雷达技术 第四章 雷达终端12-14
雷达终端
雷达图像的展开实际上就是图像放大，其目的是为了观察图像的细节，提高分辨率，从而提高目标的坐标录取精度。有两种情况：实现起来比较简单；一种是对远区目标图像的展开，称为偏心展开偏心展开的实现可以通过将扫描起点偏离到屏幕中心以外的某一确定点来实现，也可以根据所观察的目标图像维中心将画面展开，后者更符合人们的观察习惯且容易实现。（远区和近区的标准是什么？）
对近区目标，简单提高扫描产生器的时钟频率、提高扫描速度就可以实现器放大效果。
现代雷达显示系统图形显示和数字计算机以有机的融为一体，能够实现雷达回波图像复杂运算和处理，并且能够提供显示图像信息的记录存储及打印输出。
数字式显示系统主要有两种形式，及计算机图形显示系统和智能图形显示系统。差别在于智能图形显示系统包含了一个显示（图形）处理单元，改图形处理器是针对图像处理而优化设计的，除了完成常规的运算外，还就有更强大的图形处理功能，能够实现显示图像的叠加、放大、缩小、移动、旋转、开窗、渲染等复杂操作。
雷达原理_第四章-雷达终端
点的水平偏移量表示目标的斜距，光点的垂直偏转幅度表
示目标回波的强度。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
A型显示器为直线扫描, 扫描线起点与发射脉冲同步, 扫描线长度与雷达距离量程相对应, 主波与回波之间的扫
描线长代表目标的斜距。
主波 回波
A型显示器
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
J型显示器是圆周扫描, 它与A型显示器相似, 所不同的
上次作业
1、 某雷达接收机噪声系数为 6dB， 接收机带宽为 1.8MHz， 求其临界灵敏度。 解：临界灵敏度：
Si min 114.dBm 6 10lg1.8 105.45dBm
2、某雷达发射矩形脉冲宽度 3μ s，接收机采用矩形频率 特性匹配滤波，系统组成和参数如下图，求：接收机总 噪声系数，当天线噪声温度为 380°k 、M=3dB 时的接 收机灵敏度。
1. A型显示器 2. A/R型显示器
4.2 距 离 显 示 器
1. A型显示器 （1）A显画面及 示波管
发射脉 冲
近区地 物回波
A型显示器的典型 画面如图4.5所示, 画面 上有发射脉冲(又称主 波)、近区地物回波和 目标回波, 还有距离刻 度, 这个刻度可以是电 子式的, 也可以是机械 刻度尺。
上次作业
5、什么叫做自动频率控制？借助图 1 简述 AFC 工作原理。
调幅波输入 混频器 中频 放大器 包络 检波器 至低放
压控 振荡器
直流 放大器
低通 滤波器
限幅 鉴频器
AFC
答：自动频率控制：能自动地调整其输出的控制电压，以微调本 机振荡频率，使两者的差频稳定在额定中频附近的自频调系统。 工作原理：由于限幅鉴频器的中心频率调在规定的中频上，鉴频 器就可以将偏离于中频的频差变换成电压，该电压经低通滤波器 和直流放大器后作用于压控振荡器，压控振荡器的振荡频率发生 变化，使偏离于中频的频率误差减小。
雷达系统课后习题和答案
雷达系统课后习题和答案雷达原理习题集第一章1-1.已知脉冲雷达中心频率＝3000MHz，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs，回波信号的频率为3000.01MHz，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。
1-2.已知某雷达对σ= 的大型歼击机最大探测距离为100Km，a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到，此时的最大探测距离为多少？b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km最大探测距离，并将发射功率提高到10倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？1-3. 画出p5图1.5中同步器、调制器、发射机高放、接收机高放和混频、中放输出信号的基本波形和时间关系。
