(完整版)雷达系统原理框图及编程思想
雷达原理第3章
第3章雷达接收机
发射脉冲 噪声
被噪声淹 没的信号
图3.3 显示器上所见到的信号与噪声
第3章雷达接收机
目前, 超外差式雷达接收机的灵敏度一般约为(10-12~10-14)W, 保证这个灵敏度所需增益约为106~108(120 dB~160 dB), 这一增 益主要由中频放大器来完成。
第3章雷达接收机
2. 接收机的工作频带宽度
接收机的工作频带宽度表示接收机的瞬时工作频率范围。 在复杂的电子对抗和干扰环境中, 要求雷达发射机和接收机具有 较宽的工作带宽, 例如频率捷变雷达要求接收机的工作频带宽度 为(10~20)%。接收机的工作频带宽度主要决定于高频部件(馈线 系统、高频放大器和本机振荡器)的性能。 需要指出, 接收机的 工作频带较宽时, 必须选择较高的中频, 以减少混频器输出的寄 生响应对接收机性能的影响。
在图3.2中, 灵敏度时间增益控制(STC)使接收机的增益在发 射机发射之后, 按R-4规律随时间而增加, 以避免近距离的强回波 使接收机过载饱和。灵敏度时间控制又称为近程增益控制, 可以 加到高频放大器和前置中频放大器中。自动增益控制(AGC)是 一种反馈技术, 用来自动调整接收机的增益, 以便在雷达系统跟 踪环路中保持适当的增益范围。
un2 4kTRB
(3.2.1)
第3章雷达接收机
式中，k为玻尔兹曼常数, k=1.38×10-23J/K; T为电阻温度, 以绝对 温度(K)计量, 对于室温17℃, T=T0=290K; R为电阻的阻值; Bn为 测试设备的通带。
雷达基本工作原理课件-新版.ppt
微波传输线 发射脉冲
发射机
T/R 触发器
天线 回波
接收机
电源
船电
显示器
Fig1-2 (2)
回波 船首线 方位
精品
T/R
Receiver
Transmitter
第二节 雷达的基本组成、作用
一、基本组成七部分及作用：
1、定时器（触发电路、同步电路等）： 是雷达的指挥中心，产生周期性的窄脉冲——触发脉冲 送：1）发射机：控制发射开始 2）接收机：控制近距离增益 3）显示器：控制计时开始
船舶导航雷达
精品
第一章 雷达基本工作原理
引言
Radar —Radio detection and ranging
—无线电探测和测距
雷达：发射微波并接收目标反射回波，对目标进行探测 和测定目标信息
现代雷达 IBS的重要组成部分 定位、导航、避碰
主要传感器
精品
雷达 罗经 计程仪 GNSS AIS ECDIS
二、船用雷达单元构成：
1、三单元雷达： 收发机（触发电路、发射机、接收机、收发开关） 显示器、天线、中频电源
2、二单元雷达： 天线收发机、显示器、精中品频电源
荧光屏的单位长度：在不同量程代表不同的距离
二. 雷达测方位原理
1、利用收发定向天线 ，只向一个方向发射雷达波且 只接收此方向上的目标的反射回波
2、天线旋转依次向四周发射雷达波，则可探知周围 物标的方位——天线的精品方向即目标的方向
触发器
天线
方位与 船首线
收发机 回波
显示器
ARPA
Fig1-2(1)
第二节 雷达的基本组成、作用
5、接收机：超外差式，将微弱回波信号放大千万倍以符合
雷达原理及测试方法
雷达原理及测试方案1雷达组成和测量原理雷达(Radar)是RadioDetectionandRanging的缩写，原意“无线电探测和测距”，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，而且还包括测量目标速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。
1.1雷达组成1.2雷达测量原理1)目标斜距的测量图3雷达接收时域波形在雷达系统测试中需要测试雷达到目标的距离和目标速度，雷达到目标的距离是由电磁波从发射到接收所需的时间来确定，雷达接收波形参见图3，雷达到达目标的距离R为：R＝0.5×c×tr式（2）式中c=3×108m/s，tr为来回传播时间2)目标角位置的测量目标角指方位角或仰角，这两个角位置基本上是利用天线的方向性来实现。
雷达天线将电磁能汇集在窄波束内，当天线对准目标时，回波信号最强。
回波的角位置还可以用测量两个分离接收天线收到信号的相位差来决定。
3)4)max t e min式中Pt 为发射机功率，G为天线增益，Ae为天线有效接收面积，σ为雷达回波功率截面积，Smin为雷达最小可探测信号。
雷达方程可以正确反映雷达各参数对其检测能力影响的程度，不能充分反映实际雷达的性能。
因为许多影响作用距离的环境和实际因素在方程中没有包括。
1.4雷达分类军用雷达主要分类：不能满足复杂雷达信号测试需求。
更为重要的是，雷达在实际工作过程中接收到的信号并不是纯净的发射回波，它包含各种杂波和多普勒效应，特别是在地形复杂或海面各种时，接收机接收到的杂波比需要探测的物体回波大的多，而这一切目前没有通用测量设备来生成雷达接收机所接收到的实际波形。
因此各个雷达研制单位投入大量人力、物力研制各种雷达模拟器，但这些模拟器往往受各种设计因素影响，只是实际雷达波形的简化，并只考虑到典型的应用，对复杂的应用环境无法模拟。
这样无法及时发现雷达研制和使用过程中问题和隐患。
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。
雷达原理与系统知识要点总结(必修)
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。
2、雷达面临的四大威胁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的含意和作用第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；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，相参M~M倍。
