2009312雷达原理第七章解析
雷达的工作原理
雷达的工作原理雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它通过发射无线电波并接收其反射信号来探知目标的位置、速度和其他相关信息。
雷达技术在军事、航空、航海、气象、地质勘探等领域发挥着极其重要的作用。
本文将介绍雷达的工作原理和基本组成部分。
一、雷达的基本原理雷达的工作原理基于电磁波的传播和反射。
雷达系统由三个主要部分组成：发射器、接收器和信号处理器。
1. 发射器：发射器负责产生一束电磁波并将其发射到目标区域。
雷达系统通常使用射频发射器，它能够产生高频率的无线电波。
2. 接收器：接收器接收目标区域反射回来的电磁波信号。
接收器必须具备高灵敏度和快速响应的能力，以接收微弱的反射信号。
3. 信号处理器：信号处理器用于分析接收到的电磁波信号，并从中提取目标的位置、速度和其他相关信息。
它通过比较发射的信号与接收到的反射信号之间的差异来确定目标的特征。
雷达利用电磁波在空间中传播的特性进行工作。
当雷达发射器发射出一束电磁波时，它会沿直线路径传播到目标区域，与目标物体相互作用后部分被反射回来。
接收器接收到反射回来的信号，并测量信号的时间延迟、频率变化和相位差异等参数。
通过分析这些参数，雷达可以确定目标的位置和速度。
二、雷达的工作模式雷达可以采用不同的工作模式来满足特定的需求。
常见的雷达工作模式有连续波雷达和脉冲雷达。
1. 连续波雷达：连续波雷达发送连续的射频信号，并且同时接收反射信号。
它适用于测量目标的速度和距离，但无法提供目标的细节信息。
2. 脉冲雷达：脉冲雷达发送一系列短脉冲信号，并在每个脉冲之后接收反射信号。
脉冲雷达可以提供目标的细节信息，如目标的形状、大小和材料等。
三、雷达的应用领域雷达技术在许多领域发挥着重要作用。
以下是几个常见的雷达应用领域：1. 军事应用：雷达在军事领域用于追踪、侦查和识别敌方目标。
它可以帮助军队在战场上实时掌握敌军动态，提高作战效率和精确度。
2. 航空和航海导航：雷达在航空和航海领域中用于飞行器和船只的导航和避障。
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。
雷达基础知识雷达工作原理
雷达基础学问雷达工作原理雷达的起源雷达的出现，是由于一战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。
二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地(搜寻)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后，雷达开展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高辨别率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断开展，其内涵和探究内容都在不断地拓展。
雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器开展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的实力使得战场指挥员在各种不同的搜寻/跟踪模式下对目标进展扫描，并对干扰误差进展自动修正，而且大多数的限制功能是在系统内部完成的。
自动目标识别那么可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别实力的综合雷达系统事实上已经成为了将来战场上的信息指挥中心。
雷达的组成各种雷达的具体用途和构造不尽一样，但根本形式是相同的，包括:放射机、放射天线、接收机、接收天线，处理局部以及显示器。
还有电源设备、数据录用设备、抗干扰设备等帮助设备。
雷达的工作原理雷达所起的作用和眼睛和耳朵相像，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。
事实上，不管是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差异在于它们各自的频率和波长不同。
