1、雷达的任务：测量目标的距离、方位、仰角、速度、形状、表面粗糙度、介电特性。
雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置。
当目标尺寸小于雷达分辨单元时，则可将其视为“点”目标，可对目标的距离和空间位置角度定位。目标不是一个点，可视为由多个散射点组成的，从而获得目标的尺寸和形状。采用不同的极化可以测定目标的对称性。
任一目标P所在的位置在球坐标系中可用三个目标确定：目标斜距R，方位角，仰角
在圆柱坐标系中表示为：水平距离D，方位角，高度H
目标斜距的测量：测距的精度和分辨力力与发射信号的带宽有关，脉冲越窄，性能越好。目标角位置的测量：天线尺寸增加，波束变窄，测角精度和角分辨力会提高。
相对速度的测量:观测时间越长，速度测量精度越高。
目标尺寸和形状：比较目标对不同极化波的散射场，就可以提供目标形状不对称性的量度。
2、雷达的基本组成：发射机、天线、接收机、信号处理机、终端设备
3、雷达的工作频率：220MHZ-35GHZ。L波段代表以22cm为中心，1-2GHZ;S波段代表10cm，2-4GHZ；C波段代表5cm，4-8GHZ；X波段代表3cm，8-12GHZ；Ku代表，12-18GHZ；Ka代表8mm，18-27GHZ。
第二章雷达发射机
1、雷达发射机的认为是为雷达系统提供一种满足特定要求的大功率发射信号，经过馈线和收发开关并由天线辐射到空间。
雷达发射机可分为脉冲调制发射机：单级振荡发射机、主振放大式发射机；连续波发射机。
2、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
触发脉冲
脉冲调制器大功率射频振荡器收发开关
电源高压电源接收机
主要优点：结构简单，比较轻便，效率较高，成本低；缺点：频率稳定性差，难以产生复杂的波形，脉冲信号之间的相位不相等
3、主振放大式发射机：射频放大链、脉冲调制器、固态频率源、高压电源。射频放大链是发射机的核心，主要有前级放大器、中间射频功率放大器、输出射频功率放大器
射频输入前级放大器中间射频放大器输出射级放大器射频输出固态频率源脉冲调制器脉冲调制器
高压电源高压电源电源
脉冲调制器：软性开关调制器、刚性开关调制器、浮动板调制器
4、现代雷达对发射机的主要要求：发射全相参信号；具有很高的频域稳定度；能够产生复杂信号波形；适用于宽带的频率捷变雷达；全固态有源相控阵发射机
5、发射机的主要性能指标：
工作频率和瞬时带宽：雷达发射机的频率是按照雷达的用途确定的。瞬时带宽是指输出功率变化小于1bB的工作频带宽度。
输出功率：雷达发射机的输出功率直接影响雷达的威力范围以及抗干扰的能力。雷达发
射机的输出功率可分为峰值功率和平均功率。是指脉冲期间射频振荡的平均功率；是指脉冲重复周期内的输出功率的平均值。
=
信号形式与脉冲波形：按调制方式可将信号分为规则波形与随机信号；理想矩形脉冲的主要参数是脉冲幅度和脉冲宽度，实际的信号都具有上升边和下降边，还有顶部波动和顶部倾斜。
信号的稳定度和频谱纯度：信号的稳定性是指信号的各项参数，即信号的振幅、频率、脉冲宽度及脉冲重复频率是否随时间变化的程度。不稳定量可以分为确定的不稳定量：由电源的波纹、脉冲调制波形的顶部波形和外界有规律的机械振动产生；随机的不稳定量：由发射管的噪声、调制脉冲的随机起伏，用统计的方法分析。对于离散型的寄生输出，信号的频谱纯度为该离散分量的单边带功率与信号功率之比；对于寄生型输出，信号的频谱纯度定义为以偏离载频若干赫兹的傅里叶频率上每单位的单边带功率与信号功率之比。
发射机的效率：发射机的效率通常指发射机输出射频功率与输入供电或发电机的输入功率之比。
6、固态雷达发射机：固态发射机由多个功率放大器组件直接合成，或者在空间合成得到需要的输出功率。
固态发射机的分类：集中合成式全固态发射机；分布式空间合成相控阵雷达发射机
优点：不需要阴极加热，寿命长；具有很高的可靠性；体积小、重量轻；工作频带宽、效率高；系统设计和运用灵活；维护方便‘成本较低。
微波单片集成收发组件的优点：成本低；高可靠性；电路的一致性好、成品率高；尺寸小、重量轻。
第三章雷达接收机
1、雷达接收机的主要功能是：对雷达天线接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、杂波以及机内噪声，使回波信号尽可能多的保持目标信息，以便进一步进行信号处理和数据处理。一般来说，雷达探测的飞机、船只、地面车辆和人员反射回来的回波是有用信号；地面、海面、云雨、鸟群等反射的回波为杂波；干扰是指各种有源干扰和无源干扰。
雷达接收机主要由微波电路、模拟电路、数字电路、数字信号处理组成。
雷达系统一般采用超外差接收机：
接收机前端：包括接收机保护器；射频放大器；射频滤波器，抑制进入接收机的干扰，置于放大器前，对雷达接收机的抗干扰和抗过载能力有好处，但是增加了接收机的噪声，置于放大器之后，对接收机的灵敏度和噪声系数有好处，但是抗干扰能力和抗过载能力变差；混频器
2、雷达接收机的基本组成：接收机前端、中频接收机、频率源。
接收机前端一般采用二次变频，因为对于具有一定射频带宽的雷达接收机，一次变频的镜像频率一般会落在信号频率带宽之内，只有通过提高中频频率才能使镜像频率落在信号频带范围外。镜像频率的信号和噪声是不需要的，会使接收机的噪声系数变高，必须通过射频滤波器滤掉。或者直接采用镜像抑制混频器。
中频接收机：为具有对数放大和“零中频”的中频接收机，包括匹配滤波器
频率源：具有一定频域稳定度的本机振荡器；相干振荡器；自动频率控制。频率合成器是全相参频率源的核心部分，可以用直接合成和间接合成的方法实现。
3、雷达接收机的主要质量指标：
灵敏度和噪声系数：灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。噪声系数F的定义是：接
收机输入端的信号噪声功率比与输出端的信号噪声功率比的比值，其表达式为：
接收机灵敏度与噪声系数的关系为：
接收机的工作频带宽度和滤波特性：接收机的工作频带宽度表示接收机的瞬时工作频率范围。接收机的工作频带较宽时，必须选择较高的中频，以减少混频器输出的寄生响应对接收机性能的影响。接收机的滤波特性主要取决于中频频率的选择和中频部分的频率特性。如果中频滤波特性的带宽大于回波信号的带宽，则过多的噪声进入接收机，反之，信号的能量将会损失，使得接收机输出的信噪比减小
动态范围和增益：动态范围表示接收机工作时允许的输入信号强度的变化范围。所允许的最小输入信号强度通常取最小可检测信号，而所允许的最大的输入信号强度则根据正常工作的要求定。当输入的信号过大时，接收机将发生过载饱和，从而使较小的目标回波显着减小。接收机的增益表示对回波信号的放大能力，通常表示为输出信号功率与输入信号功率之比。
频率源的频率稳定性和频谱纯度：短期频率稳定度通常用单边带相位噪声功率密度来表示。频谱纯度主要是频率源的杂波抑制度和谐波抑制度。
幅度和相位的稳定性
