雷达信号频率的测量讲解
雷达测距的基本方法
雷达测距的基本方法嘿，你问雷达测距的基本方法呀，那咱就来唠唠呗。
雷达测距呢，简单说就是通过雷达来测量目标和自己之间的距离。
其中一个常见的方法就是脉冲法。
雷达会发射出一个脉冲信号，这个信号就像你朝远处扔出去的一个小飞镖一样，“嗖”地一下就飞出去啦。
然后这个信号碰到目标之后呢，就会像弹弹球一样被弹回来，雷达再接收这个反射回来的信号。
通过计算发射信号和接收信号之间的时间差，就可以知道信号跑了一个来回用了多长时间。
就好比你知道自己扔出去的小飞镖飞出去再飞回来用了多久，然后根据信号传播的速度，就能算出你和目标之间的距离啦。
比如说信号传播速度是每秒30万千米（当然实际速度差不多是这样啦），如果发射和接收信号的时间差是0.000001秒，那距离就是30万千米乘以0.000001秒再除以2（因为是一个来回嘛），算出来就是150米。
还有一种方法是调频连续波法。
这个就有点像你和小伙伴玩的那种你追我赶的游戏。
雷达发射的信号频率会不断变化，就像你一会儿跑得快一会儿跑得慢一样。
当这个信号碰到目标再反射回来的时候，频率就和发射的时候不一样啦。
通过测量这个频率的变化，就能算出目标的距离。
比如说发射的信号频率开始是1000赫兹，回来的时候变成了1010赫兹，根据频率变化和一些公式，就能知道距离大概是多少啦。
再比如说相位法。
想象一下你和目标之间有一根绳子，雷达发射的信号就像沿着这根绳子传播的波浪一样。
当信号反射回来的时候，它的相位会发生变化，就好像波浪在绳子上转了个圈回来有点不一样了。
通过测量这个相位的变化，也能算出距离哦。
比如说发射的信号相位是0度，回来变成了30度，根据相位差和相关的知识，就能算出距离有多远啦。
你看，雷达测距其实就是这么个有趣的事儿，通过各种巧妙的方法来知道目标离我们有多远。
就像我们在生活中想要知道一个东西离我们有多近或者多远，会用各种办法去判断一样，雷达也是用它自己的“小窍门”来完成这个任务的哦。
希望你能明白我说的这些啦，哈哈。
雷达信号频率实时精确测量电路的设计与实现
领域 。从接收 信号 中提取 精确 的到达 频率 信息 可 以实 现 目标定 位 ， 其测 量精 度 至少要 达到赫 兹量级 ， 度要 精 求相 当高 ， 用传 统 的谱 估计 方 法 存 在 许多 困难 。为 采 此， 本文对 频率 精测算 法进 行更 深入 的研究 ， 在满 足低
，
为 工作 时钟 能 够实 现实 时 样点 处理 。从 算 法所 需 的计
算 量 的 角 度 来 考 虑 ， 芯 片 具 有 ６ ０个 ＤＳ —ｌ ｅ 也 该 ４ Ｐ ｓｃ ， ｉ
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硬 件 电路 平 台 。 在 这 一 硬 件 电路 平 台上 ， 现 了 雷 达 信 号 中频 频 率 的 实 时 精 确 测 量 。 通 过 脉 实 冲 积 累 ， 用 脉 冲 之 间 的 相 参 性 ， 达 信 号 中频 频 率 测 量 精 度 可 以优 于 １ 。 利 雷 Ｈｚ 关 键 词 ： 硬 件 电路 ； 达 信 号 ； 率 测 量 雷 频
决 定 了 相 关 点 数 ｍ ， 通 过 比 较 和 Ｙ 一 可 以 得 到 ： 而 。
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一 ） １／
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雷达天线的工作频率 -回复
雷达天线的工作频率-回复雷达天线是雷达系统中的核心部件之一，负责接收和发射雷达信号。
雷达天线的工作频率是指它能够接收和发射的电磁波信号的频率范围。
本文将逐步回答雷达天线的工作频率问题，以帮助读者更好地理解雷达系统的工作原理。
1. 雷达系统的基本原理雷达系统是一种利用电磁波进行探测、测量和跟踪目标的无线电波测距与测速设备。
