雷达原理_第四章-雷达终端
雷达基本工作原理课件
雷达的分类
01
脉冲雷达
发射脉冲信号，通过测量脉冲 信号往返时间计算目标距离。
02
连续波雷达
发射连续波信号，通过测量信 号频率变化计算目标距离和速
度。
03
合成孔径雷达
利用高速平台对目标区域进行 扫描，形成高分辨率的合成孔
径图像。
雷达的应用
军事侦察
利用雷达探测敌方军事目标，如飞机、 坦克等。
气象观测
指雷达在存在欺骗干扰的情况下，仍能正常工作并检测到目标的能力 ，通常由信号鉴别和抗干扰算法决定。
多目标处理能力
跟踪能力
指雷达在同一时间内能够跟踪的 目标数量，通常由数据处理能力 和硬件资源决定。
分辨能力
指雷达在同一时间内能够分辨的 目标数量，通常由信号处理算法 和天线波束宽度决定。
05
雷达技术的发展趋势
天线是雷达系统的辐射和接收单元，负责发射和接收电磁波。
波束形成是天线的重要技术，通过控制天线阵列的相位和幅度，形成具有特定形状 和方向的波束。
天线的性能指标包括方向图、增益、副瓣电平和极化方式等。
信号处理与数据处理
信号处理是雷达系统的关键技术之一，负责对接收到的回波信号进行处 理和分析。
数据处理负责对雷达系统获取的数据进行进一步的处理、分析和利用。
当目标相对于雷达移动时，反 射的电磁波频率会发生变化， 这种变化被雷达接收并转换为 目标的相对速度。
速度测量的精度受到多普勒效 应的影响，而分辨率则受到雷 达工作频率和采样率的影响。
03
雷达系统组成
发射机
发射机是雷达系统的核心组件之 一，负责产生高功率的射频信号
。
它通常包括振荡器、功率放大器 和调制器等组件，用于将低功率 信号放大并调制为所需的波形。
电子科技大学-雷达原理XXXX
绪论——雷达的历史与发展
二次大战中和大战后
– 微波雷达（1941，英美S/X波段雷达） – PPI显示 – 超外差接收
绪论——现代雷达
AN TPS-75v长程对搜索雷达(台空军东引岛)
绪论——现代雷达
绪论——现代雷达
中国炮瞄雷达
绪论——现代雷达
美国炮瞄雷达
绪论——现代雷达
雷神GBR
绪论——现代雷达
雷神GBR
绪论——现代雷达
AN FPS-85 相控阵空间监视雷达
绪论——现代雷达
COSMO-SkyMed 雷达卫星
绪论——现代雷达
美军天基雷达
绪论——现代雷达
美军SBX雷达
天线噪声：主要包括热噪声和宇宙噪声，当接收机电阻与天线辐 射电阻匹配时，功率NA=kTABn
等效噪声带宽：
H ( f ) 2df
Bn 0 H ( f0 ) 2
雷达接收机——接收机噪声系数
噪声系数与噪声温度
噪声系数：
F Si / Ni Si No 1 NiG N 1 N 1 N
So / No So Ni G Ni
工作带宽
接收机频率变化范围 抗干扰性能：需要大带宽 高灵敏度：窄带宽
动态范围
接收机正常工作容许的输入信号强度的变化范围 从Si,min-接收机过载时的输入信号功率
中频的选择和滤波特性
接收机中频的选择：取决于发射波形、接收机工作带宽、前端器 件性能 滤波特性：匹配滤波
雷达接收机——主要技术指标
tr：电磁波往返时间
雷达的距离分辨力为：
R
c
2
雷达原理课件
雷达原理课件雷达原理课件雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和测量的技术。
它广泛应用于军事、航空、气象等领域，为我们提供了无可替代的信息和数据。
本文将介绍雷达的原理和应用，并探讨其在现代社会中的重要性。
一、雷达的基本原理雷达的基本原理是利用电磁波的特性来实现目标的探测和测量。
它通过发射一束电磁波，然后接收并分析回波来确定目标的位置、距离、速度等信息。
1. 发射电磁波雷达系统首先发射一束电磁波，通常是微波或无线电波。
这些电磁波会沿着直线传播，并在碰到目标时发生反射或散射。
2. 接收回波当发射的电磁波碰到目标时，它们会发生反射或散射，并返回雷达系统。
雷达接收器会接收到这些回波，并将其转化为电信号。
3. 分析回波接收到的电信号经过处理和分析，可以提取出目标的相关信息。
通过测量回波的时间延迟、频率变化和幅度变化等，雷达系统可以确定目标的位置、距离、速度等参数。
二、雷达的应用领域雷达技术在各个领域都有着广泛的应用，以下是几个常见的领域：1. 军事应用雷达在军事领域中起着至关重要的作用。
它可以用于目标探测、目标跟踪、导航、武器制导等方面。
雷达系统可以帮助军队实时监测敌方的动态，提供战场情报，为作战决策提供重要支持。
2. 航空导航雷达在航空领域中被广泛应用于飞行导航和空中交通管制。
