第五章 雷达接收机(3)
第五章 雷达定位与导航
第二节 雷达干扰和假回波
一、雷达干扰 船用导航雷达的荧光屏上除了显示实际物 标的回波外，还会显示一些干扰杂波，影 响正常的雷达观测。这些干扰杂波主要是 海浪干扰、雨雪干扰、同频雷达干扰、电 火花干扰以及明暗扇形干扰等，面简单介 绍它们的特点及抑制的方法。
1．海浪干扰
海浪反射雷达波产生的干扰杂波称为海浪干扰。 其特点是： (1)近处海浪回波非常强，但随着距离的增加， 强度按距离的指数规律(1／R4)急剧减弱。一般 风浪时，海浪干扰范围可伸展到6—8 n mile， 大风浪时可达8—10n mile。 (2)海浪干扰的强度还与相对风向有关，上风 舷强且伸展得远。 (3)海浪干扰的特征是在扫描中心周围呈鱼鳞状 亮斑，而风浪大时会变成辉亮实体，淹没其中 的弱小物标回波。幅度较大的长涌，可在屏上 见到一条一条的浪涌回波。
第五章 雷达定位与导航
雷达定位就是用雷达测出物标的距离和／ 或方位，在海图上作图求出自己的船位。
要船位准确就要做到： (1)物标要认得准、选得合适； (2)测量方法要正确； (3)测量数据要准； (4)测量速度要快
第一节 物标的雷达图像
雷达是用以一定速度(15—30r／min)匀速顺时针 旋转的定向天线向外发射具有一定宽度的 (o．05—2 us)超高频无线电脉冲波并定向接收从 物标反射回来的回波，由显示器根据电波从天线 至物标间往返所经历的时间计算的距离及接收天 线送来的方位信号，以加强亮点的方式在荧光屏 上显示物标的相对于本船的距离和方位。因此， 物标的雷达图像不同于物标实际的形状。也不同 于海图上标志的形状。主要区别有如下几个方面：
一、雷达图像是平面位置图像 从雷达的工作原理可知，在雷达荧光屏上显示的 是物标相对于本船 ( 天线 ) 的方位和距离，不能显 示物标的高度、厚度和水下的深度。如图5—1— 1所示的小岛，雷达显示屏上仅显示小岛迎向雷达 天线一侧各点相对于天线的方位、距离的回波亮 点的组合，它的形状近似于小岛迎向天线一侧侧 面在与天线高度相等的水平面上的垂直投影面形 状。
大气科学概论第五章气象雷达
径向速度特征：由于降水范围大，因而径向速度场范围分布的 范围也大，等值线分布比较稀疏，切向梯度不大，在零径向速 度线两侧分布着范围较大且数值不大的正负中心，另外还常存 在流场符合或辐散区。
对流云阵性降水——块状回波(1)
▪ 气象回波——气象目标物对雷达电磁波的散射或反射引
起的回波。
降水回波 非降水回波
非气象回波
▪ 地物回波
特点：回波边缘特别清晰，位置固定不变，且回波和地物 所在的位置是一致的。
常用的识别方法
比较法：地物回波强度很大，位置固定不变，而降水回波则不 是；
PPI探测时改变天线仰角识别法 RHI探测法识别
平面位置显示器(PPI)
平面位置显示 器是天气雷达应用 得最多显示器，简 称平显，也叫PPI (Plan Position Indicator)。
当天线仰角为 ００，天线围绕铅直 轴转动时，平面位 置显水器表示的是 波束扫描平面上的 降水分析。
距离高度显示器(RHI)
为了了解云、雨的形成和垂直结构情况，在天气雷达上还 有一种常用的显示器——距离高度显示器。距离高度显示器简 称高显或RHI(Rang Height Indicator)。在高显中，横坐标表 示云、雨目标的斜距，纵坐标是云雨目标的高度。
▪ 对流云阵性降水包括阵雨、雷雨、冰雹、暴雨等； ▪ 一般出现在快速移行锋面上、冷锋前暖区、气团内部、副高边缘、
台风外围等； ▪ 持续时间在十几到几十分钟，平均约20－30min（与单体的尺度大
小有关）； ▪ 回波强度特征
PPI回波特征 通常由许多的分散的回波单体组成，随不同天气过程排列成带状、条装、 离散装或其他形状； 回波单体结构紧密、边界清晰、棱角分明，强度大，持续时间变化大，单 体水平尺度在几到几十公里，回波单体中包含许多尺度更小的回波泡；
雷达原理雷达接收机PPT课件
雷达接收机的组成
低噪声放大器的主要指标
1、噪声系数（Noise Figure）：输入信号与输出信号的信 噪比（SNR）之比。 NF=（SNR）in/（SNR）out 通常情况下，它是以分贝为单位的。 2、增益（Gain）：负载吸收功率与信源资用功率之比。 3、带内平坦度（Gain Flatness）：通带内最大增益与最 小增益的差值。 4、驻波比（Standing Wave Ratio）：最大电压与最小电 压之比。 5、输出功率（Power Out）
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雷达接收机的组成 （一）关于低噪声放大器
低噪声放大器(Low Noise Amplifier，简称LNA)是射频接 收机前端的主要部分。 它主要有以下几个特点： 1、处于接收机的前端就要求它的噪声系数越小越好。 为了抑制后面几级噪声对系统的影响，还要求有一定的 增益，为了不使后级器件过载，产生非线性失真它的增 益又不能太大。在此放大器在工作频段内应该是绝对稳 定的。
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雷达接收机的组成
