电子科技大学-雷达原理PPT推荐.ppt

1、信号带宽角分辨力：天线孔径,绪论目标形状的测量,R,R,绪论雷达的工作频率,按战术来分（军用雷达）预警雷达（地基、机载、天基）搜索和警戒雷达 引导和指挥雷达火控雷达制导雷达战场监视雷达无线电测高仪雷达引信,绪论雷达的分类,民用雷达气象雷达，航空管制雷达，交会对接雷达按信号形式常规脉冲雷达，脉冲压缩雷达，脉冲多普勒雷达，连续波雷达，噪声雷达按角跟踪方式单脉冲脉冲雷达，圆锥扫描雷达,绪论雷达的分类,按测量目标的参量测高雷达，两坐标雷达，三坐标雷达，测速雷达，目标识别雷达按信号处理的方式频率分集雷达，极化分集雷达，MTI雷达，SAR雷达按天线扫描的方式机械扫描雷达，相控阵雷达，频率扫描雷达,绪论雷达

2、的分类,绪论雷达的历史与发展,电磁波理论与电磁波的试验验证,绪论雷达的历史与发展,第一个雷达的实际应用Christian Huelsmeyer（德）在1904年用于检测船只（距离为3km）,绪论雷达的历史与发展,二十世纪早期的技术进展与局限发射机（真空管）/天线/接收机（相干接收）局限：低工作频率低发射功率连续波低接收机灵敏度,绪论雷达的历史与发展,二次世界大战中的雷达德国海军海军用Freya雷达 陆基飞机检测雷达 工作频率：120 to 130 MHz 脉宽：3us，PRF:500 Hz 峰值功率：15 to 20 kW 最大探测距离：100 nmi 建造数量：1000 安装于北海岸,绪论雷

3、达的历史与发展,德国防空用Wurzburg雷达 工作频率：560 MHz 最大探测距离：25 nmi 距离分辨力：100m 测角精度：0.2o被英军实施无源干扰被美军实施有源干扰,绪论雷达的历史与发展,英国Chain home雷达网络，近岸防空 工作频率 20 to 30 MHz 功率:350 KW（后增至 750）PRF:25 and 12.5 Hz 脉宽:20 us 探测距离:200 nmi,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,俄罗斯道尔M2

4、E的搜索雷达可有效拦截飞机、直升机、巡航导弹、制导炸弹和无人机等中低空目标,绪论现代雷达,俄制对手-GE三坐标雷达防空系统自动化控制系统和空中交通管制系统在高强度雷达对抗条件下，精确传送目标信息，为歼击机进行目 标指引。同时保障地面防空导弹营目标指示数据。最大测高距离200公里，能发现近太空近地轨道上的卫星目标。采用相控阵雷达天线，方向图扇区0-45度，超低旁瓣天线，能自动抗有源噪声干扰。,绪论现代雷达,APG-77机载雷达（用于F22）工作波段 X体制 AESA PD 波束锐化 SAR ISAR空对空模式：空空搜索与跟踪，空战机动ACM,RWS,VSR,STT,来袭群目标分辨，改善上视搜索，

5、战情提示，气象探测，非合作识别等空对地模式：增强实波束地形测绘，扩展地形测绘，多普勒波束锐化（选用地图冻结），信标，地面动目标跟踪，地面动目标显示空对海模式：海面目标探测，固定目标跟踪，海面动目标显示，海面动目标跟踪作用距离：160英里（迎头目标大范围搜索）120英里（TWS模式，多目标跟踪）80英里（增强实波束测绘探测地面目标）40英里（用GMTI方式对陆地和海面目标）10英里（ACM自动锁定第1个目标）31英里（STT方式自动锁定第1个目标）跟踪目标数量：30（空中目标），16（地面目标）,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

