雷达信号频率的测量概述
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
是 可 以直 接满 足设 计需 要 的 。
Ｙ
．＋１ ＊ １∑ ｍ －
（ １ ）
对 Ｙ 取 模后 ， 确 定 的 门 限作 比较 ， 有效 地 检 与 可
列 浮 点 型 ＤＳ 芯 片 ＡＤＳ Ｐ Ｐ～ＴＳ ０ Ｓ为 核 心 ， 计 的 一 种 符 合 ＣＰＣ ２１ 设 Ｉ规 范 的 标 准 ６ ｕ信 号 处 理
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 。
女 ＝Ｙ 一 ＋ （ ＋ 一 １ １ ｚ ～
１ 硬 件 电路 平 台 原理 组 成 框 图
一 ） １／
（） ２
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。
radar 测速原理
radar 测速原理雷达是一种利用电磁波测量距离和速度的技术装置，广泛应用于军事、民用航空、气象等领域。
雷达测速原理是基于多普勒效应和时间测量的原理。
雷达测速原理主要包括以下几个方面：1.多普勒效应：多普勒效应是由于波源（或接收器）和接收器（或波源）相对运动，导致波的频率发生变化的现象。
在雷达测速中，当发射的电磁波遇到运动的物体时，被反射回来的波的频率会发生变化。
当物体远离雷达时，回波频率会降低；当物体靠近雷达时，回波频率会增加。
通过测量频率的变化，可以得到物体的速度。
2.时间测量原理：雷达发射器发送一个电磁波脉冲，随后接收到波的反射回波。
通过测量发射脉冲到达物体并返回的时间，可以计算出物体与雷达的距离。
距离计算公式为：距离=时间×光速/2。
其中光速为常数。
3.频率测量原理：通过测量发射脉冲信号与反射回波的频率，可以得到物体对雷达的速度信息。
根据多普勒效应，当物体远离雷达时，回波频率会降低；当物体靠近雷达时，回波频率会增加。
通过测量频率的变化，可以计算出物体的速度。
频率测量主要应用于测速雷达，比如交通巡逻车上用于测量车辆的速度。
4.脉冲雷达和连续波雷达：雷达有两种工作方式：脉冲雷达和连续波雷达。
脉冲雷达是通过发射脉冲信号来测量距离和速度；连续波雷达则是通过发射连续波信号并测量频率的变化来测量速度。
脉冲雷达可以精确地测量目标物体的距离和速度，但需要较长的时间来做一个测量。
连续波雷达能够实时获取目标物体的速度，但无法准确测量距离。
综上所述，雷达测速原理是基于多普勒效应和时间测量的原理。
通过测量频率的变化和发射脉冲到达物体并返回的时间，可以计算出物体的速度和距离。
雷达测速技术被广泛应用于交通巡逻、空中交通管制以及气象预报等领域，为人们提供了重要的测量和监测手段。
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。
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。
超声波雷达的测距原理
超声波雷达的测距原理超声波雷达是一种利用高频超声波进行测距的无线电波雷达。
它的原理是利用超声波在空气中的传播速度与距离的关系，通过发射和接收超声波信号来测量距离。
超声波的频率通常在20kHz到200kHz之间，这种频率的声波在空气中传播时，具有较强的穿透力和折射力。
因此，超声波雷达可以穿透一定的障碍物，如烟雾、雾气、沙尘等，进行远距离的测量。
超声波雷达的测距原理主要分为两种：时间测距和频率测距。
一、时间测距时间测距是利用超声波在发射和接收之间传播的时间来计算距离。
超声波发射器向目标发射超声波信号，当信号遇到目标时，会被反射回来，经过接收器接收。
接收器接收到信号后，会将信号转换为电信号，然后计算发射和接收之间的时间差，再根据声波在空气中的传播速度计算出距离。
时间测距的优点是精度高，可以达到毫米级别。
但是，它的缺点是受到环境影响较大，如温度、湿度等因素会影响声波在空气中的传播速度，从而影响测距精度。
二、频率测距频率测距是利用超声波的频率变化来计算距离。
当超声波发射器向目标发射超声波信号时，信号会被目标反射回来，经过接收器接收。
接收器接收到信号后，会将信号转换为电信号，并进行频率分析。
由于声波在空气中传播时会受到多次反射和折射，所以接收到的信号会受到多普勒效应的影响，导致频率发生变化。
根据多普勒效应的原理，可以计算出发射器和目标之间的相对速度，进而计算出距离。
频率测距的优点是受环境影响较小，可以适应多种环境条件。
但是，它的缺点是精度较低，一般只能达到厘米级别。
总的来说，超声波雷达的测距原理是利用超声波在空气中的传播速度与距离的关系，通过发射和接收超声波信号来测量距离。
时间测距和频率测距是两种常用的测距方法，它们各有优缺点，需要根据具体的应用场景选择合适的方法。
雷达测量是什么原理的应用
雷达测量是什么原理的应用1. 引言雷达（Radar）是一种利用电磁波进行测量和探测的无线通信技术。
它广泛应用于军事、气象、航空、海洋等领域，有着重要的作用。
雷达的测量原理基于电磁波在空间中的传播和反射，本文将介绍雷达测量的原理及其应用。
2. 雷达测量原理雷达测量的基本原理是利用电磁波的传播和反射特性。