正交鉴相器的正交度：模拟正交鉴相器和数字正交鉴相器。正交鉴相器的正交度表示鉴相器保持信号幅度和信号信息的准确程度。模拟正交鉴相器指相干振荡器的频率与中频信号的中心频率相等，使其差频为零；可以处理较宽的基带信号，难以实现I、Q通道良好的幅度平衡和相位正交；数字鉴相器的工作原理是直接用A/D变换器对中频信号，然后进行I/Q分离。全数字化处理，可以实现很高的I/Q幅度平衡和相位正交，工作稳定性好。
A/D变化器的技术参数
抗干扰能力
频率源和发射激励性能：从频域角度，主要检测波形和发射激励信号的频谱特性；从时域角度信号的质量主要是调制信号的前沿、后沿和顶部起伏，以及调制载波的频率和相位特性。
4、接收机的噪声系数和灵敏度
接收机的噪声来源主要分为两种：内部噪声，主要由接收机中的馈电、放电保护器、高频放大器或混频器产生，在时间上是连续的，相位和幅度是随机的；外部噪声是由雷达天线进入接收机的各种人为干扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰和天线热噪声。
电阻热噪声：是由于导体中自由电子的无规则热运动形成的。电阻产生的起伏噪声电压均方值为
额定噪声功率：当负载阻抗与噪声源内阻抗匹配时，噪声源输出最大的噪声功率
天线噪声：包括天线的热噪声和宇宙噪声，前者是由天线周围介质微粒的热运动产生的噪声，后者是由太阳以及银河系产生的噪声，这种起伏噪声被天线吸收后进入接收机就呈现为天线的热起伏噪声
天线噪声温度取决于天线方向图中各辐射源的噪声温度，他与波瓣仰角和工作频率f有关。噪声带宽：把不均匀的噪声功率谱等效为在一定频带内是均匀的功率谱，这个频带为等效噪声功率谱带宽。
5、噪声系数和噪声温度：噪声系数的定义是接收机的输入信号噪声功率比与输出信号噪声功率比的比值。它表示由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出端额信噪比其输入端的信噪比变差的倍数。
噪声系数只适用于接收机的线性电路和准线性电路；为保证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；噪声系数是没有单位的数值用分贝表示；噪声系数的概念与定义可以推广到任何无源或有源的四段网咯。
等效噪声温度把接收机内部噪声看成理想接收机的天线电阻在温度时所产生的
级联电路的噪声系数：
接收机的灵敏度：表示接收机接收微弱信号的能力。
第四章雷达终端
1、雷达终端的基本内容：目标数据的录取、数据处理和目标状态的现实。任务是发现目标，测定目标的位置坐标，根据目标回波的特点及其变化关系来判断目标的性质。
2、雷达坐标系：直角坐标、极坐标。一维显示、二维显示。采用的显示器件：阴极射线管、平板显示器。扫描方式：直线扫描、径向扫描、圆周扫描，随机扫描方式、光栅扫描
一次显示显示目标的距离、方位、仰角、高度、位置为模拟显示，二次显示显示目标的高度、速度、航线，以数字显示为主。
主要类型：距离显示器、平面显示器、高度显示器、情况显示器、综合显示器距离显示器：一维显示，用屏幕上的光点距参考面的水平偏移量表示目标的斜距，光点的垂直距离表示目标回波的强度。A型显示器采用直线扫描方式；A/R型显示器采用双踪直线扫描方式；J型显示器采用圆周显示器，主波与回波沿顺时针方向扫略弧线的长度对应目标的斜距。
平面显示器：用屏幕上的光点的位置表示目标的坐标位置，光点的量度表示目标回波的强度。PPI显示器。
高度显示器：E型显示器。
雷达显示器的质量指标：显示器的类型；显示的目标坐标的数量、种类和量程；对坐标的分辨力；显示器的量度和对比度；图像的重复频率；显示图像的失真和误差；其他指标：体积、重量、工作温度。
距离显示器：A型显示器：画面上有发射脉冲，近区地物回波，目标回波。组成：扫面电路的形成，视频放大，距标、距离刻度的形成
A/R显示器：发射脉冲、近区地物回波、两个目标回波
第五章雷达作用距离
雷达方程：设雷达发射功率为，雷达天线的增益为，则在自由空间工作时，距离雷达天线R 的目标处的功率密度为
假设目标可以将接受到的功率无损失的辐射出来，则可得到二次辐射功率：
又假设P2均匀辐射，则在接受天线处收到的回波功率为
如果雷达接收天线的有效截面积为Ar，则在雷达接收处接受到的回波功率为Pr，而
天线增益和有效面积之间有以下关系：
单基地脉冲雷达通常是收发公用天线
雷达方程虽然给出了作用距离和各参数之间的定量关系，但是未考虑到设备的实际损耗和环境因素，而且方程中有两个不可能预测的量：目标有效发射面积、最小可检测信号。
目标的雷达截面积：定义为目标处每单位入射功率密度在接收机每单位立体角内产生的反射功率乘以4，导电性良好各向同性的球体，它的截面积等于该球体的几何投影面积，等效的意思是该球体在接收机方向每单位立体角产生的功率与实际目标散射体所产生的相同。
最小可检测信号：雷达检测能力实际上取决于信号噪声比。
M是识别系数，D是检测因子
用检测因子表示的优点：当雷达在检测目标之前有多个脉冲可以积累，由于积累可以改善信噪比；用能量表示的雷达方程适用于当雷达使用各种复杂脉压信号时的情况。只要知道脉冲功率及发射脉宽，就可以用来估计作用距离而不必考虑具体的波形参数。
门限检测：对检波后n个的脉冲进行加权积累，然后将积累输出与某一门限电压进行比较，若输出包络超过门限值，则认为目标存在，否则认为没有目标。
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。 测距：利用发射信号回波时延 测速：动目标的多普勒效应 测角：电磁波的直线传播、天线波束具有方向性 2、雷达面临的四大威胁 电子侦察电子干扰、低空超低空飞行器、隐身飞行器、反辐射导弹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 AFC：自动频率控制，根据频率偏差产生误差电压调整本振的混频频率，保证中频稳定不变
AGC：自动增益控制，调整接收机动态范围 STC：近程增益控制，防止近程杂波干扰引起的中放过载 第四章显示器 1、雷达显示器类型及其坐标含义； 距离显示器、平面显示器、高度显示器 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
实验报告 哈尔滨工程大学 实验课程名称：雷达原理实验 姓名：班级：学号： 注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和 2、平均成绩取各项实验平均成绩 3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合 2012年 5 月
雷达信号波形分析实验报告 2012年5月10日班级姓名评分 一、实验目的要求 1. 了解雷达常用信号的形式。 2. 学会用仿真软件分析信号的特性。 3．了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。 二、实验内容 本实验是在PC机上利用MATLAB仿真软件进行常用雷达信号的仿真、设计。针对所设计的雷达信号分析其频谱特性和模糊函数。 三、实验参数设置 1、简单脉冲调制信号： 载频范围：0.75MHz 脉冲重复周期：200us 脉冲宽度：10us 幅度：1V 2、线性调频信号： 载频范围：90MHz 脉冲重复周期：250us 脉冲宽度：25us 信号带宽：16MHz 幅度：1V 四、实验仿真波形 简单脉冲调制信号实验结果：