第二章2-1. 某雷达发射机峰值功率为800KW，矩形脉冲宽度为3μs，脉冲重复频率为1000Hz，求该发射机的平均功率和工作比2-2. 在什么情况下选用主振放大式发射机？在什么情况下选用单级振荡式发射机？2-3. 用带宽为10Hz的测试设备测得某发射机在距主频1KHz处的分布型寄生输出功率为10μW，信号功率为100mW，求该发射机在距主频1KHz处的频谱纯度。
2-4. 阐述p44图2.18中和p47图2.23中、的作用，在p45图2.21中若去掉后还能否正常工作？2-5. 某刚性开关调制器如图，试画出储能元件C的充放电电路和①~⑤点的时间波形2-6. 某人工长线如图，开关接通前已充电压10V，试画出该人工长线放电时（开关接通）在负载上产生的近似波形，求出其脉冲宽度L=25μh，C=100pF，=500Ω2.7. 某软性开关调制器如图，已知重复频率为2000Hz，C=1000pF，脉冲变压器匝数比为1：2，磁控管等效电阻=670Ω，试画出充放电等效电路和①~⑤点的时间波形。
若重复频率改为1000Hz，电路可做哪些修改？2.8．某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器，已知=120KV，Eg=70V，=100pF，充放电电流I=80A，试画出a,b,c三点的电压波形及电容的充电电流波形与时间关系图。
民用机场多普勒天气雷达系统技术规范
中国民用航空局空管行业管理办公室编 号：AP-117-TM-2012-02部门代号：TM日 期：2012年11月5日关于下发《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》的通知民航各地区管理局、监管局，各地区空管局、空管分局（站），各机场公司,各运输（通用）航空公司，飞行学院：为了规范民用机场多普勒天气雷达的建设和运行，我办组织制定了《民用机场多普勒天气雷达系统技术规范》，现下发你们，请遵照执行。
民航局空管办二〇一二年十一月五日1目 录第一章总则 (3)第二章系统构成 (3)第三章总体要求 (3)第四章系统功能 (4)第一节一般规定 (4)第二节产品 (5)第三节显示 (7)第五章系统性能 (7)第一节整体性能 (7)第二节各子系统性能 (8)第六章环境适应性 (11)第七章附则 (12)附录一天气雷达图像回波强度彩色色标 (13)附录二雷达生成数据及产品文件格式 (14)2民用机场多普勒天气雷达系统技术规范第一章总则第一条为了规范民用机场多普勒天气雷达系统的建设和运行，依据《中国民用航空气象工作规则》制定本技术规范。
第二条本规范适用于中华人民共和国境内民用机场和军民合用机场民用部分（以下简称民用机场）机场多普勒天气雷达系统的建设和运行。
第三条民用机场多普勒天气雷达系统的构成、总体要求、功能、性能和环境适应性等技术要求应当符合本规范。
第二章系统构成第四条多普勒天气雷达系统主要由天线罩、天线、伺服驱动、发射机、接收机、信号处理器、内设监控、数据处理、数据传输、用户终端、供配电、防雷设施等硬件和相关的系统软件、应用软件构成。
第五条多普勒天气雷达系统按照工作频段分为X波段、C波段和S波段三种。
第六条多普勒天气雷达系统用户终端包括：预报用户终端、其它用户终端（包括观测用户、空中交通服务部门、机场运行管理部门和航空运营人等用户）和系统监控终端等。
第三章总体要求第七条多普勒天气雷达系统应当采用全相干体制。
第八条多普勒天气雷达系统天线罩应当采用刚性结构，应当具有良好的抗风、防水、防潮、防腐蚀能力，应当具有良好的罩内通风及便于维护的照明环境。
第四章雷达新技术(3)
聚束SAR计算机模拟
完全区分
像
载频：200MHz 带宽 120MHz 带宽： 120MH SA长度：800米
14
距离向 剖面 方位向 剖面
谱
点目标响应 三维显示 维显示
目标8，9间距：距离向 3米，方位向 1.5米 分辨率：距离向1.25米，方位向 1米
15
条带SAR和聚束SAR成像规律：
