⾃的优缺点单级振荡式：脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产⽣脉宽为τ的脉冲信号。
雷达原理与对抗技术 复习资料
一、1、如果雷达系统的发射信号，本振电压，相参震荡电压和定时器的触发脉冲均由同一基准信号提供，那么所有这些信号之间均保持相位相参性。
通常把这种系统称为全相参系统。
2、雷达是利用电磁波来测定并发现其他位置及其他相关信息。
3、雷达的距离分辨力取决于脉冲宽度，雷达的作用距离取决于信噪比，雷达平均发射功率与占空比有关。
4、相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达， 故有称为电子扫描雷达。
5、某雷达的发射频率为10GHZ ，发射脉冲重复频率为2000HZ ，发射脉冲宽度为2us ，发射峰值功率为650KW ，则该雷达的PRT=0.5ms ，发射机平均功率=2600W 。
6用。
发射状态时发射功率很大，很容易将接收机烧毁。
在发射状态时，收发开关削弱功率保护接收机。
在接收状态时，收发开关恢复正常状态，使回波信号及时进入接收机。
7、目标距离测量就是要精确测定收发延迟时间。
根据雷达发射信号的不同，测定延迟时间通常采用脉冲法，频率法，相位法。
8提高雷达距离的分辨力。
采用调制宽脉冲发射，以提高发射机平均功率，保证足够的最大作用距离，用脉冲压缩法获得窄脉冲，提高距离分辨力。
9、波束形成方法在雷达、声呐及通信系统中均有应用，有哪两种实现方法。
数字波速形成（DBF ）、自适应数字波速形成（ADBF ） 、合成孔径雷达是高分辨率成像的雷达。
11、电子对抗从频域上可分为射频对抗，光电对抗、声学三段。
12、干扰按照能量的来源分类为有源干扰、无源干扰、复合干扰。
P1213、按照干扰信号的作用原理分类，干扰分为遮盖性干扰、。
欺骗性干扰。
P1214、根据干扰信号的产生原理，雷达干扰的基本资源主要分为引导式、转发式、合成式。
P14 15、雷达对抗的主要技术特点是什么。
P4 （1）宽频带、大视场、复杂电磁信号环境； （2）瞬时信号检测、测量和快速、非匹配信号处理。
16、一类测频技术是直接在频域进行的，包括搜索频率窗、毗邻频率窗。
雷达系统工作原理
雷达系统工作原理
雷达系统工作原理主要包括脉冲雷达和连续波雷达两种类型。
这两种雷达系统在原理上有一些不同，但都是通过向目标发射微波信号并接收回波来实现目标检测和跟踪的。
脉冲雷达系统利用脉冲信号的特性来进行测量。
它通过向目标发送短暂的高功率脉冲微波信号，然后等待接收目标反射回来的回波信号。
脉冲雷达通过测量回波的时间延迟来计算目标离雷达的距离。
由于脉冲雷达系统的工作原理是基于发送和接收之间的时间差，所以它对目标距离的测量精度相对较高。
连续波雷达系统则是通过连续地发射和接收微波信号来实现目标探测和跟踪的。
它向目标发送一定频率的持续微波信号，并接收目标反射回来的信号。
连续波雷达通过测量接收到的信号的频率变化来计算目标的速度。
由于连续波雷达系统的工作原理是基于信号频率的变化，所以它对目标速度的测量精度相对较高。
不论是脉冲雷达还是连续波雷达，雷达系统都需要利用天线来发射和接收微波信号。
雷达系统会向天空或水平面发射微波信号，并接收由目标反射回来的信号。
接收回波信号经过放大、滤波等信号处理后，会对信号进行分析和解调，从而得到目标的距离、速度、方位等信息。
总而言之，雷达系统工作的主要原理是利用发射和接收微波信号来探测目标并获取目标信息。
无论是脉冲雷达还是连续波雷达，它们都通过测量回波的时间延迟和频率变化来计算目标的
距离和速度。
雷达系统广泛应用于军事、航空、气象等领域，发挥着重要的作用。
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
雷达复习资料
(2.1.6)
有时雷达重复频率的选择不能满足单值测距的要求, 例如在脉冲 多普勒雷达或远程雷达, 这时目标回波对应的距离R为
式中，tR 为测得的回波信号与发射脉冲间的时延。这时将产生 测距模糊, 为了得到目标的真实距离R, 必须判明式(2.1.7)中的模 糊值m。
c R (mTr tR ) 2
2.2.4 单脉冲自动测角
2.2.1 测角原理及方法
为了确定目标的空间位置, 雷达在大多数应用情况 下, 不仅要测定目标的距离, 而且还要测定目标的方向, 即测定目标的角坐标, 其中包括目标的方位角和仰角。
雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的 直线性和雷达天线的方向性。
方法
相位法测角 振幅法测角
可靠性分配
