雷达原理第2章雷达发射机
雷达组成及原理
雷达的组成及其原理课程名称：现代阵列并行信号处理技术姓名：杜凯洋教师：王文钦教授一．简介雷达（Radar，即radio detecting and ranging），意为无线电搜索和测距。
它是运用各种无线电定位方法，探测、识别各种目标，测定目标坐标和其它情报的装置。
在现代军事和生产中，雷达的作用越来越显示其重要性，特别是第二次世界大战，英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战，使雷达的重要性显露的非常清楚。
雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。
其中，天线是雷达实现大空域、多功能、多目标的技术关键之一；信号处理器是雷达具有多功能能力的核心组件之雷达种类很多，可按多种方法分类：（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。
（2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。
（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。
（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。
（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。
二. 雷达的组成（一）概述1、天线：辐射能量和接收回波（单基地脉冲雷达），（天线形状，波束形状，扫描方式）。
2、收发开关：收发隔离。
3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器），功率放大式（如主振放大式），（稳定，产生复杂波形，可相参处理）。
4、接收机：超外差，高频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。
（接收机部分也进行一些信号处理，如匹配滤波等），接收机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒处理则采用相位检波器。
5、信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号，通常在检测判决之前完成（MTI ，多普勒滤波器组，脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完成。
6、显示器（终端）：原始视频，或经过处理的信息。
7、同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式）才有）。
雷达系统工作原理详解
雷达系统工作原理详解雷达是一种广泛应用于军事、航空、气象等领域的设备，其工作原理基于电磁波的传播和反射。
本文将详细解释雷达系统的工作原理，并探讨其在不同领域的应用。
一、基本原理雷达系统通过向目标发射脉冲电磁波，并接收目标反射回来的回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。
雷达系统由发射机、接收机、天线和信号处理器组成。
1. 发射机发射机产生一系列高频脉冲信号，并通过天线发射出去。
这些脉冲信号的频率通常在微波到毫米波段，具有较高的能量和较短的脉冲宽度。
2. 接收机接收机接收目标反射回来的回波信号，并将其放大和处理，以提取有效的信息。
接收机必须能够有效地区分回波信号和背景噪声，并能够处理不同强度和频率的信号。
3. 天线天线是雷达系统的重要组成部分，它负责发射和接收电磁波。
天线的设计要满足较高的增益和较窄的波束宽度，以便提高目标检测的准确性和精度。
4. 信号处理器信号处理器对接收到的回波信号进行分析和处理，以提取目标的相关信息。
信号处理器可以采用数字信号处理技术，对信号进行滤波、幅度测量、频率分析等操作。
二、工作流程雷达系统的工作流程可分为发射和接收两个主要阶段。
1. 发射阶段在发射阶段，雷达系统通过发射机发射一系列脉冲信号。
这些脉冲信号经过天线发射出去，并传播到目标物体上。
2. 接收阶段目标物体会将部分电磁波回射回雷达系统。
接收机接收到这些回波信号后，通过天线传输到信号处理器。
信号处理器分析回波信号，并提取目标的相关信息。
三、应用领域雷达系统在军事、航空、气象等领域有着广泛的应用。
1. 军事应用军事雷达系统可用于侦察、追踪和指挥控制等。