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。
(完整版)雷达组成及原理.doc
雷达的组成及其原理课程名称：现代阵列并行信号处理技术姓名：杜凯洋学号： 2015010904025教师：王文钦教授一．简介雷达（ Radar，即 radio detecting and ranging），意为无线电搜索和测距。
它是运用各种无线电定位方法，探测、识别各种目标，测定目标坐标和其它情报的装置。
在现代军事和生产中，雷达的作用越来越显示其重要性，特别是第二次世界大战，英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战，使雷达的重要性显露的非常清楚。
雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。
其中，天线是雷达实现大空域、多功能、多目标的技术关键之一；信号处理器是雷达具有多功能能力的核心组件之雷达种类很多，可按多种方法分类：（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。
（2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。
（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。
（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。
（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。
二.雷达的组成（一）概述1、天线：辐射能量和接收回波（单基地脉冲雷达），（天线形状，波束形状，扫描方式）。
2、收发开关：收发隔离。
3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器），功率放大式（如主振放大式），（稳定，产生复杂波形，可相参处理）。
4、接收机：超外差，高频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。
（接收机部分也进行一些信号处理，如匹配滤波等），接收机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒处理则采用相位检波器。
5、信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号，通常在检测判决之前完成（ MTI，多普勒滤波器组，脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完成。
6、显示器（终端）：原始视频，或经过处理的信息。
7、同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式）才有）。
雷达系统工作原理详解
雷达系统工作原理详解雷达（Radar）是一种利用电磁波进行目标探测和测距的技术。
雷达系统由发射器、接收器、天线系统以及信号处理器组成，它能够探测、跟踪和识别远距离目标，广泛应用于军事、航空、气象等领域。
本文将详细介绍雷达系统的工作原理。
一、雷达系统的基本原理雷达的工作原理基于电磁波的特性和相对论的时差测量原理。
雷达系统通过发射一束脉冲电磁波，并接收反射回来的波束，通过计算往返时间和电磁波的速度，就可以计算出目标距离。
1. 发射器雷达系统的发射器负责产生高频率的电磁波，并将其转化为脉冲信号。
发射器通常采用放大器和脉冲发生器的组合，通过调节脉冲宽度和重复频率，可以控制雷达系统的探测范围和分辨率。
2. 天线系统雷达系统的天线系统用于发射和接收电磁波。
发射时，天线将电磁波以指定的方向发送出去；接收时，天线会捕捉目标反射回来的信号，并将其传输到接收器。
天线的设计和构造很重要，它决定了雷达系统的发射功率、辐射方向以及接收信号的灵敏度。
3. 接收器雷达系统的接收器负责接收和放大由目标反射回来的信号。
接收器通常包括前置放大器、带通滤波器和检波器等组件，用于提取和放大目标信号，并将其转化为与目标距离成正比的电压或距离相关的数字信号。
4. 信号处理器雷达系统的信号处理器负责对接收到的信号进行处理和分析。
它会对信号进行滤波、降噪、时域和频域分析等操作，以提取目标的特征信息。
信号处理器还可以将目标信号与之前的雷达图像进行比对，从而实现目标的识别和跟踪。
二、雷达系统的探测原理雷达系统利用电磁波与目标的相互作用实现目标的探测和测距。
雷达发送的电磁波遇到目标时，会被目标反射、散射或折射。
根据反射的特点，可以得到以下几种雷达探测原理。
1. 相干雷达相干雷达利用目标对电磁波的散射和反射特性进行探测。
当电磁波与目标相互作用时，会引起电磁波的散射，目标散射回来的波束会被接收器接收到。
通过分析接收到的波束，可以确定目标的位置、速度以及形状等信息。
雷达基本工作原理ppt课件
工作波长越短，天线水平波束宽度越窄，方位分辨率和测方位进 度越高
4 抗杂波干扰能力的关系
工作波长越短，雨雪海浪等对雷达波德反射越强，干扰越大
29
5.2 脉冲宽度对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
脉冲宽度越大，能量越大，作用距离越大
2 对最小作用距离的关系
固定距标圈 荧光屏边缘
10
1.4 雷达的测距与测向原理
1. 雷达测距原理 Δ t: 往返于天线与目标的时间, C: 电磁波在空间传播速度3×108m/s。
R
=
1 C
×Δ
t
2
2. 雷达测向原理 借助于定向天线 － 扫描.