距离向上的分辨率由雷达信号带宽决定，信号带宽越宽则距 离向分辨率越高； 方位向上的分辨率由合成孔径的长度决定，雷达的合成孔径 越长则方位向分辨率越高； 条带SAR的合成孔径长度由雷达天线的波束角决定，而聚束 SAR的合成孔径长度由观测角决定； 条带SAR由于合成孔径较短，距离向和方位向上的耦合比较 小，因而能够易于在两个方向上分别进行处理；聚束SAR由于 两个方向上耦合较大 两方向不易分解 因而利用极坐标算法 两个方向上耦合较大，两方向不易分解，因而利用极坐标算法 进行处理比较精确。
信号带宽决定 观测角决定
n
2、方位向的傅立叶变换：
2 2 S ( , k y ) P( ) I n ( , k y )exp j 4k k y xn jk y yn
目标响应可近似分解为两方向sinc函数：
By y Bx x sinc sinc 2 2
(1)
其关于时间 t 的傅立叶变换为：
s ( , ) P ( )
P ( )
y y
x
x
2 f ( x, y ) exp j 2k ( x Rg cos ) 2 ( y Rg sin ) 2 Z h dxdy f ( x, y )g * ( , | x, y ) dxdy y
雷达技术
浅谈雷达技术摘要：雷达具有发现目标距离远，测定目标坐标速度快，能全天候使用等特点。
因此在警戒、引导、武器控制、侦察、航行保障、气象观察、敌我识别等方面获得广泛应用，成为现代战争中的一种重要电子技术装备。
所以，雷达性能的好坏将不可避免的影响战争的胜负。
关键词：雷达战争军事应用一、雷达的概念“雷达”原意是无线电探测和测距。
利用电磁波探测目标的电子设备。
发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
二、雷达的组成与功用各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。
还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，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，不论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，差别在于它们各自的频率和波长不同。
其原理是雷达设备的发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碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。
测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。
测量仰角靠窄的仰角波束测量。
根据仰角和距离就能计算出目标高度。
测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。
雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。
从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。
当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。
雷达技术 第四章 雷达终端12-14
(3)波形图
(2)R显
m ' 5m 1cm / km Rm ' 80 70 10km VxR S x l ' S x Rm ' m ' 100V T ' 2 Rm ' c 20k / c 1/15ms
25 25
4.3 距 离 显 示 器
A显 30cm, 150km, 1ms, 300V R显 10cm, 10km, 1/15ms, 100V
11
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
3 .高度显示器（ E式显示器） 显示雷达目标的斜距和高度（仰角）两个坐标, 是二维显示器 横坐标表示距离, 纵坐标表示仰角或高度
仰角 高度