图1.1简单脉冲调制信号（正弦）仿真结果将正弦变换成余弦后： 图1.2简单脉冲调制信号（余弦）仿真结果
线性调频信号实验结果： 图1.3线性调频信号仿真结果 五、实验成果分析 1、使用x2=exp(i*2*pi*f0*t);信号进行调制，从频谱图可以看出，脉冲经调制后只有和一个峰值，为一单频信号，而使用x2=cos(2*pi*f0*t);信号进行调制，则出现两个峰值，为两个频率分量。 2、在进行线性调频时，要计算出频率变化的斜率，然后进行调频计算。由仿真图可以看出仅有16MHZ的频带。 六、教师评语 教师签字
大四上学期雷达原理与系统期末考题（大部分） 一．填空选择： 1下列不能提高信噪比的是（B） A，匹配滤波器B，恒虚警C，脉冲压缩D，相关处理 2，若一线性相控阵有16个阵元，阵元间距为波长的一半，其波束宽度为（100/16） 3，模糊图下的体积取决于信号的（能量） 4，对于脉冲多普勒雷达，为了抑制固定目标，回拨方向加入对消器，这措施对运动目标的检测带来的影响是出现了（盲速） 5，雷达进行目标检测时，门限电平越低，则发现概率（越大），虚警概率（越大），要在虚警概率保持不变的情况下提高发现概率，则应（提高信噪比） 6，对于脉冲雷达来说，探测距离盲区由（脉冲宽度）参数决定。雷达接受机灵敏度是指（接收机接收微弱信号的能力，用接收机输入端的最小可探测信号功率Smin表示） 7，不属于单级站脉冲雷达系统所必要的组成部分是（B） A收发转换开关B分立两个雷达 8，若要求雷达发射机结构简单，实现成本低，则应当采用的结构形式是（单级振荡式发射机） 9，多普勒效应由雷达和目标间的相对运动产生，当发射信号波长为3m，运动目标与雷达的径向速度为240m/s，如果目标是飞向雷达，目标回波信号的频率是（100MHz+160Hz） 注：多普勒频率2drfv 10，在雷达工作波长一定情况下，要提高角分辨力，必须（增大天线间距d），合成孔径雷达的（方向分辨力）只与真实孔径的尺寸有关 11，只有同时产生两个相同且部分重叠的波束才能采用等信号法完成目标方向的测量 12，当脉冲重复频率fr和回波多普勒频率fd 关系满足（fr）》fd）时，不会出现（频闪和盲速） 13，只有发射机和接受机都是（相参系统），才能提取出目标多普勒信息14，大气折射现象会增加雷达（直视距离） 15，奈曼尔逊准则是在检测概率一定的条件下，使漏警概率最小，或者发现概率最大。16，相控阵雷达随着扫描角增加，其波束宽度（变大） 17，雷达波形模糊函数是关于（原点）对称的。
雷达系统原理框图及编程思想 图1 雷达系统原理图 1、回波信号 回波信号由目标回波（动目标），地物杂波（静目标），及系统高斯白噪声组成。 线性调频信号：x=rect(t/mk)exp(jπkt2) (k=B/mk) 目标回波：y＝rect(t/mk)*exp(j*2*pi*((f1+k*t/2).*t+fd*i*T)) 地物杂波（静目标）：y＝rect(t/mk)*exp(j*2*pi*((f1+k*t/2).*t)) 系统噪声（高斯白噪声）：z＝0.2*randn(1,N)。 参数： 载频f0＝30MHz，线性调频信号带宽B＝4MHz，脉宽mk＝5us，周期Tr＝30us；多普勒频移fd＝1000，选取回波数：n＝5 其波形如图：
图2 回波 2、高放 高放采用50阶FIR滤波器，中心频率为30MHz，通带为20MHz。 高放后的波形图：
图3 高放后时域频域图形 3、混频＋中放 混频的参考频率为20MHz 中放采用50阶FIR滤波器，中心频率为10MHz，通带为4MHz。 图4 混频＋中放后时域频域图形 4、相干检波 参考源的时钟频率f0=10MHz; I 路：I=0.5*X*cos(Φ(t))；Q路：Q=0.5*X*sin(Φ(t))； 原理图： 中放之后 的信号 sin2πf0t cos2πf0t LDF LDF I路 Q路 波形图：
图5 相位检波后I、Q两路时域图 5、A/D转换 采样频率为5MHz。 x0=(Vmax/2a)*int{xi*2a / Vmax };其中，a为AD位数
图6 AD采样后后I、Q两路时域图 6、脉冲压缩 采用发射信号作为匹配滤波。 匹配滤波的脉冲响应： H(k)=X*(k)exp(-j2πkN), k=0,1,2…N 线性调频信号： x(n)=rect(n/N)exp(jπkn2) (k=B/tao); 图7 脉冲压缩时域图8、MTI MTI采用一次对消： y(n)=x(n)-x(n-1); n=1,2,3…N
精品文档 雷达原理实验指导书 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院 2013年3月
精品文档 目录 雷达原理实验课的任务和要求 (1) 雷达原理实验报告格式 (2) 实验一雷达信号波形分析实验 (3) 雷达信号波形分析实验报告 (5) 实验二. 数字式目标距离测量实验 (6) 数字式目标距离测量实验报告 (8)
雷达原理实验课的任务和要求 雷达原理实验课的任务是：使学生掌握雷达的基本工作原理和雷达测距、测角、测速的基本方法和过程；掌握雷达信号处理的基本要求，为了达到上述目的,要求学生做到： 1.做好实验前准备工作 预习是为做好实验奠定必要的基础，在实验前学生一定要认真阅读有关实验教材，明确实验目的、任务、有关原理、操作步骤及注意事项，做到心中有数。 2.严谨求实 实验时要求按照操作步骤进行，认真进行设计和分析，善于思考，学会运用所学理论知识解释实验结果，研究实验中出现的问题。 3.遵从实验教师的指导 要严格按照实验要求进行实验，如出现意外，要及时向老师汇报，以免发生意外事故。 4.注意安全 学生实验过程中，要熟悉实验室环境、严格遵守实验室安全守则。 5.仪器的使用 使用仪器前要事先检查仪器是否完好，使用时要严格按照操作步骤进行，如发现仪器有故障，应立即停止使用，报告老师及时处理，不得私自进行修理。 6.实验报告 实验报告包括下列内容：实验名称、实验日期、实验目的、简要原理、主要实验步骤的简要描述、实验数据、计算和分析结果，问题和讨论等。
雷达原理实验报告格式 一、封皮的填写： （1）实验课程名称：雷达原理 （2）实验名称：按顺序填写 （3）年月日： 二、纸张要求：统一采用A4大小纸张，左侧装订，装订顺序与实验顺序一致。 三、书写要求： （1）报告除实验图像必须打印外，其余可手写。 （2）实验结果图位于实验结果与分析部分，图像打印于纸张上部，下部空白处写实验分析。 （3）报告中图要有图序及名称，表要有表序及名称，每个实验的图序和表序单独标号（例如图1.1脉冲信号仿真波形；表1-1 几种信号的。。。）。 不合格者扣除相应分数。 （4）每个实验均需另起一页书写。 四、关于雷同报告：报告上交后，如有雷同，则课程考核以不及格处理。（每个实验均已列 出参数可选范围，不能出现两人所有参数相同情况）