它可以帮助飞行员确定飞机的位置和高度，避免与其他飞行器相撞。
雷达系统还可以监测天气变化，提供飞行安全的重要信息。
3. 气象预报雷达技术在气象领域中扮演着重要角色。
通过测量回波的强度和频率，雷达系统可以提供降水量、风速、云层高度等天气信息。
这对于气象预报和灾害预警非常关键。
4. 海洋勘测雷达在海洋领域中也有着广泛的应用。
它可以用于测量海洋表面的波浪、潮汐和海流等信息。
这对于海洋勘测、海上交通和海洋资源开发具有重要意义。
三、雷达在现代社会中的重要性雷达技术的发展和应用对于现代社会来说具有重要意义。
以下是几个方面的重要性：1. 安全保障雷达系统可以帮助保障国家的安全。
雷达工作原理
雷达工作原理第一篇：雷达工作原理雷达的原理雷达(radar)原是“无线电探测与定位”的英文缩写。
雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。
雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。
雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。
天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。
电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。
天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。
由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。
接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。
为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。
根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2其中S：目标距离T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间C：光速雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。
通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。
两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。
测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。
雷达的战术指标主要包括作用距离、威力范围、测距分辨力与精度、测角分辨力与精度、测速分辨力与精度、系统机动性等。
其中，作用距离是指雷达刚好能够可靠发现目标的距离。
雷达原理_第四章-雷达终端
2) 显示的坐标数量、种类和量程。这些参数主要根据雷达的用途和战术指 标来确定。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
4.2 距 离 显 示 器
1. A型显示器 （1）A显画面及示波管
A型显示器的典型画面如 图4.5所示, 画面上有发射脉冲 (又称主波)、近区地物回波和 目标回波, 还有距离刻度, 这个 刻度可以是电子式的, 也可以 是机械刻度尺。
发射脉 冲
近区地 物回波
目标回 波
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100 机械距离刻度
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
（3）
这种显示器用在测高雷达和地形跟踪雷达系统中, 统称为E式显示器，横 坐标表示距离, 纵坐标表示仰角或高度。 表示高度者又称为RHI显示器。在测 高雷达中主要用RHI显示器。但在精密跟踪雷达中常采用E式, 并配合B显可实 现目标的三维显示。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
仰 角
斜距
E型
0km 200km
RHI型
20km 0km
高度显示器的两种型式
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标 CUIT