6、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,绪论现代雷达,长沙气象雷达站,绪论现代雷达,郑州机场雷达站,绪论雷达面临的四大威胁,电子干扰压制式干扰，欺骗式干扰低空飞行器低空由于多径形成雷达盲区反辐射导弹隐身目标,绪论习题,简述雷达测距、测角和测速的基本原理；已知某常规脉冲雷达的发射信号脉宽为2s，求其距离分辨力；已知雷达的工作频率f0=9.5GHz，天线尺寸为1m0.5m，求该雷达的方位角分辨力和俯仰角分辨力。已知雷达工作频率为f0=3GHz，若一目标以1马赫（1马赫=

7、1000ft/s，1ft=30.48cm）速度朝雷达飞行，则雷达收到的回波频率与发射频率之差（即目标的多普勒频率）为多少？已知f0=9.5GHz，天线尺寸为1m0.5m（水平垂直），求雷达的方位角分辨力和俯仰角分辨力，设k=/4，求天线增益（用dB表示）。,第二章,第二章 雷达发射机,雷达发射机功能,功能产生符合要求的波形调制到射频放大获得要求的发射功率类型单级振荡式、主振放大式,雷达发射机组成,单级振荡式发射机特点：简单、成本低频率稳定度差、难以实现脉间相参和复杂波形,雷达发射机组成,主振放大式发射机特点：高频稳度、容易实现复杂波形和脉间相参,雷达发射机组成,固态发射机集成微波功率器件、低噪

8、声放大器、固态发射或收发模块。体积小、重量轻、系统设计灵活多用于相控阵雷达,雷达发射机主要技术指标,工作频率或波段、带宽决定了发射管种类1GHz，多腔磁控管，大功率速调管，行波管和前向波管输出功率峰值（脉冲）功率Pt与平均功率Pav的关系：/Tr称为工作比或占空比。,雷达发射机主要技术指标,总效率发射机输出功率/总输入功率信号形式常规脉冲、脉冲压缩波形（含LFM和相位编码）、调频连续波信号的稳定度或频谱纯度信号的各参数（如幅度、频率、脉宽、脉冲重复频率）随时间的变化,f0,f0+1/,1/Tr,信号谱线,离散型寄生谱线,分布型寄生输出,雷达发射机习题,简述雷达发射机选择和设计时应考虑的主要因素

9、。简述雷达发射机的主要功能。,第三章,第三章 雷达接收机,雷达接收机组成,雷达接收机主要技术指标,灵敏度接收机灵敏度定义为最小可检测信号功率Si,min，即接收机可以正常接收并检测信号的最小信号功率接收机灵敏度主要受噪声电平的限制,雷达接收机主要技术指标,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,工作稳定性及频率稳定度工作稳定性：当环境（含电源）发生变化时

10、，接收机性能受影响的程度。频率稳定度（相参本振）：影响相参积累的性能抗杂波和干扰能力杂波抑制、频率捷变。微电子化和模块化结构,雷达接收机接收机噪声,接收机噪声热噪声：功率N0=kTBn，玻尔兹曼常数k，噪声温度T，噪声带宽Bn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：,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：N：接收机内部噪声在输出端呈现的功率等效噪声温度（Te）：将N等效为输入热噪声所产生的输出，则,雷达接收机接收机噪声系数,级联电路的噪声系数,雷达接收机接收机灵敏度,接收机灵敏度 为识别系数，即接收机输出端的最小可

11、检测信噪比,雷达接收机接收机的高频部分与本振AFC,接收机的高频部分主要包括收发开关、低噪放（高放），混频器等接收机本振的AFC控制电路锁相环（PLL）,雷达接收机接收机的动态范围及控制电路,接收机的动态范围自动增益控制（AGC）用于对目标的自动方向跟踪,雷达接收机接收机的动态范围及控制电路,瞬时自动增益控制（IAGC）IAGC的主要作用：使干扰衰减而目标的增益不变干扰持续期为n，目标脉冲宽度为则小时间常数电路的时间常数i设计为：i=（520）n,雷达接收机灵敏度时间控制（STC）,灵敏度时间控制（STC）STC的主要作用：抑制近程杂波和干扰,雷达接收机滤波和接收机带宽,匹配滤波器在所有线性滤

