雷达原理复习重点精简解析.docx

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雷达原理复习重点精简解析

雷达原理复习重点

第一章

雷达的任务；

测量目标的距离、方向、仰角、速度，以及从目标回波中获取更多的有关目标的信息。

用极坐标表示空间中任一目标的位置，三个坐标；

1、目标的斜距R

2、方位角α

3、仰角β

速度与多普勒之间的关系；

fd=2vr/λ

当目标向着雷达运动vr>0.回波载频提高，反之小于0，回波载频降低。

雷达基本方程推导

雷达的基本组成框图及各部分的任务

第二章

雷达发射机的任务、分类；

任务：

为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率发射信号

分类：

单级振荡式发射机：

组成：

大功率射频振荡器、，脉冲调制器、电源

主振放大式发射机：

组成：

射频放大链、脉冲调制器、固态频率源、高压电源

雷达输出功率定义，峰值功率和平均功率概念及其关系；

雷达输出功率定义：

发射机送至馈线系统的功率

峰值功率：

脉冲期间射频振荡的平均功率

平均功率：

脉冲重复周期内的输出功率的平均值

关系：

离散和分布型寄生输出对应于信号的规律性不稳定和随机性不稳定

离散型寄生输出对应于信号的规律性不稳定

分布型寄生输出对应于信号的随机性不稳定

主振放大式发射机的特点；

频率稳定度高、发射全相参信号、能产生复杂信号波形、可实现脉冲压缩、工作方式适用于带宽频率捷变工作

成本高、组成复杂、效率低

全相参系统定义

发射的射频信号与雷达频率源输出的各种信号存在着相位关系。

第三章

雷达接收机的任务；

对雷达天线收到的微弱信号进行预选、放大、变频、滤波、解调、数字化处理，同时抑制外部的干扰、杂波及机内噪声，使回波信号尽可能的保持目标信息，以便进一步进行信号处理和数字处理。

超外差雷达接收机的组成；

1、高频部分

2、中频放大器

3、检波器和视频放大器

灵敏度、动态范围定义；

灵敏度：

表示接收机接收微弱信号的能力

动态范围：

接收机工作时允许输入信号的强度变化范围。

噪声系数的定义及物理意义，噪声系数和噪声温度的关系；

噪声系数：

接收机输入的信号信号噪声比与输出端信号噪声比之比。

物理意义：

由与接收机内部噪声的影响，使接收机输出端的信噪比相对其输出端的信噪比变差的倍数。

噪声系数与噪声温度的关系：

级联电路的噪声系数推导，计算，

降低噪声系数的措施；

各级噪声系数小、额定功率增益高

接收机灵敏度表达式及计算，

如何提高接收机的灵敏度

1、尽量降低接收机总噪声系数F0

2、接收机中频放大器采用匹配滤波器

3、尽量减小M值

接收机高频部分组成；

收发开关、接收机保护器、高频放大器、前置中频放大器、混频器、本机振荡

收发开关组成及分类

组成：

高频传输线和气体放电管

分类：

分支线型收发开关、平衡式收发开关

自动增益控制分类及作用

为了保证对目标的自动方向跟踪，要求接收机输出的角误差信号强度只与目标偏离天线轴线的夹角有关，而与目标距离的远近、距离反射面积的大小因素无关。

匹配滤波的概念；

匹配滤波器是在白噪声背景中检测信号的最佳滤波器，其输出信噪比在某个时刻可以达到最大。

警戒雷达和跟踪雷达带宽选择

警戒雷达的主要要求是接收机灵敏度高，而对波形失真的要求不严格，因此要求接收机线性部分的输出信噪比最大，即高、中频部分的通频带BRI应取最佳带宽Bopt,但考虑到发射信号频率和本振频率的漂移，需要加宽一个数值△fx。

接收机视频噪声的影响很小，因此视频部分（含检波器）的带宽Bv只要保证信号通过时幅值不减小，就可使接收机灵敏度仍然保持为最高，一般取带宽Bv等于或稍大于Bopt/2.