11
2 雷达基本组成
微波传输线 发射脉冲
发射机
天线
回波 T/R
触发器
接收机
电源
测 (2)
无视线限制
测量目标参数 距离，方位，速度，航向...
导航 (1) 避碰
(2) 定位
7
雷达/ARPA, ECDIS, GPS/DGPS和自动舵构成的自动 船桥系统是未来主要的导航系统
8
1.3雷达考核内容
雷达结构及其工作原理 雷达影像失真的特点及其产生原因 影响雷达正常观测的诸要素 雷达测距/测方位 雷达定位与导航 雷达航标
28
5.1 工作波长对使用性能影响
1 对最大作用距离的影响
正常天气观测较小的物标时，3cm雷达的rmax要比10cm的大 雨雪天，则10cm雷达的rmax要比3cm雷达的大得多
2 对距离分辨率和测距精度的关系
工作波长越短，脉冲前沿越短，测距精度高；脉冲前沿越短，有 利于缩短脉冲宽度，提高距离分辨率
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
雷达系统原理框图及编程思想
图1 雷达系统原理图
1、回波信号
回波信号由目标回波（动目标），地物杂波（静目标），及系统高斯白噪声组成。
线性调频信号：x=rect(t/mk)exp(jπkt²) (k=B/mk)
目标回波：y＝rect(t/mk)*exp(j*2*pi*((f1+k*t/2).*t+fd*i*T))
地物杂波（静目标）：y＝rect(t/mk)*exp(j*2*pi*((f1+k*t/2).*t))
系统噪声（高斯白噪声）：z＝0.2*randn(1,N)。
参数：
载频f0＝30MHz，线性调频信号带宽B＝4MHz，脉宽mk＝5us，周期Tr＝30us；多普勒频移fd＝1000，选取回波数：n＝5
其波形如图：
图2 回波
2、高放
高放采用50阶FIR滤波器，中心频率为30MHz，通带为20MHz。
高放后的波形图：
图3 高放后时域频域图形
3、混频＋中放
混频的参考频率为20MHz
中放采用50阶FIR滤波器，中心频率为10MHz，通带为4MHz。
图4 混频＋中放后时域频域图形
4、相干检波
参考源的时钟频率f0=10MHz;
I 路：I=0.5*X*cos(Φ(t))；Q路：Q=0.5*X*sin(Φ(t))；
原理图：
中放之后
的信号
sin2πf0t
cos2πf0t LDF
LDF
I路
Q路
波形图：
图5 相位检波后I、Q两路时域图
5、A/D转换
采样频率为5MHz。
x0=(Vmax/2ª)*int{xi*2ª / Vmax };其中，a为AD位数
图6 AD采样后后I、Q两路时域图
6、脉冲压缩
采用发射信号作为匹配滤波。
匹配滤波的脉冲响应：
H(k)=X*(k)exp(-j2πkN), k=0,1,2…N
线性调频信号：
x(n)=rect(n/N)exp(jπkn²) (k=B/tao);
图7 脉冲压缩时域图8、MTI
MTI采用一次对消：
y(n)=x(n)-x(n-1); n=1,2,3…N
图8 MTI
9、取模＋积累
对20个回波信号取模并积累,此处是视频相参积累，y(n)= |∑x(n)| n=1,2, 3…N
图9 取模加积累10、CFAR（恒虚警检测）
恒虚警处理时利用的是前8后8的处理方法。
这里设p＝0.0001 则由⎰∞
=
η
dx x
p
p
f
)
(式得到检测电平η =4.29
对数运算
N/2N/2
X0
(N/2)∑Xi(N/2)∑Xi
选大
反对数运算
输出
输入
＋
—
图10 CFAR。