其原理是雷达设备的放射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射遇到的电磁波;雷达天线接收此反射波，送至接收设备进展处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变更率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离原理是测量放射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成雷达与目标的精确距离。
雷达原理课件
雷达原理课件雷达原理课件雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它广泛应用于军事、航空、气象等领域，为我们提供了无可替代的信息和数据。
本文将介绍雷达的原理和应用，并探讨其在现代社会中的重要性。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波的特性来实现目标的探测和测量。
它通过发射一束电磁波，然后接收并分析回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。
1. 发射电磁波雷达系统首先发射一束电磁波，通常是微波或无线电波。
这些电磁波会沿着直线传播，并在碰到目标时发生反射或散射。
2. 接收回波当发射的电磁波碰到目标时，它们会发生反射或散射，并返回雷达系统。
雷达接收器会接收到这些回波，并将其转化为电信号。
3. 分析回波接收到的电信号经过处理和分析，可以提取出目标的相关信息。
通过测量回波的时间延迟、频率变化和幅度变化等，雷达系统可以确定目标的位置、距离、速度等参数。
二、雷达的应用领域雷达技术在各个领域都有着广泛的应用，以下是几个常见的领域：1. 军事应用雷达在军事领域中起着至关重要的作用。
它可以用于目标探测、目标跟踪、导航、武器制导等方面。
雷达系统可以帮助军队实时监测敌方的动态，提供战场情报，为作战决策提供重要支持。
2. 航空导航雷达在航空领域中被广泛应用于飞行导航和空中交通管制。
它可以帮助飞行员确定飞机的位置和高度，避免与其他飞行器相撞。
雷达系统还可以监测天气变化，提供飞行安全的重要信息。
3. 气象预报雷达技术在气象领域中扮演着重要角色。
通过测量回波的强度和频率，雷达系统可以提供降水量、风速、云层高度等天气信息。
这对于气象预报和灾害预警非常关键。
4. 海洋勘测雷达在海洋领域中也有着广泛的应用。
它可以用于测量海洋表面的波浪、潮汐和海流等信息。
这对于海洋勘测、海上交通和海洋资源开发具有重要意义。
三、雷达在现代社会中的重要性雷达技术的发展和应用对于现代社会来说具有重要意义。
以下是几个方面的重要性：1. 安全保障雷达系统可以帮助保障国家的安全。
雷达原理 电子版
雷达原理电子版
雷达是一种使用电磁波检测目标物体的设备。
它的基本原理是发射一束脉冲电磁波，然后接收到被目标物体反射回来的电磁波，通过分析这些反射波的特征来确定目标的位置、速度和其他属性。
雷达的工作原理可以分为几个步骤。
首先，雷达发射器产生高频的电磁脉冲波，这些波一般是微波或者射频波。
这些电磁波会被天线发射出去，并在空间中以光速传播。
当电磁波遇到目标物体时，一部分电磁波会被目标物体吸收，另一部分则会被目标物体反射回来。
雷达接收器中的天线会接收到这些反射波，并将它们转化为电信号。
接下来，接收器会对这些电信号进行放大和滤波，以去除噪音和干扰。
然后，这些信号会被传送到信号处理器进行分析。
在信号处理器中，算法会对接收到的信号进行处理和解析，以确定目标物体的位置、速度和其他特性。
这些信息会被转化为可视化的形式，如雷达屏幕上显示的点或者图形。
总的来说，雷达通过发射和接收电磁波来探测和识别目标物体。
它的工作原理依赖于电磁波在空间中传播和被目标物体反射的特性，通过对反射波的分析来获取有关目标的信息。
这使得雷达在军事、航空、天气预报等领域有广泛的应用。
09多普勒探测原理
v −v ⎧ vh = 1 2 ⎪ ⎪ 2 cos α ⇒⎨ ⎪v = v1 + v2 ⎪ f 2sin α ⎩