它通过发射电磁波并接收被目标反射回来的波，根据反射信号的时间和频率特征来确定目标的位置、速度和其他相关信息。
2. 雷达信号的特征雷达信号具有一定的频率、波长和功率。
频率指电磁波信号的振荡次数，单位为赫兹（Hz）；波长指电磁波信号的周期或振动长度，单位为米（m）；功率指电磁波信号的能量大小。
3. 雷达天线的工作频率雷达天线的工作频率是指它能够接收和发射的电磁波信号的频率范围。
具体的工作频率会根据雷达系统的用途和要求而有所不同。
4. 工作频率的选择原则（1）天线尺寸：天线的尺寸与工作频率存在一定的关系。
一般来说，天线的尺寸和频率呈反比关系，即频率较高时天线较小，频率较低时天线较大。
这是因为天线尺寸必须与电磁波的波长相匹配，以实现最佳的辐射和接收效果。
（2）目标距离：目标距离也会影响工作频率的选择。
在较长距离上探测目标时，较低的工作频率有利于提高信号的传输和接收能力；而在较近距离上探测目标时，较高的工作频率可以获得更精确的测量结果。
（3）环境影响：工作频率的选择还需要考虑环境因素。
雷达信号在传播过程中会受到大气层、地表、建筑物等的干扰和衰减。
不同频率的电磁波在这些介质中传播的特性不同，选择合适的工作频率可以降低干扰和衰减的影响，提高雷达系统的性能。
5. 雷达天线的工作频率范围雷达天线的工作频率范围通常涵盖一个频带，可以是单一的频率或一段连续的频率。
根据其工作频率范围，雷达天线可以分为以下几类：（1）低频雷达天线：工作频率范围通常在几千赫兹（kHz）到几百兆赫兹（MHz）之间，适用于长距离目标探测，如地面监测、气象观测等。
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。
雷达信号测试参数指标
雷达信号测试参数指标雷达信号测试是对雷达系统的各项参数进行评估和验证的重要手段。
通过对雷达信号的测试，可以了解雷达系统的性能表现，指导系统的优化和改进。
本文将从不同角度介绍雷达信号测试的参数指标。
1. 信号强度：信号强度是指雷达系统接收到的信号的功率大小。
信号强度的测量可以通过接收到的信号的电压或功率进行评估。
信号强度的大小直接影响雷达系统的探测能力和探测距离，强的信号可以提供更远的探测距离。
2. 信噪比：信噪比是指雷达系统中信号与噪声的功率比。
信噪比的高低直接影响雷达系统的探测能力和探测精度。
信噪比越高，系统的性能越好。
因此，对于雷达信号的测试中，需要评估信噪比的大小。
3. 雷达图像质量：雷达图像质量是指雷达系统生成的图像的清晰度和准确度。
图像质量的好坏直接影响着雷达系统的目标识别和跟踪能力。
在雷达信号测试中，需要评估雷达图像的分辨率、噪声水平、图像畸变等指标。
4. 探测概率和虚警概率：探测概率和虚警概率是评估雷达系统探测性能的重要指标。
探测概率是指雷达系统正确地探测到目标的概率，虚警概率是指雷达系统错误地将噪声或杂波识别为目标的概率。
探测概率和虚警概率的大小直接影响着雷达系统的可靠性和准确性。
5. 目标跟踪精度：目标跟踪精度是指雷达系统对目标的位置、速度等参数估计的准确程度。
目标跟踪精度的高低直接影响着雷达系统的目标追踪能力和目标识别能力。
在雷达信号测试中，需要评估目标跟踪误差、速度估计误差等指标。
6. 可用性和可靠性：可用性和可靠性是评估雷达系统性能的重要指标。
可用性是指雷达系统在给定时间内正常工作的概率，可靠性是指雷达系统在给定时间内完成任务的能力。
可用性和可靠性的高低直接影响着雷达系统的实际应用价值。
7. 频率稳定性：频率稳定性是指雷达系统中发射和接收信号的频率的稳定程度。
频率稳定性的好坏直接影响雷达系统的测量精度和探测距离。
在雷达信号测试中，需要评估雷达系统的频率稳定性。
总结起来，雷达信号测试的参数指标包括信号强度、信噪比、雷达图像质量、探测概率和虚警概率、目标跟踪精度、可用性和可靠性以及频率稳定性等。
雷达测距测速原理
雷达测距测速原理雷达是一种利用电磁波进行测距和测速的技术。
雷达测距测速原理基于电磁波在空间中传播的特性，通过发送电磁波并接收返回信号来计算目标物体的距离和速度。