距离
距离
12
图 4.4 高度显示器的两种型式
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
4. 情况显示器和综合显示器 随着防空系统和航空管制系统要求的提高及数字技术在雷 达中的广泛应用, 出现了由计算机和微处理机控制的情况显示器 和综合显示器。 情况显示器和综合显示器是在数字式平面位置显示器上提 供一幅空中态势的综合图像, 并可在综合图像之上叠加目标图像。 目标图像为一次信息, 综合图像为二次显示信息, 包括表格数据、 特征符号和地图背景, 例如河流、 跑道、 桥梁及建筑物等。
目标状态的显示可视化图41雷达终端的典型组成自接收机点迹录取数据处理轴角编码显示系统自天线一次信息距离角度位置二次信息航迹类别态势等实现对来自接收机或信号处理机的雷达目标回波的确认并提取位置和速度信息完成目标数据的关联航迹处理数据滤波等功能实现目标的连续跟踪完成天线瞬时指向角的提取及其坐标系转换完成目标的位置运动状态特征参数及空情态势等信息的显示41概述按坐标展现形式
《雷达新技术》课件
雷达系统中的数字信号处理技术
信号滤波
数字信号处理技术可以对雷达信 号进行滤波，提升信号质量。
信号调制
脉冲压缩
数字信号处理技术可以对雷达信 号进行调制，提高信号传输效率。
数字信号处理技术可以实现脉冲 压缩，提升雷达分辨率。
雷达波束形成技术的发展现状
1
机械波束形成
传统的机械波束形成技术。
卫星雷达技术及其应用
遥感应用
卫星雷达用于地质勘探、农 业重要的气象信 息，用于天气预报和灾害预 警。
海洋监测
卫星雷达用于海洋监测和航 海安全等应用。
《雷达新技术》PPT课件
雷达是一项重要的技术，它可以用于监测和探测物体。本课件将介绍雷达新 技术的背景和概述，以及雷达技术的发展趋势。
传统雷达技术对比
回波信号分析
传统雷达技术通过分析回波信号提取目标信息。
目标探测和跟踪
传统雷达技术用于目标的探测和跟踪。
天气影响
传统雷达技术容易受天气影响。
分辨率有限
合成孔径雷达
合成孔径雷达成像技术的发展和 应用。
逆合成孔径雷达
逆合成孔径雷达成像技术的原理 和发展。
雷达数据处理中机器学习的应用和前景
1
数据预处理
机器学习可以用于雷达数据的预处理，
目标检测
2
提高数据质量。
机器学习算法可以实现目标的自动检测
和识别。
3
故障诊断
机器学习可以用于雷达系统的故障诊断 和预测。
相控阵波束形成
2
相控阵技术的发展和应用。
3
自适应波束形成
自适应波束形成技术的研究进展。
毫米波雷达技术的原理和应用
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4.2 雷达显示器的类型及质量指标
4.2.1 显示器的主要类型 根据完成的任务可分为: • 距离显示器（A，A/R，J）、 • 平面位置显示器（P，B）、 • 高度显示器（E）
6
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
1. 距离显示器 距离显示器显示目标的斜距坐标, 它是一维空间显示器, 用光点在荧光屏上偏转的振幅来表示目标回波的大小, 所以又称为偏转调制显示器。
HY ＝ Kt cos H＝ Kt
扫掠线方向
HX ＝ Kt sin
图4.13 径向磁场的合成
31
4.4 平面位置显示器
HX (iX )
0 重复周期
t
HY (iY )
A型显示器大多数采用静电偏转示波管。 “老式的显示器” 要使电子束从左到右均匀扫掠, 在X(左)X(右)偏转板上应加 入电压相反的锯齿电压波。 回波信号(正电压)加在Y(上)偏转板上。由于回波滞后主波 时间tR与线性锯齿波电压振幅成正比, 所以, 显示器上回波迟后 主波的水平距离与目标的斜距成正比。 距离刻度加在Y(下)偏转板上。刻度脉冲与回波极性相同， 显示屏幕上显示反转的图像。
4.3 距 离 显 示 器
距离显示器的参数： 扫掠线长 l cm 锯齿电压幅度 Vx V 偏转灵敏度 Sx cm/V l=SxVx 正程时间T ms 量程 Rm km Rm=CT/2 标尺系数 m=Rm/l km/cm