雷达系统可以用于监测敌方舰艇、飞机和导弹等目标，提供战场情报和目标定位信息。
2. 航空应用航空雷达系统常用于飞行器的导航和避障。
它可以帮助飞行器在恶劣天气条件下准确控制航向，并检测和避免与其他飞行器或地形障碍物的碰撞。
3. 气象应用气象雷达系统可以用于监测天气现象，如降雨、雷暴等。
雷达原理
4
雷达原理
2.4 固态发射机
• 固态发射机发展概况和特点
– 逐步替代常规微波电子管发射机，优点如下 • 寿命长、可靠性高 • 体积小、重量轻 • 工作频带宽、效率高 • 系统设计和运用灵活、维护方便, 成本较低
– 平均功率大而峰值功率受限，适用于高工作比 雷达，如连续波雷达
– 在 UHF ~ L 波段发展较快
• 雷达的基本概念
– 利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有辐射 来探测目标，获取目标空间坐标、速度、特征 等信息的一种无线电技术，相应的设备称为雷 达站或雷达机，简称雷达
– 二次辐射：反射（单基地）、散射（多基地）
– 转发：二次雷达（导航）
– 固有辐射：通信及雷达信号（被动/无源）、随 机热运动电磁辐射（导引头）
雷达原理
1.1 雷达的概念
• 雷达信号处理
– 目标信号总是被淹没于 杂波（+干扰）+ 噪声
的背景中 – 杂波及干扰强度往往超过目标信号的千万倍 – 信号处理作用
• 增强待测目标信噪比，提取目标参数 • 抑制杂波和干扰信号
雷达原理
1.2 雷达探测原理
• 雷达回波中的可用信息
– 斜距 R （ Rmax 可由雷达方程估算）
• 总效率
– 发射机输出功率与其输入总功率之比 – 对主振放大式发射机应改善输出级的效率
雷达原理
2.2 雷达发射机电性能指标
• 信号形式（调制形式）
– 不同信号形式对发射机的要求各异
波形 简单脉冲 脉冲压缩 高工作比多卜勒
调制类型 矩形调幅
线性调频、相位编码 矩形调幅
工作比（占空比）% 0.01 ~ 1 0.1 ~ 10 30 ~ 50
雷达组成及原理
雷达的组成及其原理课程名称：现代阵列并行信号处理技术姓名：杜凯洋教师：王文钦教授示器、（1（2（3（4（5雷达等。
（一）概述1、天线：辐射能量和接收回波（单基地脉冲雷达），（天线形状，波束形状，扫描方式）。
2、收发开关：收发隔离。
3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器），功率放大式（如主振放大式），（稳定，产生复杂波形，可相参处理）。
4、接收机：超外差，高频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。
（接收机部分也进行一些信号处理，如匹配滤波等），接收机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒处理则采用相位检波器。
5、信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号，通常在检测判决之前完成（MTI，多普勒滤波器组，脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完成。
6、显示器（终端）：原始视频，或经过处理的信息。
7、同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式）才有）。
（二）雷达发射机1、单级振荡式：大功率电磁振荡产生与调制同时完成（一个器件）（1（2）（32（1（2（3（4（三）雷达接收机一、超外差雷达接收机的组成优点：灵敏度高、增益高、选择性好、适应性广。
图3-1 超外差式雷达接收机简化框图1、高频部分：（1）T/R 及保护器：发射机工作时，使接收机输入端短路，并对大信号限幅保护。
（2）低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系数，热噪声增益。
（3）Mixer ，LD ，AFC ：保证本振频率与发射频率差频为中频，实现变频。
2、中频部分及 AGC ：（1）匹配滤波：max (/)o S N（2）AGC ：auto gain control.3（1（21、灵敏度d P 时的输完成。
23。
4、中频的选择与滤波特性：02R f f ≥∆ ，中频选择通常选择 30M ～500M ，抑制镜频.实际与发射波形特性，接收机工作带宽有关。
5、工作稳定性和频率稳定度：指当环境变化时，接收机性能参数受到影响的程度，频率稳定度，信号处理，采取频率稳定度、相位稳定度提高的本振，“稳定本振” 。
雷达原理介绍ppt课件