雷达系统由发射机、接收机、天线和信号处理系统组成。
其工作流程如下：2.1 发射机发射机负责产生并发射电磁波。
它将射频信号转化为微波信号，并通过天线辐射到空间中。
微波信号的频率通常在几千兆赫至几十吉赫范围内。
2.2 天线天线是雷达系统中非常重要的组成部分，它负责辐射电磁波和接收回波信号。
天线形状多样，常见的有抛物面天线、圆柱面天线等。
天线通过波束形成将辐射功率集中在一个方向上，从而提高测量的准确性。
2.3 接收机接收机接收到回波信号后，将其放大并进行频率变换。
通过解调和滤波等处理，提取出所需的信息。
接收机的性能直接影响到雷达系统的探测能力和测量精度。
2.4 信号处理系统信号处理系统对接收到的信号进行处理和分析。
常见的处理方法包括多普勒处理、目标识别、目标跟踪等。
信号处理的目的是从复杂的回波中提取出目标的相关特征，实现目标的探测和测量。
3. 雷达测量应用雷达测量在各个领域有着广泛的应用，具体包括但不限于以下几个方面：3.1 军事应用雷达在军事领域的应用非常重要。
它可以实现对空中、水下和陆地目标的探测和跟踪，为战争决策提供重要的数据支持。
军事雷达广泛应用于敌我识别、目标追踪、导弹防御等方面，对军事的战略决策具有重大意义。
3.2 气象应用雷达在气象领域的应用主要体现在天气预报和气象研究方面。
气象雷达通过探测降水、云层和风暴等信息，提供准确的天气预报和气象数据。
这对于预防天灾、航空、海上作业等具有重要意义。
3.3 航空应用航空雷达是飞行器导航和交通管制的重要设备。
它可以实时监测航空器的位置、速度和航向等信息，确保安全飞行。
电子对抗原理(1)
电子对抗原理(1)
1、概述
测频系统主要技术指标
➢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。 测频时间影响侦查系统的截获概率和截获时间。
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。
定度、调谐特性的线性度，以及调谐频率的滞后量有关。
电子对抗原理(1)
1、概述
测频系统主要技术指标
➢测频的信号形式 现代雷达信号形式: 脉冲信号、连续波信号。
脉冲信号 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
强信号对测频的影响
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。
搜索式超外差寄生信道干扰
寄生信道干扰
在混频器中,不仅有主信道,还有很多寄生信道,可能造 成测频错误。通常称这种干扰为混频器的寄生信道干扰,
或混频器组合干扰。
混频器输入端加入信号fR和本振fL，由于混频器非线性， 产生中频fi的关系为：
fI=mfL+nfR 电子对抗原理(1)
2、频率搜索 接收机
搜索式超外差寄生信道干扰
瞬时测频对雷达侦查设备要求： 1）宽的瞬时频带,如一个倍频程,甚至几个倍频程；
2）高的处理速度
电子对抗原理(1)
1、概述
测频系统主要技术指标
截获概率： 在给定的时间内正确地发现和识别给定信号的概率。
全截获概率条件： 接收空间都能与信号空间完全匹配。（实际的侦察接
收机的截获概率均小于1）。
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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。
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,
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
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
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。
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。
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
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
与电子侦察系统的性能有关。如果在任一时刻接收空
间都能与信号空间完全匹配,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。
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。
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,
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
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
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