具体指标在实际中的应用：
在实际应用中，为了有足够的增益，放大器通常是 若干级放大管（或模块）级联而成，即由单个的放大管 组成一个低噪声放大器。那么，在设计之初这个低噪声 的放大器的一些指标就得通过一定公式来计算得到。
下面以噪声系数为例，给出级联后的噪声系数的计算
公式：
F
F1
上次课作业
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？ 解： 对发射信号的频率、相位和谱纯度任一参数有较高要 求的情况下选用主振放大式发射机，3 参数均无较高 要求的情况下选用单级振荡式发射机。
上次课作业
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 10μ W，信号 功率为 100mW，求该发射机在距主频 1KHz 处的频 谱纯度。
雷达原理与系统知识要点总结(必修)
成绩构成：平时20%（原理10%+系统10%，含考勤和课堂测试），期中30%，期末40%，课程设计10%。
雷达原理与系统（必修）知识要点整理第一章：1、雷达基本工作原理框图认知。
2、雷达面临的四大威胁3、距离和延时对应关系4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）5、距离分辨力，角分辨力6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用第二章雷达发射机1、单级振荡与主振放大式发射机区别2、基本任务和组成框图3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章接收机1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）2、灵敏度的定义，识别系数定义3、接收机动态范围的定义4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义5、级联电路的噪声系数计算6、习题7、AGC，AFC，STC的含意和作用第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；2、A型、B型、P型、J型第五章作用距离1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）2、增益G和雷达截面A的关系2、雷达目标截面积定义3、习题4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程5、奈曼皮尔逊准则的定义6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；6.5 CFAR●什么是CFAR●慢变化CFAR的框图和原理●快变化CFAR的框图和原理，（左右平均、左右平均选大）●CFAR的边缘效应，图及分析7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何，相参M~M倍。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）10、二次雷达方程、习题。
11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。
第六章距离测量1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系3、双重频判距离模糊、习题。
雷达原理与对抗技术习题答案
第一章 1、雷达的基本概念：雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获取这些信息 答：雷达是一种通过发射电磁波和接收回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。 任务：早期任务为测距和探测，现代任务为获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等。 回波的有用信息：距离、空间角度、目标位置变化、目标尺寸形状、目标形状对称性、表面粗糙度及介电特性。 获取方式：由雷达发射机发射电磁波，再通过接收机接收回波，提取有用信息。 2、目标距离的测量：测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离 答：原理：R=Ctr/2 距离分辨力：指同一方向上两个目标间最小可区别的距离 Rmax=… 3、目标角度的测量：方位分辨率取决于哪些因素 答：雷达性能和调整情况的好坏、目标的性质、传播条件、数据录取的性能 4、雷达的基本组成：哪几个主要部分，各部分的功能是什么 答：天线：辐射能量和接收回波 发射机：产生辐射所需强度的脉冲功率 接收机：把微弱的回波信号放大回收 信号处理机：消除不需要的信号及干扰，而通过加强由目标产生的回波信号 终端设备：显示雷达接收机输出的原始视频，以及处理过的信息 习题： 1-1. 已知脉冲雷达中心频率f0＝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3000.01 MHz，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。