——探测高度上的水平平均风速 ——探测高度上的垂直平均风速
(π − δ ) 。
同样，如果 ∆ϕ = π + δ = 2π − (π − δ ) ， 雷达相位检测器也 无法区分 π + δ 和 − (π − δ ) 。 因此，当实际相位差超过 π 时，就会产生 “速度模糊” 速度模糊 现象 。
速度模糊
速度模糊现象
多普勒雷达显示的 PPI速度渐变到最大 值后，突变为最小 值；或者渐变到最 小值后突变为最大 值。根据风速连续 性，突变线即为速 度模糊区的边界。
Vr =
∆r λ PRF = PRF × ∆r = − ∆ϕ PRT 4π
实际上，多普勒雷达可测速度为
λ PRF Vr = ± ∆ϕ 4π
(c )
射频功率放大型气象多普勒雷达框图
天线 调制器
f0 f0
f0 ± f D
接收机 混频器 中频放 大器 回波强度 显示器
发射机
f0
锁相混 频器
天线收 发开关
dϕ 4π dR ⇒ =− ⋅ λ dt dt (8.2)
dR 规定朝向天线的运动速度为正，即：v = − dt
⎫ ⎪ dϕ 4π v = ⎬⇒ λ dt ⎪ ⎭
(8.3)
dϕ 4π 2v v⇒ f = ⇒ = ω = 2π f = λ λ dt
全相干多普勒雷达基本原理
对于全相干雷达（如CINRAD，脉冲重复频率及每个脉冲信 脉冲重复频率 号的初始相位都相同），并不直接测量多普勒频移，而是利 号的初始相位 用相继返回的两个脉冲之间的相位变化，即脉冲对处理技术 相继返回的两个脉冲 来确定目标的径向速度。 第1个脉冲遇到目标物时，回波信号 (Velocity Azimuth Display)
《雷达原理》第三版(丁、耿福录制)课后下载答案
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《雷达原理》是电子工业出版社2009年出版的一本书。
这本书的作者是丁和陈建春。
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03010第三版简介《雷达原理》分为两部分：雷达主分机和测量方法。
前者包括雷达发射机、雷达接收机和雷达终端，书中描述了它们的组成、工作原理和质量指标。
后者包括经典测距、测角测速的基本原理和各种实现方式，论述了连续波、三坐标、精密跟踪等各种雷达系统的基本工作原理。
详细阐述了越来越受到重视的相控阵雷达。
在运动目标检测部分，深入讨论了从强杂波中提取运动目标信号的基本工作原理、巧妙的信号处理技术和实现方法，并介绍了动目标显示和局部放电系统的基本原理。
在高分辨率雷达部分，讨论了雷达分辨率理论、高距离分辨率信号以及成像雷达SAR和ISAR的基本工作原理。
书中还对雷达方程进行了全面论述，说明了探测距离与内外因素的相关性。
整本书较好地反映了雷达技术的现状和xx的发展。
03010第三版作品目录第一章导言1.1光线雷达传感器雷达传感器完成任务1.2雷达的基本部件1.3雷达工作频率1.4雷达的应用和发展1.5电子战和军用雷达的发展主要参考文献第二章雷达发射机2.1雷达发射机的任务和基本部件2.2雷达发射机主要质量指标2.3单级振荡器和主振荡器放大器发射器2.4固态发射器2.5脉冲调制器主要参考文献第三章雷达接收机3.1雷达接收机的组成及主要质量指标3.2接收机的噪声系数和灵敏度3.3雷达接收机的高频部分3.4本地振荡器和自动频率控制3.5接收机的动态范围和增益控制3.6滤波和接收器带宽主要参考文献第四章雷达终端显示和记录设备4.1雷达终端显示4.2距离指示器4.3平面位置指示器4.4计算机图形显示4.5雷达数据的获取4.6集成显示器介绍4.7光栅扫描雷达显示主要参考文献第5章雷达范围5.1雷达方程5.2 x小检测信号5.3通过脉冲积累提高检测性能5.4目标截面积及其波动特征5.5系统损失5.6沟通过程中各种因素的影响5.7雷达方程的几种形式主要参考文献第六章目标距离的测量6.1脉冲测距6.2调频测距6.3距离跟踪原理6.4数字自动测距仪主要参考文献第七章角度测量7.1概述7.2角度测量方法及其比较7.3天线波束扫描方法7.4三坐标雷达7.5自动角度测量的原理和方法主要参考文献第八章运动目标检测和速度测量8.1多普勒效应及其在雷达中的应用8.2运动目标显示雷达的工作原理及主要部件8.3盲速和盲相的影响及解决方法8.4回波和杂波的频谱以及运动目标显示滤波器8.5运动目标显示雷达的工作质量和质量指标8.6运动目标检测8.7自适应运动目标显示系统8.8速度测量主要参考文献第九章高分辨率雷达9.1高距离分辨率信号及其处理9.2合成孔径雷达9.3逆合成孔径雷达(ISAR) 9.4阵列天线的高角度分辨率主要参考文献。