电子科技大学 课程设计报告 课程名称：雷达原理与系统 设计名称：雷达系统设计 指导老师： 姓名： 学号： 专业：
设计题目： 设计一雷达系统，对12m 目标，要求探测距离为10km ，发射波形为常规脉冲，方位角分辨力为2°，俯仰角分辨力为20 °，距离分辨力为15m 。要求： 1 设计和计算雷达系统的各项参数，包括工作频率、发射功率、接收机灵敏度、天线孔径和增益，脉冲重复频率、相参积累时间等。 2 分析系统的最大不模糊速度和最大不模糊距离、计算系统的速度分辨力。 3 在学完雷达系统脉冲压缩相关内容后，设计线性调频波形，使雷达的作用距离增加到200km ，距离分辨力达到3米。并画出单一目标回波经过脉冲压缩后的波形。 参数求解： 1 已知距离分辨率的公式为：min 2 c R τ ?= ，式中c 为电波传播数度，τ为脉冲宽度，则7 min 8 2215100.1310 R s s s c τμ-??= ===? 令雷达的工作频率为kHz f 5000=，发射功率kW P t 50=，则 m m f c 6.010 51038 8 =??==λ 雷达的角度分辨力取决于雷达的工作波长λ 和天线口径尺寸L ，约为/2L λ ,则可得： 水平口径尺寸L 为：m m L 6.890 26.02=?== π αλ 垂直口径尺寸h 为：m m h 85.09 26.02=?== π βλ 天线的孔径 22376.786.06.8m m Lh A =?==
天线增益 2586.0376 .7442 2 =?= = πλπA G 发射波形为简单的矩形脉冲序列，设脉冲宽度为τ，脉冲重复周期为r T 则 av t t r r P P P f T τ τ== 设r f τ称作雷达的工作比为D ，常规的矩形振幅调制脉冲雷达工作比的范围为 0.0001-0.01，取0.001D =，则6 0.001 100.110r D f Hz kHz τ-===? 以单基地脉冲雷达为例，天线采用收发共用，则雷达方程为12 4 max 2min 4t r i P A R S σπλ?? =???? 则接收机灵敏度 W W R A P S r t 11 432234max 2 2 min 1001.6)1010(6.04376.7110504-?=??????==ππλσ 设单基地脉冲雷达的天线为360环扫天线，天线扫描速度20/min a r Ω=，水平 波速选择时运用最大值测向，当水平波速的宽度大于显示器的亮点直径时，取0.5==2θ α 则对一个点目标的相参积累时间为0.5 21 20360/6060 a t s s θ= = =Ω? 脉冲积累个数31 101016660 r n tf ==??≈ 2 不产生频闪的条件是：1 2d r f f ≤ 其中d f 表示脉冲多普勒频率，由2r d v f λ = 关系可得最大不模糊速度：s m s m f v r r /1500/4 10106.043 max =??==λ 雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期r T 决定，为保证单值测距，通常应选取8 max 3 310152221010 r r cT c R m km f ?≤===?? 故最大不模糊距离max 15R km = 设发射脉冲为单载频的矩形脉冲信号，其单位能量复包络可写成()u t ，表达式 为：()100 t u t τ <
实验报告 实验课程名称：雷达原理姓名：班级：电子信息工程4班学号： 注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和 2、平均成绩取各项实验平均成绩 3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合 2017年 5 月
雷达信号波形分析实验报告 2017年 4 月 5 日班级电子信息工程4班姓名评分 一、实验目的要求 1. 了解雷达常用信号的形式。 2. 学会用仿真软件分析信号的特性。 3．了解雷达常用信号的频谱特点和模糊函数。 二、实验原理 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。 三、实验参数设置 载频范围：0.5MHz 脉冲重复周期：250us 脉冲宽度：10us 幅度：1V 线性调频信号 载频范围：90MHz 脉冲重复周期：250us 脉冲宽度：10us 信号带宽：14 MHz 幅度：1V 四、实验仿真波形
x 10 -3 时间/s 幅度/v 脉 冲 x 10 -3时间/s 幅度/v 连续波 x 10 -3 时间/s 幅度/v 脉冲调制 x 10 7 01 24 频率/MHz 幅度/d B 脉冲频谱图 x 10 7 05 104 频率/MHz 幅度/d B 连续波频谱图 x 10 7 01 24 频率/MHz 幅度/d B 脉冲调制频谱图 x 10 -3 -101时间/s 幅度/v 脉 冲 8.262 8.26258.263x 10 -4 -1 01时间/s 幅度/v 连续波 0.5 1 1.5 2 x 10 -3 -101时间/s 幅度/v 脉冲调制 x 10 7 02 44 频率/MHz 幅度/d B 脉冲频谱图 -4 -2 024x 10 7 05 104 频率/MHz 幅度/d B 连续波频谱图 -4 -2 024x 10 7 01 24 频率/MHz 幅度/d B 脉冲调制频谱图
雷达原理复习要点第一章（重点） 1、雷达的基本概念 雷达概念(Radar)： radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。无线电探测和测距，无线电定位。 雷达的任务： 利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。 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？ 斜距R : 雷达到目标的直线距离OP 方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。 仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。 2、目标距离的测量 测量原理 式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒) 距离测量分辨率 两个目标在距离方向上的最小可区分距离 最大不模糊距离 3、目标角度的测量 方位分辨率取决于哪些因素 4、雷达的基本组成 雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么 同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。 