设备执行规定任务的可靠程度，用R(t)表示.或 用MTBF(平均无故障间隔时间,mean time between failure). t
R(t ) e
u:发射机失效率,λ=1/MTBF 例:MTBF的计算
可靠性--串联模型
可靠性—并联模型
实例：
两个发射管、两个放电管均串联，其标称寿命 为1000小时、500小时，则这部分电路的 MTBF为： MTBF=1/λ=1/(2/1000+2/500)=1000/6=166.6 （小时）
R=0.15 tR（Km）
其中tR的单位为μ s
(2.1.1)
有两种定义回波到达时间tR的方法,
• 一种是以目标回波脉冲的前沿作为它的到达时刻;
• 另一种是以回波脉冲的中心(或最大值)作为它的到达时刻。
所得的距离数据只相差一个固定值(约为τ/2), 可以通过距
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。
雷达复习资料
7、（p31）信道化接收机的基本工作原理
8、信道化接收机存在的问题：矩形脉冲的频谱为辛克函数，既有主瓣又有旁瓣。一个强信号可能同时在几个信道中过检测门限，这种频谱扩展现象不仅会引起频率模糊，还会造成处理机过载。还存在第二个缺点，兔耳效应
为了清除由于雷达天线扫描等因素引起的信号幅度起伏对角度测量的影响，可以增加一个参考支路，它采用无方向性天线，对定向支路中的信号起伏进行对消处理。假设Fr（t），Fa（t）分别为侦察天线和雷达天线的扫描函数，A（t）为脉冲包络函数，则两支路收到的信号分别为Sa（t）=Fa（t）Fr（t）A（t）cosωt；Sb（t）=Fa（t）A（t）cosωt
17、对雷达旁瓣信号的侦察
一般雷达天线主瓣很窄，又处于空间搜索状态，侦察机接收到雷达天线主瓣的辐射信号概率很低，往往需要较长时间，通过提高侦察系统灵敏度，实现对雷达天线旁瓣信号的侦收。旁瓣侦察的作用距离为Rr=[PtGsaveGrλ²/（4π）²Prmin10°`]½Gsave是雷达天线的平均旁瓣增益。实现旁瓣侦察时，侦察接收机的灵敏度需要提高35-40dB
20、（p128）射频噪声干扰
窄带高斯过程称为射频噪声干扰，其包络函数Un（t）服从瑞利分布，相位函数服从[0，2π]均匀分布
雷达接收机示意图：
混频
射频输入
本振
干扰信号功率谱Gj（f）=
线性系统的频率响应Hi（f）=
中放输出的干扰信号仍为窄带高斯噪声，其功率谱：Gi（f）=
中放输出的干扰信号的包络Ui服从瑞利分布
9、（p33）信道化接收机的特点及应用（高截获概率的接收机）
雷达复习
名词解释方向性图：表示天线向外辐射电波能量方向性情况的图叫方向性图。
波束宽度：为了定量地表示天线辐射能量的定向程度，可以用方向性图上主波瓣最大辐射方向两侧，辐射能量为最大辐射能量一半的两个矢量之间的夹角的大小来表示，该角叫波束宽度。
天线增益：定向天线最大辐射方向上的功率密度和天线各向均匀辐射能量时同一距离上功率密度的比值。
线极化波：当这两种分量的相位相同时(或相差180°)，则合成电场为线极化且始终在同一平面，称为线极化波。
雷达截面：假设散射粒子向四周作球面波形式的各向同性散射，并以符号σ表示总散射功率与入射波能流密度之比，即雷达截面雷达反射率因子：单位体积中降水粒子直径6次方的总和。
分贝(dB) 晴空回波：雷达在大气中的无云区，或由不可能被探测到的很小粒子所组成的云区内探测到的回波称为晴空回波。
折射指数：真空中光速与空气中光速的比值。
等效地球半径：设想地球半径加大到某一数值Rm’时，使得Rm’为半径的球面上沿直线传播的超短波的最大探测距离和真实地球表回上沿折射曲线轨道传播的最大深测距离相同，则Rm’就称为等效地球半径。
等射束高度图：等射束高度图就是在一定折射条件下，测站四周出于地物阻挡，绘制出各个方向上、各种斜距下波束中心轴线能够到达的最低高度等值线图。
多普勒效应：由于波源和接收者之间存在着相互运动而造成接收者接收到的频率与波源发出的频率之间发生变化。
多普勒两难：由于最大不模糊距离Rmax与脉冲从夫频率PRF成反比，而最大不模糊速度Vmax与脉冲重复频率成正比，因此不存在一个单一的脉冲重复频率PRF能够同时使Rmax与Vmax都比较大。
这通常称为“多普勒两难”。
最大不模糊速度：多普勒天气雷达能够测量的一个脉冲到下一个脉冲的最大相移的上限是1800（π），与1800脉冲对相移所对应的目标物径向速度值称为最大不模糊速度。
距离折叠：指雷达确定的目标物方位是正确的,但距离是错误(模糊)的。
当目标物位于雷达的最大不模糊距离（Rmax）之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们形象地称之为‘距离折叠’。