雷达测距的原理是利用电磁波的传播速度和接收到返回信号的时间差来计算目标物体的距离。
雷达发射器会发射一束电磁波，这束电磁波会在空间中传播，并与目标物体相互作用。
当电磁波与目标物体相互作用后，一部分电磁波会被目标物体反射回来，形成返回信号。
雷达接收器会接收到这个返回信号，并测量从发射到接收的时间差。
根据电磁波在空间中传播的速度，可以通过时间差计算出目标物体与雷达的距离。
雷达测速的原理是基于多普勒效应。
当目标物体相对于雷达静止时，返回信号的频率与发射信号的频率相同。
但是当目标物体相对于雷达运动时，返回信号的频率会发生改变。
根据多普勒效应的原理，当目标物体向雷达靠近时，返回信号的频率会增加；当目标物体远离雷达时，返回信号的频率会减小。
通过测量返回信号的频率变化，就可以计算出目标物体的速度。
雷达测距测速原理的关键在于精确测量发射和接收之间的时间差以及返回信号的频率变化。
为了提高测量的精度，雷达系统通常会采用高频率的电磁波。
高频率的电磁波具有较短的波长，能够更精确地测量距离。
同时，雷达系统还会使用高精度的时钟和频率计算器来确保测量的准确性。
雷达测距测速技术在很多领域都有广泛的应用。
在航空领域，雷达技术可以用于飞机的导航和防撞系统，通过测量其他飞机的距离和速度来确保飞行安全。
在交通领域，雷达技术可以用于交通监控和交通信号灯控制，通过测量车辆的距离和速度来优化交通流量。
在气象领域，雷达技术可以用于天气预报和气象监测，通过测量云层的距离和速度来预测降雨和风暴的情况。
雷达测距测速原理是一种利用电磁波进行测量的技术。
通过测量电磁波的传播时间和频率变化，可以准确计算目标物体的距离和速度。
雷达技术在许多领域都有广泛的应用，为人们的生活和工作提供了便利和安全。
调频连续波雷达（FMCW）测距测速原理，看完这篇基本就懂了！
调频连续波雷达（FMCW）测距测速原理，看完这篇基本就懂了！调频连续波雷达Frequency Modulated Continuous Wave, FMCW雷达按照发射信号种类分成脉冲雷达和连续波雷达两⼤类，常规脉冲雷达发射周期性的⾼频脉冲，连续波雷达发射的是连续波信号。
连续波雷达发射的信号可以是单频连续波(CW)或者调频连续波(FMCW)，调频⽅式也有多种，常见的有三⾓波、锯齿波、编码调制或者噪声调频等。
其中，单频连续波雷达仅可⽤于测速，⽆法测距，⽽FMCW雷达既可测距⼜可测速，并且在近距离测量上的优势⽇益明显。
FMCW雷达在扫频周期内发射频率变化的连续波，被物体反射后的回波与发射信号有⼀定的频率差，通过测量频率差可以获得⽬标与雷达之间的距离信息，差频信号频率较低，⼀般为KHz，因此硬件处理相对简单、适合数据采集并进⾏数字信号处理。
FMCW雷达收发同时，理论上不存在脉冲雷达所存在的测距盲区，并且发射信号的平均功率等于峰值功率，因此只需要⼩功率的器件，从⽽降低了被截获⼲扰的概率；其缺点是测距量程较短，距离多普勒耦合以及收发隔离难等缺点。
FMCW雷达具有容易实现、结构相对简单、尺⼨⼩、重量轻以及成本低等优点，在民⽤/军事领域均得到了⼴泛的应⽤。
FMCW雷达框图调频连续波雷达如要由收发器和带微处理器的控制单元组成，收发器如果使⽤单个天线进⾏同时发射和接收，FMCW雷达需要铁氧体环形器来分离发射和接收信号，对隔离度要求较⾼。
当然，若使⽤收发分离的贴⽚天线，成本会相对低⼀点。
⾼频信号由压控振荡器(VCO)产⽣，通过功率分配器将⼀部分经过额外放⼤后馈送⾄发射天线，另⼀部分耦合⾄混频器，与接收的回波混频、低通滤波，得到基带差频信号，经过模数转换后送⾄微处理器处理。
FMCW雷达的测距/测速原理以三⾓波调频连续波为例来简单介绍雷达的测距/测速原理。
如下图，红⾊为发射信号频率，绿⾊为接收信号频率，扫频周期为T，扫频带宽为B，发射信号经过⽬标发射，回波信号会有延时，在三⾓形的频率变化中，可以在上升沿和下降沿两者上进⾏距离测量。
频率的测量方法