发射机：产生大功率射频脉冲。 收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与发射机和接收机连通之间的切换。 天线：将发射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。 显示器：显示目标回波，指示目标位置。 天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。 电源第二章 1、雷达发射机的任务 为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去 2、雷达发射机的主要质量指标 工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度 3、雷达发射机的分类 单级振荡式、主振放大式 4、单级振荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点 单级振荡式： 脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。 优点：简单、廉价、高效； 缺点：难以产生复杂调制，频率稳定性差，脉冲间不相干；主振放大式： 固体微波源：是高稳定度的连续波振荡器。 优点：复杂波形，稳定度高，相干处理 缺点：系统复杂、昂贵 第三章（重点） 1、接收机的基本概念 接收机的任务 通过适当的滤波将天线接收到的微弱高频信号从伴随的噪声和干扰中选择出来，并经过放大和检波后，送至显示器、信号处理器或由计算机控制的雷达终端设备中。 超外差接收机概念 将接收信号与本机振荡电路的振荡频率，经混频后得到一个中频信号，这称为外差式接收。得到的中频信号再经中频放大器放大的，称为超外差式。中频信号经检波后得到视频信号。 接收机主要组成部分 接收机主要质量指标 灵敏度S i min、接收机的工作频带宽度、动态范围、中频的选择和滤波特性、工作稳定度和频率稳定度、抗干扰能力、微电子化和模块化结构 2、接收机的噪声系数（重点） 噪声系数、噪声温度的定义 噪声系数：接收机输入端信号噪声比和输出端信号噪声比的比值。实际接收机输出的额定噪声功率与“理想接收机”输出的额定噪声功率之比。 噪声温度：温度Te称为“等效噪声温度”或简称“噪声温度”, 此时接收机就变成没有内部噪声的“理想接收机”级联电路的噪声系数
汽笛声变调的启示--多普勒雷达原理 1842年一天，奥地利数学家多普勒路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身 旁驰过，他发现火车由远而近时汽笛声变响，音调变尖（注：应为“汽笛声的音频频率变高”）；而火车由近而远时汽笛声变弱，音调变低（应为“汽笛声的音频频率降低了”）。他对这种现象感到极大兴趣，并进行了研究。发现这是由于振源与观察者之间存在着相对运动，使观察者听到的声音频率不同于振源频率的缘故，称为频移现象。因为这是多普勒首先提出来的，所以称为多普勒效应。 由于缺少实验设备，多普勒当时没有用实验进行验证。几年后有人请一队小号手在平板车上演奏，再请训练有素的音乐家用耳朵来辨别音调的变化，验证了该效应。 为了理解这一现象，需要考察火车以恒定速度驶近时，汽笛发出的声波在传播过程中表现出的是声波波长缩短，好像波被“压缩”了。因此，在一定时间间隔内传播的波数就增加了，这就是观察者为什么会感受到声调变高的原因；相反，当火车驶向远方时，声波的波长变大，好像波被“拉伸”了。因此，汽笛声听起来就显得低沉。 用科学语言来说，就是在一个物体发出一个信号时，当这个物体和接收者之间有相对运动时，虽然物体发出的信号频率固定不变，但接收者所接收到的信号频率相对于物体发出的信号频率出现了差异。多普勒效应也可以用波在介质中传播的衰减理论解释，波在介质中传播，会出现频散现象，随距离增加,高频向低频移动。 多普勒效应不仅适用于声波,它也适用于所有类型的波，包括电磁波。 多普勒效应被发现以后，直到1930年左右，才开始应用于电磁波领域中。常见的一种应用是医生检查就诊人用的“彩超”，就是利用了声波的多普勒效应。简单地说，“彩超”就是高清晰度的黑白Ｂ超再加上彩色多普勒。超声振荡器产生一种高频的等幅超声信号，向人体心血管器官发射，当超声波束遇到运动的脏器和血管时，便产生多普勒效应，反射信号为换能器所接受，根据反射波与发射波的频率差可以求出血流速度，根据反射波的频率是增大还是减小判定血流方向。 20世纪40年代中期，也就是多普勒发现这种现象之后大约100年，人们才将多普勒效应应用于雷达上。多普勒雷达就是利用多普勒效应进行定位，测速，测距等的雷达。当雷达发射一固定频率的脉冲波对空扫描时，如遇到活动目标，回波的频率与发射波的频率出现频率差（称为多普勒频率），根据多普勒频率的大小，可测出目标对雷达的径向相对运动速度；根据发射脉冲和接收的时间差，可以测出目标的距离。20世纪70年代以来，随着大规模集成电路和数字处理技术的发展，多普勒雷达广泛用于机载预警、导航、导弹制导、卫星跟踪、战场侦察、靶场测量、武器火控和气象探测等方面，成为重要的军事装备以及科学研究、业务应用装置。 多普勒天气雷达，是以多普勒效应为基础，当大气中云雨等目标物相对于雷达发射信号波有运动时，通过测定接收到的回波信号与发射信号之间的频率差异就能够解译出所需的信息。它与过去常规天气雷达仅仅接收云雨目标物对雷达发射电磁波的反射回波进了一大步。这种多普勒天气雷达的工作波长一般为5～10厘米，除了能起到常规天气雷达通过回波测定云雨目标物空间位置、强弱分布、垂直结构等作用，它的重大改进在于利用多普勒效应可以测定降水粒子的运
一、绪论 雷达：无线电探测与测距。利用电磁波对目标检测、定位、跟踪、成像和识别。 雷达利用目标对电磁波的反射或散射现象来发现目标并测定其位置的。 组成框图 雷达测量原理 雷达发射信号： 雷达接收信号： 雷达利用收发信号之间的相关性获取目标信息 雷达组成： 天线：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波 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 接收状态将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号 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 接收机：放大微弱的回波信号，解调目标信息 雷达的工作频率： 工作频率范围：22mhz--35ghz 扩展范围：2mhz--94ghz 绝大部分雷达工作在：200mhz--10000ghz 雷达的威力范围：最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角、方位角范围 分辨力：区分点目标在位置上靠近的能力 距离分辨力：同一方向上两个目标之间最小可区别的距离 角度分辨力：在同一距离上的两个不同方向的点目标之间最小能区别的角度 数据率：雷达对整个威力范围内完成一次搜索所需要的时间倒数，也就是单位时间内雷达所能提供对一个目标数据的次数。 跟踪速度：自动跟踪雷达连续跟踪运动目标的最大可能速度 发射功率的和调制波形： 发射功率的大小直接影响雷达的作用距离