跟踪雷达是根据目标回波前沿位置来精确测距的，主要要求波形失真小，其次才是要求接收机的灵敏度高。

因此要求接收机的总带宽B0（含视频部分带宽Bv）大于最佳带宽，一般取为B0=2~5/τ，τ为发射信号脉冲宽度。

第四章

雷达显示器分类

1、距离显示器

2、平面显示器

3、高度显示器

A型显示器的组成；

1、扫描形成电路

2、视频放大电路

3、距标、距离刻度形成电路

根据方位扫描方式的不同，平面位置显示器的分类

1、动圈平面位置显示器

2、定圈平面位置显示器

单目标距离编码器的组成框图及各点波形；

P209

影响距离录取精度的因素

1、同步误差△t1：

由于编码器计数脉冲与启动脉冲不同步而引起的

2、距离量化误差△t2：

由于计数脉冲不连续性所引起。

第五章

雷达方程推导

接收机灵敏度相关概念；

门限检测的四种情况，涉及的四种概率及关系；

1、存在目标时判为有目标，这是一种正确的判断，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

关系：

Pd+Pla=1,Pan+Pfa=1

虚警概率和虚警数含义及关系；

噪声超过门限的概率称为虚警概率。

虚警总数就是虚警概率的倒数。

瑞利分布；

发现概率含义，广义瑞利分布（莱斯分布）；

虚警概率和发现概率与检测门限的关系；

信噪比一定，则虚警概率越小（门限电平越高），发现概率越小；虚警概率越大，发现概率越大。

根据虚警概率和检测概率查检测因子

脉冲积累两种方式，相参积累和非相参积累对信噪比的改善情况；

相参积累：

可使信噪比提高为原来的M倍

非相参积累：

信噪比的改善在M和（M）1/2之间

积累脉冲数的确定；

点目标特性与波长的关系，一般雷达工作于光学区；

四种起伏模型及特点，快起伏和慢起伏定义；

1、施威林I型，慢起伏，瑞利分布

2、施威林II型，快起伏，瑞利分布

3、施威林III型，慢起伏，

4、施威林IV型，快起伏，

快起伏：

天线一次扫描其间回波起伏是完全相关的，而扫描至扫描间完全不相关。

慢起伏：

回波起伏在脉冲与脉冲之间是完全不相关的。

目标起伏对检测性能的影响

衰减与工作频率和探测仰角的关系；

工作频率升高，衰减增大；探测角越大，衰减越小。

雷达直视距离计算；

二次雷达和双基地雷达公式推导，二次雷达计算

第六章

距离分辨率定义，公式；

距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间的最小课区分距离

公式P270

最小可测距离、最大单值测距范围；

最小可测距离是指雷达能测量的最近目标的距离Rmin=c（τ+t0）

τ为发射脉冲宽度，天线收发开关恢复到接收状态的时间t0

最大单值测距方位是由其脉冲重复周期Tr决定，为保证单值测距，通常选取

Tr≥2Rmax/c

判断距离模糊的方法；

1、多种重复频率判模糊

2、“舍脉冲”法判模糊

影响调频法测距精度的因素

距离跟踪定义，分类；

测距时需要对目标距离进行连续的测量，称为距离跟踪。

分类：

1、人工距离跟踪

2、自动距离跟踪

人工距离跟踪两种方法及特点；

1、锯齿电压波法：

设备比较简单、移动指标活动范围大且不受频率限制，测距精度不足

2、相位调制法：

提高了延迟脉冲的准确性，输出幅度受正弦波频率的限制，正弦波频率越低，相移器的输出幅度越小，延迟时间的准确性越差。

复合法产生移动指标

利用锯齿电压法产生一组粗测移动波门，而用相位调制法产生精测移动指标。

自动测距系统包括的三个部分；

对目标的搜索、捕获、和自动跟踪三个互相联系的部分

目标距离自动跟踪系统三个组成部分

第七章

测角方法

1、相位法

2、振幅法

相位法测角，误差及测角模糊；

φ=2π△R/λ=2πdsinθ/λ

误差：

将上式两边取微分

dφ=

双基线测角原理框图，计算

振幅法测角分类

1、最大信号法

2、等信号法

常用的基本波束；

扇形波束和针状波束

电扫描分类；

相位扫描法、频率扫描法、时间延迟法

相位扫描不出现栅瓣的条件，波束宽度和波束增益计算

P308

第八章

多普勒与速度的关系

固定目标和运动目标回波信号有什么特点，如何检测运动目标

参考例题

1、推导下图所示三级级联电路的噪声系数。

求下图所示雷达接收机的噪声系数。

2、用雷达探测目标飞船，雷达参数为，

，

，

，

。

1）用此雷达探测

的飞船，求

。

2）飞船上装有应答器，参数是

，

，

，

，求

。

3、某雷达采用双基线相位法测角系统，工作频率

，长短基线间距分别为

，

。

1）绘制双基线相位法测角原理示意图。

2）保证短基线不模糊测角的RV情况下，如果通过短基线测得的相位差为

，长基线测得的相位差为

，求目标的真实角度。

3）请确定该系统的单值不模糊测角范围？

4、设某雷达为单基地脉冲雷达，

，输出峰值功率为500kW，天线功率增益

，目标为非起伏目标，其散射截面积

。

接收机带宽

，噪声系数

。

1）当发现概率为0.9，虚警概率为

时，单脉冲检测因子

，求解单脉冲检测时的接收机灵敏度。

2）接收机进行相参积累检测，当积累脉冲数为100时，求该部雷达灵敏度和最大作用距离。

3）设雷达天线高度为70m，目标飞行高度为3km，求雷达的直视距离。