石英晶体振荡器法的基本原理是利用石英晶体的振荡特性。石英晶体是一种物理性质稳定的材料，其振荡频率与 晶体的物理特性有关，因此可以作为高精度的时间基准。通过测量石英晶体振荡器的振荡频率，就可以得到高精 度的频率值。
测频法
总结词
测频法是一种通过测量信号的周期来计算频率的方法，具有测量精度高、稳定性 好的优点。
多学科交叉融合
国际合作与交流
加强不同学科之间的交叉融合，将频率测 量技术应用于更广泛的领域，如生物医学 、环境监测、安全检测等。
加强国际合作与交流，推动频率测量技术 的共同发展，促进测量技术和标准的国际 互认。
Байду номын сангаас
谢谢
THANKS
频率的测量方法
目录
CONTENTS
• 频率测量的基本概念 • 频率测量的方法 • 现代科技中的频率测量 • 频率测量技术的发展趋势 • 总结与展望
01 频率测量的基本概念
CHAPTER
频率的定义
频率是单位时间内周期性事件发生的 次数，通常用f表示，单位为赫兹 （Hz）。
频率是周期的倒数，即f=1/T，其中T 是周期。
自动校准和校准技术
自动校准技术
利用自动校准技术，实现测量系 统的自动校准和修正，提高测量 精度和稳定性。
校准技术
利用各种校准技术，如激光校准 、微波校准等，对测量系统进行 校准和修正，确保测量结果的准 确性和可靠性。
智能化和自动化测量技术
智能化测量技术
利用人工智能和机器学习等技术，实 现测量系统的智能化，提高测量效率 和精度。
自动化测量技术
利用自动化技术，实现测量系统的自 动化，提高测量效率和精度，减少人 为误差和操作误差。
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第2章 雷达信号频率的测量
频域的截获概率 ,即通常所说的频率搜索概率。对
于脉冲雷达信号来说,根据给定时间不同,可定义为单个 脉冲搜索概率、脉冲群搜索概率以及在某一给定的搜
索时间内的搜索概率。单个脉冲的频率搜索概率为
f r PIF 1 f 2 f1
(2―1)
第2章 雷达信号频率的测量
式中,Δfr为测频接收机的瞬时带宽;f2-f1为测频范围,
第2章 雷达信号频率的测量
可以通过多次测量取平均值等统计方法减小。一
般,把测频误差的均方根误差称为测频精度,测频误差越 小,测频精度越高。对于传统的测频接收机,最大测频误
差主要由瞬时频带Δfr决定,即
f max
1 f r 2
(2―3)
可见, 瞬时带宽越宽 , 测频精度越低。对于超外差接 收机来说 ,它的测频误差还与本振频率的稳定度、调谐
第2章 雷达信号频率的测量
第 2章
雷达信号频率的测量
2.1 概述 2.2 频率搜索接收机
2.3 比相法瞬时测频接收机
2.4 信道化接收机
2.5 压缩接收机
2.6 声光接收机
第2章 雷达信号频率的测量
2.1
概述
2.1.1 雷达信号频率测量的重要性 雷达侦察系统的使命在于确定敌方雷达的存在与
否,并测定其各种特征参数。在雷达的各种特征参数中,
第2章 雷达信号频率的测量
测频时间直接影响到侦察系统的截获概率和截获
时间。截获概率是指在给定的时间内正确地发现和识 别给定信号的概率。截获概率既与辐射源特性有关 ,也
与电子侦察系完全匹配,并能实时处理,就能获得全 概率 , 即截获概率为 1,这种接收机是理想的电子侦察接 收机。实际的侦察接收机的截获概率均小于1。
即侦察频段。譬如Δfr=5MHz,f2-f1=1GHz,则PIF1=5×10-3, 可见是很低的。若能在测频范围内实现瞬时测频,即
Δfr=f2-f1,于是PIF1=1。
第2章 雷达信号频率的测量
截获时间是指达到给定截获概率所需要的时间。
它也与辐射源特性及侦察系统的性能有关。对于脉冲 雷达信号来说 ,在满足侦察基本条件的情况下，若采用
频域参数是最重要的参数之一,它反映了雷达的功能和 用途,雷达的频率捷变范围和谱宽是度量雷达抗干扰能
力的重要指标。
第2章 雷达信号频率的测量
在现代电磁环境下,为了有效干扰,必须首先对信号进行
