雷达原理作业.docx

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雷达原理作业

2、写出雷达距离方程的两种基本形式，表明各符号的意义。

根据《微波天线与技术》课上所学，依次推导，可得

Pt为发射功率，Gt发射天线增益，Si入射功率密度，o表示目标的散射截面积，Ae接收天线有效的接收面积。

3、说明虚警概率和门限电平的关系？

说明信噪比和发现概率的关系。

通常，接收机是在对n个视频脉冲加权积累以后，再与某一门限电压进行比较而实现检测的·若输出包络超过门限则认为目标存在，否则认为没有目标，这种检测方式称为门限检测。

雷达信号检测中应用较广的是奈曼.皮尔逊准则。

这个准则的要求是在给定的信噪比条件下，满足-定的虚警概率便发现概率最大。

（1）存在目标时,判为有目标,这是一种正确判断,称为发现,它的概率称为发现概率Pd;

（2）存在目标时,判为无目标,这是错误判断,称为漏报,它的概率称为漏报概率Pla;

（3）不存在目标时判为无目标,称为正确不发现,它的概率称为正确不发现概率Pan;

（4）不存在目标时判为有目标,称为虚警,这也是一种错误判断,它的概率称为虚警概率Pfa;

显然四种概率存在以下关系:

Pd+Pla=1Pan+Pfa=1

门限值越大虚警概率越小

接收机的噪声系数F为接收机输入端信噪比与输入端信噪比的比值

雷达接收机的通带宽度决定于中频放大器的带宽。

对大多数雷达接收机而言，噪声带宽B.与中放的3dB带宽接近。

这样，理想接收机的输入噪声功率N表示为

则可确定最小可检测信号电平Sìmin为

从一个简单的矩形脉冲波形来看,若其宽度为τ、信号功率为S,则接收信号能量Er=Sτ;噪声功率N和噪声功率谱密度No之间的关系为N=NoBn。

Bn为接收机噪声带宽,一般情况下可认为Bn≈1/τ。

这样可得到信号噪声功率比的表达式如下:

可获得用（S/N）omin表示的距离方程：

4、雷达的直视距离如何计算？

目标真实距离（或称不模糊距离）的单元数为Rc=493,不模糊距离R为

时间tR也就是回波相对于发射信号的延迟,因此,目标距离测量就是要精确测定延迟时间tR

1、怎样求测距误差？

得到测距误差为:

式中,Δc为电波传播速度平均值的误差;ΔtR为测量目标回波延迟时间的误差。

测距误差由电波传播速度c的变化Δc以及测时误差ΔtR两部分组成

2、说明舍脉冲法判距离模糊的原理？

设重复频率分别为fr1和fr2,它们都不能满足不模糊测距的要求。

fr1和fr2具有公约频率，其为fr,

N和a为正整数,常选a=1,使N和N+a为互质数。

fr的选择应保证不模糊测距。

雷达以fr1和fr2的重复频率交替发射脉冲信号。

通过记忆重合装置,将不同的fr发射信号进行重合,重合后的输出是重复频率fr的脉冲串。

同样也可得到重合后的接收脉冲串,二者之间的时延代表目标的真实距离

“舍脉冲”法判模糊

当发射高重复频率的脉冲信号而产生测距模糊时,可采用“舍脉冲”法来判断m值。

所谓“舍脉冲”,就是每在发射M个脉冲中舍弃一个,作为发射脉冲串的附加标志。

如图6.6（b）所示,发射脉冲从A1到AM,其中A2不发射。

与发射脉冲相对应,接收到的回波脉冲串同样是每M个回波脉冲中缺少一个。

只要从A2以后,逐个累计发射脉冲数,直到某一发射脉冲（在图中是AM-2）后没有回波脉冲（如图中缺B2）时停止计数,则累计的数值就是回波跨越的重复周期数m。

采用“舍脉冲”法判模糊时,每组脉冲数M应满足以下关系:

式中，mmax是雷达需测量的最远目标所对应的跨周期数；tR′的值在0～Tr之间。

这就是说,MTr之值应保证全部距离上不模糊测距。

而M和mmax之间的关系则为:

M＞mmax+1

3、说明三角形波调制测距的原理。

（画出图形，写出求固定目标斜距的公式，求运动目标斜距和速度的公式，）

发射频率按周期性三角形波的规律变化,如图6.8所示。

图中ft是发射机的高频发射频率,它的平均频率是ft0,ft0变化的周期为Tm。

通常ft0为数百到数千兆赫,而Tm为数百分之一秒。

fr为从目标反射回来的回波频率,它和发射频率的变化规律相同,但在时间上滞后tR,tR=2R/c。

发射频率调制的最大频偏为±Δf,fb为发射和接收信号间的差拍频率,差频的平均值用fbav表示。

图6.8调频雷达工作原理示意图

如图6.8所示,发射频率ft和回波的频率fr可写成如下表达式:

差频fb为

在调频的下降段,df/dt为负值,fr高于ft,但二者的差频仍如式（6.2.1）所示

对于一定距离R的目标回波,除去在t轴上很小一部分2R/c以外（这里差拍频率急剧地下降至零）,其它时间差频是不变的。

若用频率计测量一个周期内的平均差频值fbav,可得到

实际工作中,应保证单值测距且满足

由此可得出目标距离R为

式中，fm=1/Tm，为调制频率。

可求出目标距离为:

六、

1、相位法测角时两天线间距为d，接收的信号由波程差

引起的相位差φ，写出φ的表达式。

画出相位法测角的示意图。

设在θ方向有一远区目标,则到达接收点的目标所反射的电波近似为平面波。

由于两天线间距为d,故它们所收到的信号由于存在波程差ΔR而产生一相位差φ,

相位法测角方框图

2、

（1）画出振幅和差法测角时，彼此部分重叠的两波束方向图、和波束和差波束的响应图。

和差法测角

（2）等信号轴方向为

，目标偏离等信号轴

，写出和信号差信号表达式。

设天线电压方向性函数为F（θ）,等信号轴OA的指向为θ0,则波束1、2的方向性函数可分别写成:

F1（θ）=F（θ1）=F（θ+θk-θ0）

F2（θ）=F（θ2）=F（θ-θ0-θk）

用等信号法测量时,波束1接收到的回波信号u1=KF1（θ）=KF（θk-θt）,波束2收到的回波电压值u2=KF2（θ）=KF（-θk-θt）=KF（θk+θt）,式中θt为目标方向偏离等信号轴θ0的角度。

对u1和u2信号进行处理,可以获得目标方向θt的信息。

（注意修改公式）

3、相位法测角时测角误差与那些因素有关？

相位差φ值测量不准,将产生测角误差λ为雷达波长

其中Kd为检波系数

φ与Uo有良好的线性关系,但单值测量范围仍为-π/2~π/2。

4、说明三天线相位法测角原理。

（画出原理示意图）

三天线相位法测角原理示意图

5、雷达测角的物理基础是什么？

雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性

1、在连续波多普勒雷达和脉冲雷达中，对于固定目标、运动目标经检波后去掉直流分量各输出什么？

雷达发射连续波的情况这时发射信号可表示为s（t）=Acos（ω0t+φ）

式中,ω0为发射角频率,φ为初相;A为振幅。

在雷达发射站处接收到由目标反射的回波信号sr（t）为

tr=2R/c,为回波滞后于发射信号的时间,其中R为目标和雷达站间的距离;c为电磁波传播速度,在自由空间传播时它等于光速;k为回波的衰减系数

这就是多卜勒频率,它正比于相对运动的速度而反比于工作波长λ

连续波多卜勒雷达原理框图（a）组成框图;（b）多卜勒频率差拍矢量;（c）频谱图

连续波多普勒雷达

对于固定目标,合成矢量不随时间变化,检波器输出经隔直流后无输出

而运动目标回波与基准电压的相位差随时间按多卜勒频率变化，通过隔直流电容器输出多卜勒频率信号为（固定目标）：

在脉冲雷达中：

对于固定目标来讲,相位差φ是常数,检波后隔去直流分量可得到一串等幅脉冲输出

对运动目标回波而言，经检波及隔去直流分量后得到脉冲信号的包络为