发射信号的调制波形： 早期简单脉冲波形，近代采用复杂波形 脉冲宽度：脉冲雷达发射信号所占的时间。影响探测能力和距离分辨力 重复频率：发射机每秒发射的脉冲个数，其倒数是重复周期。决定单值测距的范围，影响不模糊速区域大小 天线波束形状天线：一般用水平面和垂直面内的波束宽度来表示 天线的扫描方式：搜索和跟踪目标时，天线的主瓣按照一定规律在空间所作的反复运动。机械性扫描和电扫描 接收机的灵敏度：通常规定在保证50%、90%的发现概率条件下，接收机输入端回波信号的功率作为接收机的最小可检测信号功率。这个功率越小接收机的灵敏度越高，雷达的作用距离越远。 显示器的形式和数量：雷达显示器是向操纵人员提供雷达信息的一种终端设备，是人际联系的一个环节。 电子战对抗中的雷达： 电子战（EW ）:敌我双方利用无线电电子装备或器材所进行的电磁信息斗争，包括电子对抗和电子反对抗。 电子对抗（ECM ）：为了探测敌方无线电电子装备的电磁信息（电磁侦察），削弱或破坏其使用效能所采取的一切战术、技术措施（电子干扰、伪装、隐身和摧毁） 电子反对抗（ECCM ）：在敌方实施电子对抗的条件下，保证我方有效采用电磁信息所采取的一切战术、技术措施（反侦察、抗干扰、反伪装、反隐身、反摧毁） 雷达反干扰 天线抗干扰：低旁瓣、旁瓣对消、波束控制、随机扫描 发射机抗干扰：提高有效辐射功率、频率捷变、频率编码、频率分集、脉冲压缩、波形隐蔽、窄脉冲、重频时变 接收机、信号处理机抗干扰：接收机抗饱和、重频、脉宽鉴别、MTI 、MTD 、积累检测 二、发射机 发射机任务：产生大功率高频振荡发射信号。脉冲雷达要求发射机产生一定宽度、一定重复频率、一定波形的大功率射频脉冲列 基本类型：连续波发射机、脉冲调制发射机（单极振荡式发射机、主振荡式发射机） 输出功率：发射机送到天线输入端的功率 峰值功率：脉冲期间发射机输出功率的平均值（不要过分增大法设计的峰值功率） 平均功率：脉冲重复周期内输出功率的平均值： 工作比D: 常规脉冲雷达工作比0.001 脉冲多普勒雷达工作比10-2 ~10-1量级 连续波雷达工作比100% 总功率：发射机输出功率与输入功率之比 主振放大式发射机特别注意改善输出级效率 信号形式： 信号形式由雷达体制决定 常规脉冲雷达为简单脉冲波形，特殊体制雷达为复杂调制波形 t r av P T P τ=r r T F D ττ= =
实验一、二雷达的总体认识及基本操作I、II 一、实验目的 1.了解Bridge Master E X-Band雷达的基本组成 2.学习正确操作Bridge Master E X-Band雷达，熟悉各基本功能的 操作 二、实验设备： Bridge Master E X-Band雷达两台 S-Band收发机一台，天线一副 三、实验步骤及要领 1.开机 检查天线附近是否有人作业火其他障碍物，将亮度（BRILLIANCE）、雨雪干扰抑制（A/CRAIN）海浪干扰抑制（A/CSEA）、增益（GAIN）等控钮反时针旋到底，功能开关（FUNCTION）置“STANDBY”。开机，接通电源，将电源开关置“POWER ON”,然后雷达开始自检，倒时计数。时间到后自动显示出“RADAR STANDBY”，此时表明雷达已准备好发射（未发射前天线是不转的）。 2.调节屏幕及数据亮度 顺时针旋转显示器前端的键盘（KEY BOARD）上的亮度控钮（BRILLIANCE）使回波明亮清晰，通常应使控钮居中。 3.量程选择 在KEY BOARD上，使用操纵杆（JOYSTICK）移动光标到
“TRANSMIT”上，单击左键，选择发射及脉冲宽度选择。使光标移动到显示屏的左上方的“RANGE”，通过单击“＋”和“－”来改变量程，量程的选择与发射脉冲的宽度的关系见附录图 4.调谐调节 调谐控钮是用来调节接收机的本振频率。在进行调谐前，应首先将海浪抑制控钮（A/CSEA）反时针旋到底，并使雷达工作于最大量程，然后转动调谐控钮使调谐指示亮带达到最长。 5.增益调整 增益（GAN）控钮是用来调节接收机的放大量，此控钮应调节到显示屏幕上的背景噪声似见非见的位置。为了设置合适的增益，首先应选择最远的两个量程之一，因为远量程时背景噪声更为明显，然后俺顺时针方向慢慢旋转增益控钮，使背景噪声达到刚见未见的状态。若增益设置太低，目标回波可能被淹没在背景噪声中。 6.显示模式选择 使用光标在显示屏幕右上方菜单改变显示模式。 7.调出固定、活动距标圈 使用VRM面板可以改变活动距标圈，改变距标圈的时候注意观察显示屏上的相关读数的改变。 8.调电子方位线 使用EBL面板，转动测方位旋钮可以改变电子方位线的方位，注意观察显示屏的相关读数的变化。
雷达的组成及其原理 课程名称：现代阵列并行信号处理技术 姓名：杜凯洋 学号： 2015010904025 教师：王文钦教授
一．简介 雷达（ Radar，即 radio detecting and ranging），意为无线电搜索和测距。它是运用各种无线电定位方法，探测、识别各种目标，测定目标坐标和其它情报的装置。在现代军事和生产中，雷达的作用越来越显示其重要性，特别是第二次世界大战，英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战，使雷达的重要性显露的非常清楚。雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。其中，天线是雷达实现大空域、多功能、多目标的技术关键 之一；信号处理器是雷达具有多功能能力的核心组件之雷达种类很多，可按多种方法分类： （1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。 （2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。 （3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。 （4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段 雷达。 （5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。 二.雷达的组成 （一）概述 1、天线：辐射能量和接收回波（单基地脉冲雷达），（天线形状，波束形状，扫描方式）。 2、收发开关：收发隔离。 3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器），功率放大式（如主振放大式），（稳定，产生复杂波形，可相参处理）。 4、接收机：超外差，高 频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。（接收机部分也进行一些信号处理，如匹配滤波等），接收机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒处理则采用相位检波器。 5、信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号，通常在检测 判决之前完成（ MTI，多普勒滤波器组，脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完成。 6、显示器（终端）：原始视频，或经过处理的信息。 7、同步设备（视频综合器）：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式） 才有）。 （二）雷达发射机 1、单级振荡式：大功率电磁振荡产生与调制同时完成（一个器件）