分选和威胁识别 ,雷达的频率信息是信号分选和威胁识 别的重要参数之一。雷达的频域参数包括载波频率、 频谱和多普勒频率等。本章只讨论对雷达信号载波频 率的测量。
非搜索的瞬时测频,单个脉冲的截获时间
tIF1≤Tr+tth (2―2)
式中,Tr为脉冲重复周期;tth为电子侦察系统的通过 时间,即信号从接收天线进入到终端设备输出所需要的 时间。
第2章 雷达信号频率的测量
2.测频范围、瞬时带宽、频率分辨力和测频精度
测频范围是指测频系统最大可测的雷达信号频率 范围;瞬时带宽是指测频系统在任一瞬间可以测量的雷 达信号频率范围;频率分辨力是测频系统所能分开的两 个同时到达信号的最小频率差。宽开式晶体视频接收 机的瞬时带宽与测频范围相等 ,因此对单个脉冲的频率 截获概率为1,可是频率分辨力却很低。而窄带扫频超外 差接收机,瞬时带宽很窄,其频率分辨力等于瞬时带宽,对 单个脉冲截获概率虽很低,但其频率分辨力却很高。
意义的。这里所说的同时到达信号是指两个脉冲的前
沿时差 Δt<10ns 或 10ns<Δt<120ns, 称前者为第一类同时 到达信号。后者为第二类同时到达信号。由于信号环 境的日益密集 ,两个以上信号在时域上重叠概率日益增 大,这就要求测频接收机能对同时到达信号的频率进行 分别精确测量,而且不得丢失其中弱信号。
第2章 雷达信号频率的测量
允许的最小脉冲宽度τmin 要尽量窄。被测信号的脉
冲宽度上限通常对测频性能影响不大 ,而脉冲宽度的下 限往往限制测频性能。脉冲宽度越窄,频谱越宽,频率模 糊问题越严重,截获概率和输出信噪比越小。
第2章 雷达信号频率的测量
4. 同时到达信号的分离能力
对于脉冲信号来说,两个以上的脉冲前沿严格对准 的概率是很小的 ,因而理想的同时到达信号是没有实际
第2章 雷达信号频率的测量
5.灵敏度和动态范围
灵敏度是测频接收机检测弱信号能力的象征。正 确地发现信号是测量信号频率的前提,要精确地测频,特 别是数字式精确测频,被测信号必须比较干净,即有足够 高的信噪比。如果接收机检波前的增益足够高 ,则灵敏 度是由接收机前端器件的噪声电平确定的 ,通常称之为 噪声限制灵敏度。如果检波器前的增益不够高 ,则检波 器和视放的噪声对接收机输出端的信噪比影响较大 ,这 时接收机的灵敏度称为增益限制灵敏度。
第2章 雷达信号频率的测量
2.1.2 测频系统的主要技术指标
1.测频时间 测频时间是接收机从截获信号到输出测频结果所 用的时间。对侦察接收机来说,一般要求瞬时测频(IFM)。 对于脉冲信号来说,应在脉冲持续时间内完成测频任务,
输出频率测量值fRF。为了实现这个目标,首先必须有宽
的瞬时频带 , 如一个倍频程 , 甚至几个倍频程 ; 其次要有 高的处理速度,应采用快速信号处理。
第2章 雷达信号频率的测量
可见,传统的测频接收机在频率截获概率和频率分 辨力之间存在着矛盾。目前,信号环境中的信号日益密 集、频率跳变的速度与范围越来越大 ,这就迫切要求研 制新型的测频接收机,使之既在频域上宽开,截获概率高, 又要保持较高的分辨力。
测频误差是指测量得到的信号频率值与信号频率 的真值之差,常用均值和方差来衡量测频误差的大小。 按起因,可将测频误差分为两类:系统误差和随机误差。 系统误差是由测频系统元器件局限性等因素引起的 ,它 通常反映在测频误差的均值上,通过校正可以减小;随机 误差是噪声等随机因素引起的 ,它通常反映在测频误差 的方差上,
特性的线性度以及调谐频率的滞后量等因素有关。
第2章 雷达信号频率的测量
3.测频的信号形式
现代雷达的信号种类很多 ,可分为两大类:脉冲信号 和连续波信号。在脉冲信号中,有常规的低工作比的脉
冲信号、高工作比的脉冲多普勒信号、重频抖动信号、
各种编码信号以及各种扩谱信号 ;强信号频谱的旁瓣往 往遮盖弱信号,引起频率测量模糊,使频率分辨力降低。 对于扩谱信号 ,特别是宽脉冲线性调频信号的频率测量 和频谱分析,不仅传统测频接收机无能为力,而且有些新 的测频接收机也有困难 ,这有待于新型的数字化接收机 来解决。