雷达系统原理详解
雷达系统原理详解雷达技术是一种利用电磁波进行探测的高科技技术。
雷达系统通过发射并接收回波信号，可以探测目标的位置、速度和形状等信息。
本文将详细介绍雷达系统的原理。
一、雷达系统的基本原理雷达系统的基本原理可以简单概括为发射、接收及信号处理三个部分。
1. 发射：雷达系统通过发射天线向目标方向发射一束电磁波，一般使用的是射频电磁波。
发射的电磁波经过连续波、脉冲或者调频等方式进行调制，以便更好地与目标进行交互。
2. 接收：雷达系统的接收部分主要由接收天线和接收器组成。
接收天线接收到目标返回的电磁波信号，并将其转变为电信号送入接收器。
接收器负责放大、滤波、解调和信号恢复等处理，以提取有用的目标信息。
3. 信号处理：接收到的信号经过放大和滤波等处理后，进入雷达信号处理系统。
信号处理系统对信号进行分析、解调、去噪等处理，以提取出目标的位置、速度以及其他特征参数。
常见的信号处理方法包括脉冲压缩、多普勒处理等。
二、雷达系统涉及的原理知识1. 电磁波传播原理：雷达系统利用电磁波进行探测和定位，因此对电磁波的传播规律有所了解是必要的。
电磁波在空间中传播的速度约为光速，可以通过速度与时间的关系计算目标的距离。
2. 脉冲压缩原理：当雷达系统发送窄脉冲时，可以获得更高的分辨率和更好的测量精度。
脉冲压缩就是通过对接收到的回波信号进行特殊处理，使得其时域和频域的展宽减少，从而实现更好的测量效果。
3. 多普勒效应原理：当雷达系统和目标相对运动时，回波信号的频率会发生变化，即多普勒效应。
利用多普勒效应可以获取目标的速度信息。
雷达系统通过测量频率差异来计算目标的相对速度。
三、雷达系统的应用领域雷达系统在军事、航空航天、气象、海洋、交通和地质勘探等领域都有广泛的应用。
在军事领域，雷达系统可以用于目标探测、识别和跟踪，为军事作战提供重要的情报支持。
在航空航天领域，雷达系统被广泛应用于飞机的导航、导弹的制导以及航空交通管制等方面。
在气象学中，雷达系统可用于天气预测和预警，监测降水情况以及探测龙卷风等极端天气现象。
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当 12 读数误差不大时 整数部分即为N值。
(
d 13 d 12
来确定N值。 ) 除以 2 所得到商的
12
7.2 测角方法及其比较 7.2.2 振幅法测角 1.最大信号法 2.等信号法
和信t )] 2F 0 K
'
为单位误差
角产生的调制度,它表征角误差鉴别器的灵敏度。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
跟踪雷达中通常由方位角和仰角二个角度跟踪系 统,因而要将误差信号分解为方位和仰角误差两部分 , 以控制两个独立的跟踪系统。 其数学表达式为： 误差信号: uc u0m cos(st 0 ) um cos0 cos st um sin 0 sin st 方位差误差： um cos 0 u0 cos 0
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2 : : R 1.基本原理
2 2 R d sin
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题
相位差值测量不准,将差生测角误差,它们之间的关 2 系如下: d d .cos .d d d 2 d .cos
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题 2
间距大的1、3天线用来得到高精度量； 间距小的1、2天线用来解决多值性。 2 2 12 d 12 sin