雷 达 高 度 显 示 器 示 例
雷达高显强度图说明：坐标原点为厦门气象台
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
2. 雷达对显示器的要求是由雷达的战术和技术参数决定的, 通常有以下几点:
平面显示器 （PPI显示器）
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
《雷达原理与系统》PPT课件
W
G 发射天线增益
倍
Ar 接收天线有效面积（孔径）m2
工作波长 m
目标的雷达截面积 m2
R 雷达与目标之间的距离 m
Pr min 接收机灵敏度 W
未考虑因素：大气衰减与路径（多精径选，课件曲p率pt），目标特性与起伏
9
1.1 雷达的任务
举例：
某雷达发射脉冲功率为200KW，收发天线增益为30dB，波长0.1m，抗研究所 2014年2月
精选课件ppt
1
主要内容
1、绪论
2、雷达发射机
3、雷达接收机
4、雷达终端显示器与录取设备
5、雷达作用距离
6、目标距离的测量
7、目标角度的测量
8、目标速度的测量
精选课件ppt
2
主要内容
9、连续波雷达 10、脉冲多普勒雷达 11、相控阵雷达 12、数字阵列雷达 13、脉冲压缩雷达 14、双基地雷达 15、合成孔径雷达
收发信号载波频率的差（多卜勒频率）
举例：
fd
ttrt2Vr
2t
tr 2R0Vrt c
频率为10GHz的雷达，当目标径向速度为300m/s时，其多卜勒频率为
c f3 1 1 18 0 H m 0 0/s z0 .0m 3 ,fd2 0 3 .0m m 0 3 /s 0 2K 0Hz
精选课件ppt
8
灵敏度为-110dBm，不考虑大气损耗等，试求其对=1m2目标的最大作用
距离
1
Rm
ax
2
105 1032 0.12
4 3 1014
1
4
1
2 1023
4 3
4
100.786km
精选课件ppt
雷达原理知识点
雷达的(radar)概念：无线电探测和测距。
雷达的原理：利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的。
雷达的组成：天线：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波1.收发开关：发射状态将发射机输出功率接到天线，保护接收机输入端接受状态将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号2.发射机：在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波3.接收机：放大微弱的回波信号，解调目标信息4.激励器/同步器：产生和供给收发信号共同的时间、频率、天线指向基准5.显示器/操作员：显示目标信息和雷达的工作状态，配合人工操作。
单级震荡发射机的特点：优点：简单，低廉，高效；缺点：频率不稳，相位随机，不能复杂调制主震放大式发射机组成及特点：1.基准振荡器：保证频率、重频、脉宽，2.锁相振荡器：提供相位（稳定性、一致性很高） 3.放大链：固态+行波管放大链，固态+行波管+速调管(前向波管)放大链等优点：频率稳定、准确，相位稳定，能够复杂调制缺点：复杂，昂贵，效率较低脉冲调制器的组成：1.直流电源：提供充足、稳定的直流能量，满足工作要求；2.充电元件：将直流能量及时传递给储能元件3.储能元件：在开关截止时保存充电能量，在开关导通时释放保存的能量4.调制开关：刚性在输入脉冲的作用下，脉冲期间导通，间歇期间截止软性在输入触发的作用下，导通释放能量，放尽后自然截止5.耦合元件：将高压、大电流脉冲作用到射频负载上（原理图另附）噪声系数定义：接收机输入端信号噪声功率比与输出端信号噪声功率比的比值及：雷达终端显示器根据完成的任务可分为: 距离显示器、平面显示器、高度显示器、情况显示器和综合显示器、光栅扫描显示器等。
检测性能由发现概率和虚警概率描述：发现概率越大说明发现目标的可能性越大；虚警概率越小说明错误目标的可能性越大；在虚警概率不超过某个允许值的条件下，发现概率越大越好虚警：没有信号时，输出的电平超过门限被认为是信号的事件。
波导损耗：波导损耗与波导制造的材料、工艺、传输系统工作状态以及工作波长等因素有关, 通常情况下, 工作波长越短, 损耗越大。
2023年雷达原理知识点总结
【雷达任务：测目旳距离、方位、仰角、速度；从目旳回波中获取信息【雷达工作原理：发射机在定期器控制下，产生高频大功率旳脉冲串，通过收发开关抵达定向天线，以电磁波形式向外辐射。
