雷达原理课件第5章雷达作用距离

⎢⎣ 4πλ 2 S i min
⎤4 ⎥ ⎥⎦
(5.1.8)
程的两种形式。两式中 Rmax与λ1/2分别成反比 和正比。这是因为由于
当天线面积不变、波长
λ增加时天线增益下
降，导致作用距离减
1
Rmax
=
⎡ ⎢ ⎣
Pt G 2λ2σ (4π )3 Si min
⎤4 ⎥ ⎦
小；而当天线增益不 (5.1.9) 变，波长增大时要求的
天线面积亦相应增大， 有效面积增加，其结果
是作用距离加大。
§5.2 最小可检测信号
z 最 小 可 检 测 信 号 Simin=kT0BnFn(S/N)0min, 其 中：
z Fn为接收机的噪声系数； z Bn为噪声带宽； z T0为标准室温，一般取290K； z (S/N)0min为最小输出信噪比
1：存在目标时判为有目标，这是一 种正确判断，称为发现，其概率称为发现 概率
2：存在目标时判为无目标，这是错 误判断，称为漏报，其概率称为漏报概率
3：不存在目标时判为无目标，称为 正确不发现，其概率称为正确不发现概率
4：不存在目标时判为有目标，称为 虚警，这也是错误判断，其概率称为虚警 概率
§5.3 脉冲积累 对检测性能的改善
第五章
雷达作用距离
z 第一节 雷达方程 z 第二节 最小可检测信号 z 第三节 脉冲积累对检测性能的改善 z 第四节 目标截面积及其起伏特性 z 第五节 系统损耗 z 第六节 传播过程中各种因素的影响 z 第七节 雷达方程的几种形式
§5.1 雷达方程
1
这就是雷达距离方
R max
=
⎡ ⎢
Ptσ Ar2
z 引起损耗的因素包括：波导传输损耗、接 收机失配损耗、天线波束形状损耗、 操纵 员损耗、设备工作不完善损耗。
一 射频传输损耗
雷达中采用波导作传输线时则 波导损耗指的是：连接在发射机输 出端到天线之间波导引起的损失 波导损耗包括：单位长度波导的损 耗，每一拨靠拐弯处的损耗，天线收 发开关上的损耗，及连接不良造成的 损耗等 。
外，还有单纯的“噪声”脉冲。这种额外噪声参加积累的
结果所带来的损失称为“叠加损失”Lc。
马卡姆证明：当m个信噪比为（S/N）m的“信号加
噪声”脉冲和n个噪声脉冲一起积累时，可以等效为
（m+n）个“信号加噪声”的脉冲积累，但每个脉冲
的信号噪声比为(m/m+n)（S/N）m。这时，叠加损
失为
Lc (m, n)
dt=1/(3.51*1);
for i=1:m
for j=1:nT; s 为有用信号
s(i,j)=0;end
for
j=nT+1:2*nT;
s(i,j)=A*sin(w0*j*dt);end
for j=2*nT+1:n; s(i,j)=0; end
end
noise=randn(m,n); 均值为0，方差为1的正态分布噪声，共 m*n个 信号加噪声 x=s+noise; j=1:1:n; plot(x(1,j)); hold on; y=0;for i=1:m; y=y+x(i,:); end plot(y,'r'); grid on;
2．脉冲积累波形
M=1
M=5
M=10
M=20
M=50
M=100
M=200
M=1000
§5.4 系统损耗
z 雷达方程：
z
R = [ ] PtGtGrσλ2
1 4
max
( 4π )3 KT0 Bn Fn D0CB L
其中，L表示雷达个部分损耗引入的损失
系数，L大于1，用正分贝数来表示。
门限检测
检测时门限电压的高低影响以下两种错误判断的多少：（1）有
信号而判断为没有信号（漏警）；（2）只有噪声时误判为有信号 （虚警）——这是应该设法避免的事。应根据两种误判的影响大小
来选择合适的门限。
门限检测是一种统计检测，由于信号叠加有噪声，所以总输出是 一个随机量。在输出端根据输出振幅是否超过门限来判断有无目标存 在，可能出现以下4种情况：
Lbeam =
m
( m−1) / 2
∑ 1+2
exp(−5.55k 2 / mB2 )
k =1
其中，m 为积累脉冲数，mB为半功率 波束宽度内收到的脉冲数。[举例] 积 累 11 个 脉 冲 ， 它 们 均 匀 地 排 列 在 3dB 波束宽度以内，则损失为1.96dB。
一．
三 叠加损失
脉冲积累时，参加积累的脉冲，除了“信号加噪声”
工作频率 f =3000MHz，射频传输损耗典型数据 如下：
天线转换开关的损耗 1.5dB
旋转关节的损耗
0.4dB
每波导的损耗（双程） 1.0dB
每个波导拐弯损耗 0.1dB
连接不良的损耗（估 计）
总的波导损耗
0.5dB 3.5dB
**波导损耗和波导制造的材料、工艺、传输系统工作状态以及工 作波长等因素均有关。工作波长越短，损耗越大。
z 一．雷达回波脉冲相参积累波形示例 z 1．MATLAB累脉冲数
z n=500; n 回波截取长度（发射脉冲 一个重复周期内抽取的样点数）
z nT=n/10; nT 脉冲信号持续长度（脉 宽）取为回波长度的1/10。
z A=1;
脉冲幅度
w0=2*pi*1;
=
(S / N )m,n (S / N )m
其中，（S/N）m,n是n个额外噪声参加积累时，达到 同样检测性能所需的每个脉冲的信噪比。
一．
四 设备不完善的损失
设备不完善包括：
发射系统中，所用发射管参数不尽相同，发
射管在波段范围内有不同的输出功率，管子使
用时间长短影响了输出功率，通常用2dB数量
来近似这部分损失。
接收系统中，工作频带范围内噪声系数值发
生变化，接收机频率响应和发射信号不匹配等
。
五 其它损失
恒虚警产生的损失，操作人员技术熟练程度 引入损失等。
§5.5 传播过程中 各种因素的影响
z 地面（海面）和传播介质对雷达性 能的影响有三个方面：
z （1）电波在大气层传播时的衰减； z （2）有大气层引起的电波折射； z （3）由于地面（海面）反射波和直
二 天线波束形状损耗
雷达方程中，天线增益是采用最大增 益，即认为最大辐射方向对准目标， 回波脉冲串按等幅脉冲串处理。实际 上，当天线波束扫过目标时，回波信 号振幅按天线波束形状调制，即回波 脉冲串是幅度调制的。因此产生波束 形状损失。
波束形状损失可按下式近似计算（下式最
适合于Pd = 0.5左右的情况）：