6851000103101.510()15022cRmkm
m1.010310398KHzMHzfd10300001.3000smfVdr/5001021.024
smV/100060cos500
波长：目标距离： 1-2. 已知某雷达对σ=5m2 的大型歼击机最大探测距离为100Km， 1-3. a） 如果该机采用隐身技术，使σ减小到0.1m2，此时的最大探测距离为多少？ 1-4. 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？
第 5 章 雷达作用距离
程,
1/4
1/4
Rmax(4)3kT P0 tG Bn2F n2N Somin
Pt Ar2
42kT0BnFnN Somin
(5.2.6)
第 5 章 雷达作用距离
当用(5.2.4)式的方式, 用信号能量
Et
(4)3kT0FnBn
Bn Bn
D0
(4)P3ktTG0FtGnD r02LCB1/4
Rmax (4)2kETt0GFtnADr0LCB1/4
1
Bn
(5.2.7)
上式中增加了带宽校正因子CB≥1, 它表示接收机带宽失配所带 来的信噪比损失, 匹配时CB=1；L表示雷达各部分损耗引入的损 失系数。
第 5 章 雷达作用距离
“等效” 是指该球体在接收机方向每单位立体角所产生的功 率与实际目标散射体所产生的相同, 从而将雷达截面积理解为 一个等效的无耗各向均匀反射体的截获面积(投影面积)。因为 实际目标外形复杂, 它的后向散射特性是各部分散射的矢量合 成, 因而不同的照射方向有不同的雷达截面积σ值。
散射特性。若假定目标可将接收到的功率无损耗地辐射出来,
则可得到由目标散射的功率(二次辐射功率)为
第 5 章 雷达作用距离
P2 S1 4PtGRt2
(5.1.2)
第三章雷达接收机
4.中频的选择和滤波特性
中频选择与发射波形特性、接收机的工 作带宽、所能提供的高频部件和中频部 件的性能有关。一般在30M-500MHz
滤波特性---是减小接收机噪声的关键 输出信噪比最大化---匹配滤波
5. 接收机的噪声系数
接收机的噪声来源
若用对数表示，则称为增益
G=20lgK 雷达接收机的电压放大倍数一般为 106~109 倍 相应的增益为120-180dB
3. 动态范围
定义：接收机能够正常工作所容许的输入信号 强度变化范围。
在接收机内部噪声电平一定的条件下，信 号太弱便不能检测；信号太强，接收机会发生 饱和过载，使目标回波显著减小，甚至丢失。
kT0 BnGa
N F 1 kT0BnGa
关于接收机噪声系数的几点说明
1. 噪声系数只适用于接收机的线性电路和准 线性电路。(非线性电路,需要考虑输出信号 与噪声的交叉项)
2. 为使噪声系数具有单值确定性，规定输入 噪声以天线等效电阻在室温290K时产生的 热噪声为标准。噪声系数只由接收机本身 参数确定。
能检测的信号越微弱, 则接收机的灵敏度越高, 因而雷达的作用距离就越远。
1/ 4
Rmax
PtGA
(4π)2 Simin
1. 灵敏度
能
信号
量
目标距离
能
信号
量
目标距离
如果不存在噪声，则不管目 标回波有多小，理论上都能 够检测到。
噪声 但实际系统都不可避免地存 在噪声，因此接收机的输入 信号功率如果低于噪声水平， 目标就会完全淹没在噪声中， 从而不可能被可靠地检测出 来。
哈工大—雷达对抗第5章—雷达干扰技术
遮盖性干扰
5.3.2最佳遮盖干扰波形
• •
最佳干扰波形就是随机性最强或不确定性最大的波形。 在限制平均功率的情况下，熵最大的最佳遮盖干扰波 形为正态分布的噪声。 熵定义为H ( x) p ( x) log a p ( x)dx
p ( x)dx 1 条件 x 2 p ( x)dx 2
電子工程技術研究所
遮盖性干扰
5.3遮盖性干扰
•
• •
有源干扰按干扰信号的作用机理可分为：遮 盖性干扰和欺骗性干扰 前面分析的干扰方程一般形式主要针对的就 是单站雷达的遮盖性有源干扰 遮盖性干扰就是用干扰信号淹没有用信号， 阻碍雷达检测目标信息，实际就是降低信噪 比以在恒虚警检测中降低发现概率。
電子工程技術研究所
2 2
2
有效干扰扇面 j 2 2
Pj G j Gt
4 k j Rt 2 0.5 PG Kj t t Rj
電子工程技術研究所
干扰方程
干扰在目标上时有效干扰扇面要求
•
有效干扰扇面是指在最小干扰距离上干扰能压制 信号的扇面，在此扇面内雷达不能发现目标。
電子工程技術研究所
概述
干扰分类方法
•
• • •
能量来源：有源(Active),无源(Passive) 产生途径：有意干扰，无意干扰 作用机理：遮盖性干扰，欺骗性干扰 空间位置：远距离支援干扰(SOJ, Stand off Jam
ming)，随队干扰(ESJ, Escort Jamming) ，自卫 干扰(SSJ, Self Screening Jamming) ，近距离干 扰(SFJ, Stand Forward Jamming)