的射频信号进行下变频以转化为视频信号（即中心频率等
于0）。正交解调接收机即可完成这样的下变频处理：
sm(t) = s(t) exp(-j2 f0t) 可见，正交解调处理将信号的中心频率降低了 f0 。
|s( f )|
s(t)
sm(t)
正交解 调前
exp(-j2 f0t)
0 |sm( f )|
f0
f
正交解
基本原理
发射系统 接收系统
目标
将雷达的接收信号与发射信号进行比较，就可 以获得目标的位置、速度、形状等信息，根据这些 信息，雷达进而可以完成对目标的检测、跟踪、识 别等任务。
基本原理
发射信号：
Tp
t
Tr
雷达发射周期性脉冲，记脉冲宽度为 Tp，重复周期为 Tr，雷达峰值功率（即脉冲期间的平均功率）为Pt，雷达 平均功率（即周期内的平均功率）为Pav，工作比（即脉冲 宽度与重复周期之比）为D。显然有：
SNR = Ps / Pn 显然SNR越高，目标回波就越显著，就越有利于信号分析。
发射功率
不考虑各种损耗，影响目标回波峰值功率Ps的因素有：
雷达发射峰值功率Pt、目标的雷达截面积（RCS） 、目
标与雷达的相对距离R。它们之间存在关系：
Ps= Pt /R4 是与雷达系统及环境有关的常数。若 过小或R过大，则
Tp
t
响应的 3dB宽度称为雷 达距离分辨率，它表征 了雷达将相邻目标区分 开的能力。若接收机没 有脉冲压缩，可用发射
与雷达相距r的目标回波相对于发射脉冲 脉宽Tp近似距离分辨率；
的延时 = 2r / c，c为电磁波的传播速度。 若有脉冲压缩，分辨率
那么，与雷达的相对距离差为r的两个
雷达原理与系统-雷达收发系统
11
3.1.1发射机的基本组成
3.1雷达发射机
速调管(Klystron)放大器：高功率、高增益、寿命长(几万小时)。高功率 (兆瓦)和高可靠性的速调管器件可用于3GHz的交通管制和远程气象雷达， 数千瓦级的速调管已进入毫米波段。速调管的噪声输出非常小，适用于相 干多脉冲波形。速调管的缺点是相对带宽窄（8%左右），要达到高功率 及高效率就需要更高电压。如果牺牲一些其它他性能，则带宽可以增大。
输出功率
发射机送至天线输入端的功率或者在指定负载上(馈线上一定的电压驻波比) 的功率为输出功率
峰值功率Pt ：发射脉冲期间射频放大的平均输出功率
Pav
pt
Te Tr
PtTe
fr
D
Te Tr
Te fr
平均功率Pav ：脉冲重复周期内输出功率的平均值
16
3.1雷达发射机
总效率 总效率=发射机的输出功率/输入总功率
• 但是，单级振荡式发射机的性能指标较低，是频率稳定性差，不适 合于复杂波形的应用场合，抗干扰能力弱，发射信号在每个脉冲之 间不具备相干特性。
• 采用单级振荡式发射机的雷达无法利用目标回波的多普勒信息进行 测速，也不能在多脉冲之间进行杂波抑制（MTI/MTD）。当整机对 发射机有较高要求时，单级振荡式发射机往往无法满足实际需要， 而必须采用主振放大式发射机。
L(fm
)
10
•
lg
B带宽内的单边带功率 信号功率
20~65 高功率时为阴 极调制，中、 低功率时用栅 极或阳极调制
30~45
阴极调制或 控制电极调
制
20~65
栅极调制、阴 极调制或聚焦电 极或或阳极调制
60 阴极调制、阳 极调制或栅极 调制或聚焦电
雷达知识点总结
雷达知识点总结1.雷达的工作原理1 雷达测距原理超高频无线电波在空间传播具有等速、直线传播的特性，并且遇到物标有良好的反射现象。
用发射机产生高频无线电脉冲波，用天线向外发射和接收无线电脉冲波，用显示器进行计时、计算、显示物标的距离，并用触发电路产生的触发脉冲使它们同步工作。
2 雷达测方位原理（1）利用超高频无线电波的空间直线传播；（2）雷达天线是一种定向型天线；（3）用方位扫描系统把天线的瞬时位置随时准确地送到显示器，使荧光屏上的扫描线和天线同步旋转，于是物标回波也就按它的实际方位显示在荧光屏上。
雷达基本组成（1）触发电路（Trigger Circuit）（2）作用：每隔一定的时间产生一个作用时间很短的尖脉冲（触发脉冲），分别送到发射机、接收机和显示器，使它们同步工作。
（3）（4）发射机（Transmitter）（5）作用：在触发脉冲的控制下产生一个具有一定宽度的大功率高频的脉冲信号（射频脉冲），经波导馈线送入天线向外发射。
参数：X波段：9300MHz—9500MHz （波长3cm）S波段：2900MHz—3100MHz （波长10cm）（6）天线（Scanner; Antenna）（7）作用：把发射机经波导馈线送来的射频脉冲的能量聚成细束朝一个方向发射出去，同时只接收从该方向的物标反射的回波，并再经波导馈线送入接收机。