实验报告 实验课程名称：雷达原理实验姓名：班级：学号： 注：1、每个实验中各项成绩按照5分制评定，实验成绩为各项总和 2、平均成绩取各项实验平均成绩 3、折合成绩按照教学大纲要求的百分比进行折合 2014年 5 月
相位法与振幅法测角实验报告 一、实验目的要求 1. 了解雷达常用测角方法。 2. 学会用仿真软件验证测角算法。 3．能够设计并仿真测角解模糊程序。 二、实验原理 1. 利用了相位法测角的数学模型 2. 利用MATLAB软件编写单基线测向算法和比幅法解模糊程序 相位法测角利用了多哥天线所接收回波信号之间的相位差进行测角；振幅法测角利用了天线收到的回波信号幅值来做角度测量，该幅值的变化规律取决于天线方向图及天线扫描的方式。振幅测角法可以分为最大信号法和等信号法。 三、实验参数设置 （1）载频范围：4GHz （2）目标角度范围：-30°~30° （3）天线数量：3个 （4）天线间距离范围：0.05m~0.3m （5）回波信号DLVA输出幅度：1.5V （6）两两天线相位差测量范围：0.3p 短基线长度0.06 长基线长度0.5 四．实验仿真波形
目标角度/° 相位差/*π 理论相位差与目标角度关系 目标角度/° 相位差/*π 实际读取相位差与目标角度关系 目标角度/° 相位差/*π 相位差与目标角度关系
-60 -40-20 0204060 目标角度/° 相位差/* 相位差与角度关系 -60 -40 -200204060 -202 目标角度 误差/度 短基线测角精度误差 -60 -40-20 0204060 -0.500.5 目标角度 误差/度 长基线测角精度误差 四、 实验成果分析 实验利用三个天线的比对测量目标角度，通过选取天线的距离来比较得到数据的误差，五角星符号位插八度是对应的目标角度。偏差选取了较小天线距离带来的误差。 五、 教师评语 教师签字
测速雷达原理 雷达原理简介 首先，大家必须先了解雷达的基本原理，因为雷达仍是当前用来检测移动物体最普遍的方法。雷达英文为RADAR ，是Radio Detection And Ranging 的缩写。所有利用雷达波来检测移动物体速度的原理，其理论基础皆源自于「多普勒效应」，其应该也是一般常见的多普勒雷达(Doppler Radar)，此原理是在19世纪一位澳地利物理学家所发现的物理现象，后来世人为了纪念他的贡献，就以他的名字来为该原理命名。 多普勒的理论基础为时间。波是由频率及振幅所构成，而无线电波是随着波而前进的。当无线电波在行进的过程中，碰到物体时，该无线电波会被反弹，而且其反弹回来的波，其频率及振幅都会随着所碰到的物体的移动状态而改变。若无线电波所碰到的物体是固定不动的，那么所反弹回来的无线电波其频率是不会改变的。然而，若物体是朝着无线电线发射的方向前进时，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，因此该电波的率频会随之增加；反之，若物体是朝着远离无线电波方向行进时，则反弹回来的无线电波，其频率则会随之减小。下图为多普勒雷达(Doppler Radar)的基本原理图标： CS R-28测速雷达所应用的原理，就是可以检测到发射出去的无线电波，与遇到运动物体反弹回来的无线电波其间的频率变化及I 通道和Q 通道的相位变化。由频率的变化，依特定的比例关系，而计算出该波所碰撞到物体的速度。由I 通道和Q 通道之间的相位关系，计算判断运动物体是朝着无线电波的方向前进或朝其反方向前进。 根据多普勒原理，由于雷达发射和接受共用一个天线，且运动目标的运动方向与天线法线方向相一致，运动目标的多普勒频率fd 符合下列关系式。 (1) f d = 2V r f t C
电子科技大学 课 程 设 计 报 告 课程名称：雷达原理与系统 设计名称：雷达系统设计 指导老师：江朝抒 姓名：韦瑞强 学号：20 专业：电子信息工程 1.设计要求 设计一雷达系统，对1m2目标，要求探测距离为10km ，发射波形为常规脉冲，方位角分辨力为2°，俯仰角分辨力为20 °，距离分辨力为15m 。要求： 1 设计和计算雷达系统的各项参数，包括工作频率、发射功率、接收机灵敏度、天线孔径和增益，脉冲重复频率、相参积累时间等。 2 分析系统的最大不模糊速度和最大不模糊距离、计算系统的速度分辨力。 3 在学完雷达系统脉冲压缩相关内容后，设计线性调频波形，使雷达的作用距离增加到200km ，距离分辨力达到3米。并画出单一目标回波经过脉冲压缩后的波形。 参数求解： 1.1雷达工作频率f ，发射功率t P 已知距离分辨率的公式为：min 2c R τ?= ，式中c 为电波传播数度，τ为脉冲宽度，则7min 82215100.1310 R s s s c τμ-??====?，不妨取雷达的工作频率为1f GHZ =，发射功率40t P kW =，则8 93100.3110 c m m f λ?===?。 1.2天线孔径及增益
雷达的角度分辨力取决于雷达的工作波长λ 和天线口径尺寸L ，约为/2L λ ,则可得： 水平口径尺寸L 为： 垂直口径尺寸h 为： 天线的孔径224.30.43 1.8478D Lh m m ==?= 天线增益2244 1.84782580.3 A G ππλ?==≈ 1.3脉冲重复频率r f 发射波形为简单的矩形脉冲序列，设脉冲宽度为τ，脉冲重复周期为r T 则有： 设r f τ称作雷达的工作比为D ，常规的矩形振幅调制脉冲雷达工作比的范围为 0.0001-0.01，为了满足测距的单值性，不妨取0.001D =，则 1.4接收机灵敏度 若以单基地脉冲雷达为例，天线采用收发共用，则雷达方程为： 所以，接收机灵敏度() 23211min 42423max 40101 1.8478 1.210440.31010t r i P A S w w R σπλπ-???==≈???? 1.5相参积累时间 设单基地脉冲雷达的天线为360环扫天线，天线扫描速度20/min a r Ω=，水平波速选择时运用最大值测向，当水平波速的宽度大于显示器的亮点直径时，可取： 则对一个点目标的相参积累时间t 为： 脉冲积累个数31101016660r n tf ==??≈ 2 最大不模糊速度，最大不模糊距离，速度分辨率 不产生频闪的条件是：12d r f f ≤ 其中d f 表示脉冲多普勒频率，由2r d v f λ = 关系可得最大不模糊速度： 雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期r T 决定，为保证单值测距，通 常应选取： 故最大不模糊距离max 15R km = 。