在天线控制设备旳控制下，天线波束按照指定方向在空间扫描，当电磁波照射到目旳上，二次散射电磁波旳一部分抵达雷达天线，经收发开关至接受机，进行放大、混频和检波处理后，送到雷达终端设备，能判断目旳旳存在、方位、距离、速度等。
【影响雷达性能指标：脉冲宽度（窄），天线尺寸（大），波束（窄），方向性。
【测角：根据接受回波最强时旳天线波束指向【雷达是怎样获取目旳信息旳？【雷达构成：天线，发射机，接受机，信号处理机，终端设备（电源，显示屏），收发转换开关【发射机工作原理：为雷达提供一种载波受到调制旳大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去。
【发射机基本构成：单级振荡式：脉冲调制器，大频率射频振荡器，电源。
主振放大式：脉冲调制器，中间和输出射频功放，电源，定期器，固体微波源（主控振荡器，用来产生射频信号）工作过程：（1）单级振荡式：信号由振荡器产生，受调制（2）主振放大式：信号由固体微波源通过倍频后产生，经射频放大链进行放大，各级都需调制（脉冲调制器），定期器协调工作。
优缺陷：单击振荡式：简朴经济轻便，频率稳定度差，无复杂波形；主振放大式：频率稳定度高，相位相参信号，有复杂波形，合用频率捷变雷达【发射机质量指标：（1）工作频率（波段）（2）输出功率：影响威力和抗干扰能力。
峰值功率（脉冲期间射频振荡旳平均功率）和平均功率（脉冲反复周期内输出功率旳平均值）。
（3）总效率Pt/P。
（4）调制形式：调制器旳脉冲宽度，反复频率，波形。
（5）信号稳定度/频谱纯度，即信号各项参数。
【调制器构成：电源，能量储存，脉冲形成【调制器任务与作用：为发射机旳射频各级提供合适脉冲，将一种信号载到一种比它高旳信号上【仿真线：由于雷达旳工作脉冲宽度多半在微秒级别以上，用真实线长度太长，因此在实际中是用集总参数旳网络替代长线，即仿真线【刚/软性开关：刚性开关旳电容储能部分放电式调制器，特点为部分放电，通电利索；软性开关旳人工线性调制器，特点为完全放电，效率高，功率大。
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主波
回波
A/R型显示器
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
（2）
平面显示器显示雷达目标的斜距和方位两个坐标, 是二维显示器。 它用平 面上的亮点位置来表示目标的坐标, 光点的亮度表示目标回波的强度。
平面显示器是使用最广泛的雷达显示器, 因为它能够提供平面范围的目标 分布情况, 这种分布情况与通用的平面地图是一致的。
平面显示器 （PPI显示器）
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
偏心PPI型显示器是P显移动原点，使其偏离荧光屏几何中心，以 便在给定方向上得到最大扫描扩展。
距离
方位
偏心PPI显示器
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
B型显示器, 它以横坐标表示方位, 纵坐标表示距离。通常方位角不是 取整个360°, 而是取其中的某一段, 即雷达所监视的一个较小的范围。如 果距离也不取全程, 而是某一段, 这时的B式就叫做微B显示器。在观察某一 波门范围以内的情况时可以用微B显。
200k m
0
0km
90
B式显示器
CUIT
雷 达 平 面 显 示 图 示 例
雷达图说明：中心点为厦门（气象台），每距离圈60公里，可覆盖300公里范围。 PPI-平面强度图：可以想象为从空中俯视地面时所看到的云的分布情况。 仰角：雷达天线扫描线与地面的夹角。 DBZ：雷达回波的强度值，数值越大，强度越强，反映在现象上雨越大。 距离：指总距离圈为300公里。 时间和日期：指观测的时间，每天固定时次观测（08、11、14、17、20、23时）, 有回波时资 料更新。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
J型显示器是圆周扫描, 它与A型显示器相似, 所不同的是把扫描线从直线 变为圆周。目标的斜距取决于主波与回波之间在顺时针方向扫描线的弧长。
主波
回波
J型显示器
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
A/R型显示器有两条扫描线。上面 一条扫描线和A型显示器相同, 下面一条 是上面扫描线中一小段的扩展, 扩展其 中有回波的一小段可以提高测距精度, 它是从A型显示器演变而来的。