12、波器中，匹配滤波器的输出信噪比最大，为2E/N0常规矩形脉冲的匹配滤波器：匹配滤波器输出：2E/N0=A2/N0实际中，只能实现近似匹配,雷达接收机接收机带宽的选择,接收机带宽的选择警戒雷达 要求高灵敏度，但测距精度要求不高。带宽选取为：射、中频带宽：BRI=Bopt+f;视频带宽：BvBopt/2跟踪雷达 要求波形失真小。总带宽选取为：Bo=25/,雷达接收机习题,说明雷达AGC、IAGC及STC在雷达接收机中的作用。说明雷达接收机噪声的计算方法及其与接收机参数之间的关系。说明雷达接收机灵敏度的定义及其与接收机参数和识别系数之间的关系。说明匹配滤波器的原理及其在雷达接收机中的作用。,第四章,

13、第四章 雷达终端显示和录取设备,雷达终端显示和录取设备主要类型,距离显示器A型显示器A/R型显示器J型显示器,雷达终端显示和录取设备主要类型,平面显示器PPI显示器B型显示器,雷达终端显示和录取设备主要类型,高度显示器（E显）综合显示器一次画面，二次画面,雷达终端显示和录取设备习题,说明常用雷达显示器的类型及其图像的含义,第五章,第五章 雷达作用距离,雷达作用距离雷达方程,基本一次雷达方程 发射功率Pt，全向发射距离R处的单位面积的功率为Pt/（4R2）目标RCS为，目标反射的功率为 Pt/（4R2）目标反射后回到雷达天线处的单位面积的功率为Pt/（4R2）2雷达天线的接收功率为Si=PtAr

14、/（4R2）2，Ar为天线孔径面积考虑雷达发射天线增益为Gt，则雷达天线的接收功率为Si=PtGtAr/（4R2）2，天线增益与天线孔径面积之间的关系：G=4 A/2最大作用距离Rmax对应接收机灵敏度Si,min（即最小可检测信号）,雷达作用距离雷达方程,目标的雷达截面积（RCS）目标的RCS由目标的后向散射系数0和目标的几何面积A确定。目标的后向散射系数0定义为单位面积的RCS。后向散射系数由雷达的工作频率、目标材料、形状、姿态角等因素共同确定。对双多基地雷达，采用目标的前向RCS和前向散射系数。,雷达作用距离雷达方程,接收机灵敏度（最小可检测信号Si,min）与最小可检测信噪比有关。最小

15、可检测信噪比：接收机噪声系数：M为识别系数，与发现概率和检测概率有关,雷达作用距离雷达方程,用最小可检测信噪比表示的雷达方程考虑到系统损耗L和带宽校正银子CB（1），雷达方程为：,雷达作用距离门限检测,检测方法与门限电平进行比较四种判断及其概率N-P准则：Pfa恒定，Pd达到最大,雷达作用距离检测性能与信噪比,检测性能与信噪比虚警概率Pfa的计算含载波噪声（即检波前）为高斯噪声，其电压pdf为：检波后，噪声电压服从瑞利分布，其pdf为：虚警概率Pfa为：虚警时间Tfa：发生虚警的平均时间间隔,雷达作用距离检测性能与信噪比,发现概率Pd的计算有信号时，信号+噪声的电压分布的pdf为：发现概率Pd：,雷达作用距离检测性能与信噪比,检测曲线虚警概率恒定时，发现概率与信噪比之间的关系。相互关系：SNR不变，vT Pfa Pd vT不变，噪声功率不变 Pfa不变，SNR Pd恒虚警（CFAR）技术：当噪声起伏（功率变化）时，欲使Pfa不变，则vT