Harbin Institute of Technology 雷达对抗技术 实验报告（一） 姓名：王露 学号：1120520304 班级：1205203班 指导教师：冀振元 院系：电子与信息工程学院
一、实验要求 1、生成多周期线性调频信号，并对其进行频谱分析； 2、对仿真生成的信号利用两种窗口函数进行STFT变换生成时频分析图，并 讨论了两种窗的优劣性； 3、采用两种不同长度的窗口函数进行以上运算，分析窗长对时频分辨率的 影响。 二、实验步骤： 1、利用公式生成多周期线性调频信号错误！未找到引用源。； 2、对信号进行FFT变换得到其频谱； 3、生成一个窗函数错误！未找到引用源。（Matlab中有现成的函数），窗长 L； 4、让窗口函数每次滑动L个点（即窗口不重叠），与信号进行运算错误！ 未找到引用源。，然后进行FFT变换，并取幅值最大的频率点作为本窗口内的频率； 5、窗口函数的每次滑动保留M个点重叠，与信号进行运算错误！未找到 引用源。，然后进行FFT变换，并取幅值最大的频率点作为本窗口内的频率； 6、生成时频分析图。讨论各种窗在STFT中的应用性和窗口长度L与重合长 度M对时频分辨率的影响。 三、实验原理 1、线性调频连续波（LFMCW）信号单周期表达式为： 上式中，的取值范围是错误！未找到引用源。；：LFMCW信号调制斜率，且： 错误！未找到引用源。:LFMCW信号起始频率；：LFMCW 信号幅度 ：LFMCW信号带宽；：LFMCW信号周期
2、多周期信号表达式为： 式中，错误！未找到引用源。为整数 3、非平稳信号是指信号的统计特征随时间变化的时变信号，其频率也是时间的函数。线性调频信号是典型的非平稳信号。传统的傅立叶变换可求得信号的频率，但该方法是基于信号的全局信息，并不能反映信号的局部特征，也不能反映其中某个频率分量出现的具体时间及其变化趋势，不具备分析信号的瞬时有效性。而瞬时频率，能给出信号的调制变化规律，具有它独特的优势和瞬时有效性。 4、瞬时频率作为描绘非平稳信号特征的一个重要物理量，其估计和提取一直是非平稳信号处理中的研究热点。目前，人们已提出如瞬时自相关法、相位法、过零点法、时频分析等多种手段和方法。在信号的时频分析中用的最多的就是短时傅立叶变换（STFT），短时傅立叶变换是典型的线性时频表示。这种变换的基本思想就是用一个窗函数乘时间信号，该窗函数的时宽足够窄，使取出的信号可以看成是平稳的，然后进行傅立叶变换，可以反映该时宽中的频谱，如果让窗函数沿时间轴移动，可以得到信号频谱随时间变化的规律。 四、实验结果 1、单周期线性调频信号时域和频谱图 其载频为0.1mHz，带宽为0.4mHz，抽样频率为5mHz. 2、多周期线性调频信号时域和频谱图
船用导航雷达系统实验 一、实验目的 1、掌握船用导航雷达系统的工作原理和各主要模块的功能； 2、掌握船用导航雷达系统的操作使用方法。 二、实验内容 1、结合实用船用导航雷达系统学习其工作原理和各主要模块的功能； 2、结合实用船用导航雷达系统学习掌握其操作使用方法； 3、应用实用船用导航雷达系统测试三个不同方位目标的距离和方位值。 三、船用导航雷达系统工作原理 1、基本知识 雷达（RADAR）是英文”radio detection and ranging”的缩写，意思是“无线电探测和测距”。这一发明被用于第二次世界大战。 在发明雷达前，船只在大雾中航行时，只能通过发出短促汽笛、灯光和敲钟的方法，利用回声传回的时间来大致估算与目标之间的位置从而避免碰撞。 雷达发出的射频电磁波，通过计算电磁波反射回来所需的时间来确定到达目标的距离，这是在已知雷达波传播速度是接近恒定的也就是光速的前提下实现的。这样通过计算雷达波从发出到从目标反射回到天线的时间，就可以计算出船只到目标的距离。这个时间是往返的时间，将它除以2才是电磁波从船只到达目标的单程距离的时间。这些都是由雷达内部的算法来自动完成的。 雷达确定目标的方位是通过雷达天线发射波束在空间的扫描来实现的。雷达天线发射波束在空间是不均匀分布的，其主波束内的功率密度远大于副瓣内的功率密度，因而主波束内目标反射的信号强度远大于副瓣内目标反射的信号强度，所以此时雷达探测到的目标信号可以认为是来自主波束内目标反射的信号，且认定目标方位处于雷达天线主波束的最大方向上。 当天线波束最大方向瞄准某一个目标时，如果另一个目标恰好处在天线波束第一零点方向上，则回波信号完全来自天线波束最大方向的那个目标。因此，天线的分辨率为第一零点波束宽度的一半，即FNBW/2。例如，当天线的FNBW=20时，具有10的分
实验报告 1、设置参数 信号参数：载波频率CF 、采样频率f s 、数据点数N ，信噪比SNR 、脉冲宽度PW 、脉冲重复频率PRF 、幅度PA 、初始相位Φ0 观测时常：2000e-6s 2、实验结果 0.5 1 1.5 2 x 10 -3 -101 时间/s 幅度/v 脉冲 脉宽=2e-05 -1.5 -1 -0.5 0.5 1 1.5 x 10 6 500 10001500 频率/MHz 幅度/d B 脉冲频谱图 图1.1单脉冲信号及频谱（加噪声之后）
00.5 1 1.5 2 x 10 -3 -10 1 时间/s 幅度/v 脉冲 重频=10kHz 脉宽=2e-05 -1 -0.5 00.5 1 x 10 6 1 23 x 10 4 频率/MHz 幅度/d B 脉冲频谱图 图1.2周期脉冲信号及频谱（加噪声） 00.5 1 1.5 2 x 10 -3 -10 1 时间/s 幅度/v 连续波 -4 -2 2 46 8 10 12x 10 7 246 8 5 频率/MHz 幅度/d B 连续波频谱图 图1.3载波信号及频谱
00.5 1 1.5 2 x 10 -3 -10 1 时间/s 幅度/v 脉冲调制 1 1.5 2 2.53x 10 7 12x 10 4 频率/MHz 幅度/d B 脉冲调制频谱图 、 图1.4周期信号经载波调制之后的高频信号及频谱 3、实验分析 从上面几图可以观测到设计的雷达信号的频谱宽度以及谱线间隔，而在实验中我们修改参数，会看到不同的变化。当设置脉宽变大，实验中产生的脉冲信号的宽度会变宽，设置的重频变大，谱线会变的密集。其时域的变化也会时最后的高频信号产生较大的变化。对于噪声的加入，当噪声的信噪比越大时，产生的脉冲信号的频谱就会产生更多的旁瓣。 而当雷达的脉冲重复频率提高后，雷达的最大单值不模糊距离也会变大， 而信号的脉宽则会影响雷达的距离分辨力，脉宽越宽则分辨力越高。