13
2
d13 sin 2N
d13 12 d12 利用 13 d13 , 13 d12 12
⑴采用读数精度高的相位计。 ⑵减小值 / d 或增大 d / 。 均可提高测角精度。 增大 d / 虽然可提高测角精度,但在感兴趣的θ范围内,当加大到 一定程度时就出现多值性问题。
d /
7.2 测角方法及其比较 7.2.1 相位法测角 2.测角误差与多值性问题
三天线相位法测角解决多值性问题。判断N值，如下图：
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（1）当目标处于天线轴线方向时 ，收到的回 波是一串等幅脉冲。 （2）如果存在 时，则收到的回波是振幅受 调制的脉冲串，调制频率等于天线锥扫频率 s ， ' F 。 而调制深度 m 正比于误差角度 F 定义测角率
2 F m F
7.5.1圆锥扫描自动测角系统 1.当目标在等信号轴方向法 波束在作圆锥扫描的过程中,绕着天线旋转轴旋转, 因天线旋转轴方向是等信号轴方向,故扫描过程中这个 方向天线的增益始终不变。当天线对准目标时,接收机 输出的回波信号为一串等幅脉冲。 2.目标偏离等信号轴方向 如果目标偏离等信号轴方向,则在扫描过程中波束 最大值旋转在不同位置时,目标有时靠近有时远离天线 最大辐射方向,这使得接收的回波信号幅度也产生相应 的强弱变化。 经证明有: 输出信号近似为正弦波调制的脉冲串, 其调制频率为天线的圆锥扫描频率,调制深度取决于目 标偏离等信号轴方向的大小,而调制波的起始相位则由 目标偏离等信号轴的方向决定。
它决定了目标回波信号的强弱,设收发公用天线, 且其天线波束电压方向性函数为,则收到的信号电 压振幅为:
经过变换：
Um F ' U U 0 1 2 Cos s t 0 U 0 1 Cos s t 0 F U0
2 F ' m 定义测角率 F
为单位误差角
产生
的调制度,它表征角误差鉴别器的灵敏度。
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（
s
第七章 角度测量
第七章 角度测量
7.1 概 述
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。 由于电波沿直线传播，目标散射或反射电波 波前到达的方向，即为目标所在方向。 天线的方向性可用它的方向性函数或根据方 向性函数画出方向图表示。 雷达测角的性能可用测角范围、测角速度、 测角准确度或精度、角分辨力来衡量。 测角方法有：振幅法测角和相位法测角两类。
（3分）
差信号：
dF (t ) K[ F (k t ) F (k t )] 2 t | 0 K d
第七章 角度测量
7.5 自动测角的原理和方法
为了快速地提供目标的精确坐标值,要采 用自动测角方法。 自动测角必须要一个角误差鉴别器。当目 标的方向偏离天线轴线时,就产生一误差电压， 误差电压正比于误差角ε,其极性随偏离方向的 不同而改变。此误差电压经跟踪系统变换放大, 处理后,控制天线向减小误差角的方向运动,使 天线对准目标。 用等信号法测角时,在一个角平面内需要 两个波束。这两个波束可以交替出现(顺序波 瓣法)也可同时出现(同时波瓣法)。前一种一圆 锥扫描雷达为典型,后一种是单脉冲雷达。
第七章 角度测量
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
7.5.1圆锥扫描自动测角系统 在跟踪状态时,通常误差ε很小而满足ε<<δ,由简 单 的几何关系可以得到角的变化规律为:
cos(st 0 )
U kF ( ) kF ( cos(st 0 ))
2 2
仰角误差：
um sin 0 u0 sin 0
误差电压分解的办法是采用两个相位鉴别器。 相位鉴别器的基准电压分别为 U K COSS t 、 U K sin S t ，基准电压取自和天线头扫描电机同轴的基准电压
7.5.1圆锥扫描自动测角系统
（1）当目标处于天线轴线方向时 ，收到的回 波是一串等幅脉冲。 （2）如果存在 时，则收到的回波是振幅受 s 调制的脉冲串，调制频率等于天线锥扫频率 ， ' F m 而调制深度 正比于误差角度 。 F