距离显示器是一维显示器, 用光点在荧光屏上距参考点的水平偏移量表示 目标的斜距，光点的垂直偏转幅度表示目标回波的强度。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
A型显示器为直线扫描, 扫描线起点与发射脉冲同步, 扫描线长度与雷达 距离量程相对应, 主波与回波之间的扫描线长代表目标的斜距。
主波
回波
A型显示器
250Km 2 600
上次作业
4、AGC 电路有什么作用?它的基本组成是什么？ 答：（1）AGC 电路有什么作用： 在输入信号幅值变化很大的情况下，通过调节可控增益放 大器的增益，使输出信号幅值基本恒定或仅在较小范围内 变化的一种电路。 （2）它的基本组成：由门限电路、脉冲展宽电路、峰值 检波器和低通滤波器、直流放大器和隔离放大器等组成。
Si min 114 dBm 10 lg 0.46 10 lg 7.2581 3 105 .76dBm
上次作业
3、某雷达脉冲宽度 1μs，重复频率 600Hz，发射脉冲包络 和接收机准匹配滤波器均为矩形特性，接收机噪声系数 3， 天线噪声温度 290°k，求系统等效噪声温度 Te、临界灵敏 度 Simin 和最大的单值测距范围。 解：
上次作业
1、某雷达接收机噪声系数为 6dB，接收机带宽为 1.8MHz， 求其临界灵敏度。 解：临界灵敏度： Si min 114 .dBm 6 10 lg1.8 105 .45dBm 2、某雷达发射矩形脉冲宽度 3μs，接收机采用矩形频率 特性匹配滤波，系统组成和参数如下图，求：接收机总 噪声系数，当天线噪声温度为 380°k 、M=3dB 时的接 收机灵敏度。
上次作业
解： 接收机总噪声系数：
F 1 4.2 1 6.7 1
31
5.9478
0.72 0.72 0.72150 0.72150 0.3
内外噪声引起的总噪声系数：
F F TA 5.9478 380 7.2581
T0
290
1.37
接收机带宽： B 3106 0.46MHz 接收机灵敏度：
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
1. 雷达终端显示器根据完成的任务可分为: 距离显示器、 平面显示器、 高
度显示器、 情况显示器和综合显示器、光栅扫描显示器等。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量标
（1）距离显示器 常用的距离显示器有三种基本类型：(a)为A型显示器, (b)为J型显示器, (c)为A/R型显示器。
第 4 章 雷达终端
4.1 传统雷达显示的类型及质量指标 4.2 距离显示器 4.3 平面位置显示器 4.4 数字式雷达显示技术 4.5 随机扫描雷达显示系统 4.6 光栅扫描雷达显示系统 4.7 雷达点迹录取和数据处理
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
1. 传统雷达显示的类型及质量指标 2. 距离显示器
常用的平面显示器有三种基本类型：(a)PPI型显示器, (b)偏心PPI型显示 器, (c) B型显示器。
4.1 雷达终端显示器的类型及质量指标
PPI显示器采用径向扫描极坐标显示方式，以雷达站作为圆心 (零距离)。 方位角以正北为基准(零方位角)，顺时针方向计量；距离则沿半径计量；图 的中心部分大片目标是近区的杂波所形成的, 较远的小亮弧则是动目标, 大的 是固定目标。
上次作业
5、什么叫做自动频率控制？借助图 1 简述 AFC 工作原理。
调幅波输入 混频器
中频 放大器
包络 至低放 检波器
压控
直流
低通
限幅
振荡器
放大器
滤波器
鉴频器
AFC
答：自动频率控制：能自动地调整其输出的控制电压，以微调本 机振荡频率，使两者的差频稳定在额定中频附近的自频调系统。 工作原理：由于限幅鉴频器的中心频率调在规定的中频上，鉴频 器就可以将偏离于中频的频差变换成电压，该电压经低通滤波器 和直流放大器后作用于压控振荡器，压控振荡器的振荡频率发生 变化，使偏离于中频的频率误差减小。
内外噪声引起的总噪声系数：
F
F
TA T0
3
290 290
4 ， Te
4 1 290
870 K
接收机带宽： B
1.37 1106
1.37MHz
临界灵敏度： Si min 114 dBm 10 lg1.37 10 lg 4 106 .61dBm
c 3108
单值测距范围： R
2 fr