单位刻度距离
20
刻度 时间间隔
4.3 距 离 显 示 器
扫掠线长l=SxVx 量程Rm=CT/2 正程时间T
4
4.1 概述
随机扫描显示器显示图形时，电子束的移动方式是随机的, 电子束可以在任意方向上自由移动，按照显示命令用画线 的方式绘出图形，因此也称矢量显示器。
4.6节
光栅扫描显示器显示图形时，电子束依照固定的扫描线和 规定的扫描顺序进行扫描。 4.7节
随机扫描显示器依靠显示文件对屏幕图形进行刷新； 光栅扫描显示器则依靠帧缓存实现对屏幕图形的刷新。
P显（偏心P显）：极坐标， 雷达位置为坐标原点（可与圆心重合）， 半径方向表示距离 与参考方向的夹角表示方位 B显：直角坐标， 横坐标表示方位，纵坐标表示距离。 注意：偏心P显和B显，通常方位角无法取为整个360°, 只是雷 达所监视的一个较小的角度范围。
10
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
这种是什么显示器？ 偏心P显
11
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
3 .高度显示器（ E式显示器） 显示雷达目标的斜距和高度（仰角）两个坐标, 是二维显示器 横坐标表示距离, 纵坐标表示仰角或高度
仰角 高度
距离
距离
12
图 4.4 高度显示器的两种型式
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
4. 情况显示器和综合显示器 随着防空系统和航空管制系统要求的提高及数字技术在雷 达中的广泛应用, 出现了由计算机和微处理机控制的情况显示器 和综合显示器。 情况显示器和综合显示器是在数字式平面位置显示器上提 供一幅空中态势的综合图像, 并可在综合图像之上叠加目标图像。 目标图像为一次信息, 综合图像为二次显示信息, 包括表格数据、 特征符号和地图背景, 例如河流、 跑道、 桥梁及建筑物等。
4.4 平面位置显示器
1，动圈式平面位置显示器 方位扫掠依靠偏转线圈与天线同步旋转完成，需要传动机 构和随动系统。 距离扫掠速度>>方位扫掠速度 圈：产生变化的磁场的线圈 扫掠线长 l cm 偏转灵敏度 Sr cm/A 正程时间T ms 标尺系数 m=Rm/l km/cm
29
锯齿电流幅度 Ir A l=SxVx 量程 Rm km Rm=CT/2
4.4 平面位置显示器
1，动圈式平面位置显示器 电子方位刻度是在荧光屏上产生一系列等方位角的径向亮线。 依靠旋转码盘和光电二极管电路，在天线每转一特定角度Δθ 时, 就产生一个方波在示波管栅极或阴极上，在荧光屏上形 成一条方位上的亮线。
距离扫描 0 天线转角 0 2 3 4 t
目标1
120°
方位扫掠：距离扫掠与天线同步旋转。
150° 180°
B显：直角坐标系的平面显示器，2维的A显。
27
4.4 平面位置显示器
按方位扫描方式进行分类： 1，动圈式平面位置显示器 距离扫掠依靠锯齿电流产生线性增强的磁场，磁偏转 电子束偏转⊥磁场方向 电流从零开始增加, 则光点便自屏的中心向外作径向扫掠。
18
4.3 距 离 显 示 器
Y上
X 扫描 回波 探测脉冲 重复周期
X右 X左
刻度 X 扫 描
锯齿波 工作 期 辉亮 停止期 匿 影 辉亮信号 距离刻度 移动距标
Y下 阳极 辉亮
移动距标
回波信号
阳>阴极 电子枪发射电子
阴极 电子枪
(a )
主波
(b )
回波
19
图 4.6 A型显示器各极波形及时间对应关系
思考：以上图中所示为三种静电偏转示波管的偏转电压，那么 对应的扫掠线长的关系？ 量程的关系？ 绿色=黑色=2红色 红色=黑色=2绿色
21
4.3 距 离 显 示 器
2. A型显示器的组成 1) 扫掠形成电路（X）：主要由方波产生器、 锯齿电压形 成电路和差分放大器组成。扫掠形成电路形成锯齿扫掠电压波, 加在X偏转板上, 控制电子束从左到右扫掠。 2) 视频放大电路（Y）： 把接收机检波器输出的信号放大 到显示器Y偏转板上所需要的电平。 3) 距标形成电路（阴阳极）： 其包括固定距离刻度和移 动距标的产生电路。固定距离刻度电路由振铃电路、限幅放大 器和刻度形成电路组成。