参数：顺时针匀速旋转，转速：15—30r/min（8）（9）接收机（Receiver）作用：将天线接收到的超高频回波信号放大，变频（变成中频）后，再放大、检波，变成显示器可以显示的视频回波信号。
（5）收发开关（T-R Switch）作用：在发射时自动关闭接收机入口，让大功率射频脉冲只送到天线向外辐射而不进入接收机；在发射结束后，能自动接通接收机通路让微弱的回波信号顺利进入接收机，同时关闭发射机通路。
（6）显示器（Display）作用：传统的PPI显示器在触发脉冲的控制下产生一条径向的距离扫描线，用来计时、计算物标回波的距离，同时这条扫描线由方位扫描系统带动天线同步旋转。
自激振荡式雷达发射机原理
自激振荡式雷达发射机原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：自激振荡式雷达发射机原理雷达技术是一种利用电磁波进行探测和定位的技术，在军事、民用领域都有着广泛的应用。
雷达的核心部件之一就是发射机，它负责产生并发射出一定频率和功率的电磁波信号。
自激振荡式雷达发射机是一种常见的雷达发射机类型，其原理复杂但却十分重要。
自激振荡式雷达发射机通过激励一个被放大器所放大的信号来产生自激振荡。
自激振荡是指在无外部激励的情况下，电路器件自身就能产生并保持振荡的一种现象。
在雷达发射机中，自激振荡是指由被放大器的反馈带来的振荡。
下面将详细介绍自激振荡式雷达发射机的工作原理。
需要了解被放大器的作用。
被放大器是一个放大电磁波信号的器件，比如微波管、晶体管等。
在雷达发射机中，被放大器通常与反馈回路连接在一起，以实现自激振荡。
当输入信号进入到被放大器时，被放大器会增大这个信号，并将其输出。
输出信号中的一部分会经过反馈回路返回到被放大器的输入端，这就形成了一个反馈回路。
在自激振荡式雷达发射机中，反馈回路的设计十分重要。
合适的反馈回路可以实现稳定的振荡，确保发射信号频率和功率的稳定性。
一般来说，反馈回路设计的关键在于选择合适的元件以及调整它们的参数，比如电容和电阻的数值。
通过不断的实验和调试，可以找到最佳的反馈回路设计。
需要考虑信号的输出。
当自激振荡发生时，被放大器会不断地放大信号并输出。
输出信号会被送到天线中，最终转换成电磁波信号发送出去。
这些电磁波信号会沿着一定的路径传播，并被接收接收天线接收。
通过对接收到的信号进行处理和分析，就可以获取目标物体的信息，比如距离、速度等。
自激振荡式雷达发射机是一种重要的雷达发射机类型，通过反馈回路实现自激振荡，产生并发射出电磁波信号。
其工作原理复杂但十分精密，需要合理设计和调试反馈回路，确保稳定的振荡和输出信号。
通过不断的研究和实践，自激振荡式雷达发射机已经被广泛应用于雷达系统中，为军事、民用领域提供了重要的技术支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
雷达原理第2章雷达发射机
雷达发射机是雷达系统的核心组成部分，主要负责产生雷达信号并将其发射出去。
本章将介绍雷达发射机的工作原理及其主要组成部分。
雷达发射机的主要任务是通过发射出的脉冲信号来检测目标并获取目标信息。
脉冲信号的发射过程一般分为两个阶段：调制和功放。
调制是指将雷达信号与相关的调制信号相乘，从而得到具有特定特征的脉冲信号。
调制信号一般是一个周期性时间信号，根据需要可以选择不同的调制方式，常见的有连续波调制、脉冲调制和相位调制等。
调制过程实际上就是对高频载波信号进行幅度、频率或相位的调制，目的是为了提高信号的传输效率和抗干扰能力。
调制完成后，接下来需要将调制后的信号进行功率放大，以便能够将信号发送到目标并接收到目标返回的回波信号。
功放是将调制信号的功率增大的过程。
为了达到足够大的功率，一般会采用射频功率管或半导体功放器来提供足够的增益。
功放器的选择需要根据雷达系统的功率要求和频率范围来确定。
除了调制和功放，雷达发射机还需要考虑其他因素，如发射机的频率稳定性、调制信号的带宽、功放器的线性度等。
频率稳定性是指雷达信号的频率变化幅度，对于雷达系统的测量精度和距离分辨率都有着重要的影响。
调制信号的带宽决定了雷达发射信号的分辨率和抗干扰能力。
功放器的线性度决定了输出信号的失真程度，对于雷达系统的距离测量和目标识别都有着重要的影响。
综上所述，雷达发射机是雷达系统中非常重要的一个组成部分，它负责产生和放大雷达信号，并将信号发送到目标上，以便对目标进行探测和
测量。
在设计雷达系统时，需要根据具体的应用需求选择适当的调制方式、功放器和其他相关参数，以保证雷达系统在不同环境下能够正常工作。