3
完成天线瞬时指向角的 提取及其坐标系转换
图4.1 雷达终端的典型组成 状态、特征参数及空情
4.1 概述
终端显示器的分类 • 按坐标展现形式： 通常分为极坐标和直角坐标两种方式。 • 按显示的坐标参数数量： 可分为一维显示和二维显示。 • 按雷达终端显示器件： 阴极射线管（CRT）和平板显示器件（液晶LCD等） • 按扫描工作方式： 直线扫描方式、径向扫描方式、圆周扫描方式 随机扫描方式、光栅扫描方式等。
8
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
2. 平面显示器 (P显，Position) 显示雷达目标的斜距和方位两个坐标, 是二维显示器。 用平面上的亮点位置表示目标的坐标, 属亮度调制显示器
正北
方位 距离
距 离 方位
距离
位 方 角
P显
偏心P显 图 4.3 三种平面位置显示器画面
B 型 方位
9
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
30
距离扫掠和方位刻度的时间关系
4.4 平面位置显示器
2，定圈式平面位置显示器 距离扫掠依靠变化的电流产生的磁场，磁偏转 方位扫掠的扫掠线转动是依靠在相互垂直的X和Y偏转线圈加 入变化的电流，从而产生旋转式径向扫掠磁场来实现的。 磁偏转线圈不产生机械转动。 Hx=Kt sin θ Hy=Kt cos θ
22
4.3 距 离 显 示 器
触发 脉冲
方 波 产生器
锯齿电压 形成电路
差 分 放大器
振铃 电路
限幅 放大
刻度 形成
视 频 放大器
移动距 标形成
辉亮 放大
回波 信号
图 4.7 A型显示器的组成方框图
23
4.3 距 离 显 示 器
例题：已知距离显示器中单枪静电偏转示波管的偏转灵 敏度为10V/cm，显示器量程对应的扫掠线长为30cm，标尺 系数为0.2cm/km。现保证全量程测量，采用A/R型显示器， 并将70~80km的一段标尺系数扩大5倍。 求： （1）A显的量程Rm，正程时间T，锯齿电压VXA； （2）R显的量程Rm’，正程时间T’，锯齿电压VXR； （3）画出X偏转板，电子枪栅极辉亮信号，阴极移动距标 信号的波形；
2
4.1 概述
实现对来自接收机或 信号处理机的雷达目 标回波的确认，并提 取位置和速度信息 自接收机 完成目标数据的关联、 航迹处理、数据滤波 等功能，实现目标的 连续跟踪
点迹录取
一次信息（距离、 角度、位置）
数据处理
二次示系统
完成目标的位置、运动 态势等信息的显示
(3)波形图
(2)R显
m ' 5m 1cm / km Rm ' 80 70 10km VxR S x l ' S x Rm ' m ' 100V T ' 2 Rm ' c 20k / c 1/15ms
25 25
4.3 距 离 显 示 器
A显 30cm, 150km, 1ms, 300V R显 10cm, 10km, 1/15ms, 100V
26
4.4 平面位置显示器
平面位置显示器画面特点（以极坐标P显为例） 以极坐标的方式表示目标的斜距和方位 原点表示雷达所在地； 距离刻度：等间隔的同心圆； 角度刻度：等角度间隔的辐射线；
300° 330° 0° 30° 60°
目标3
近区地物 回波
270°
90°
距离扫掠：从中心点半径向外扫掠；
240° 210° 目标2
对比度 图像亮度 背景亮度 100% 背景亮度
15
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
4.2.2 显示器的质量指标 5) 图像重显频率： 图像的刷新速度要高于人眼的视觉暂留时间， 显示的画面才连续，不闪烁。 一般要求达到20~30次每秒。 6) 显示图像的失真和误差： 导致显示的时候目标位置的变形， 需要进行校正。 7) 其他：体积、 重量、环境条件、电源电压及功耗等要求。
13
4.2 雷达显示器的类型及质量指标
表格 V＝ 4 BF-9 2009 河流