文章编号：1001-893X（2009）02-0038-05 侦察雷达数字中频接收机的设计与实现? 杨春 （中国西南电子技术研究所，成都610036） 摘 要：针对传统模拟接收机在实现方式上的不足，提出了侦察雷达数字化接收机的性能改进方案。并对数字中频中多项关键技术进行原理分析，给出了雷达中频数字化具体实现方案，同时给出了一个比较全面的数字中频测试方法。 关键词：侦察雷达；数字化接收机；中频采样；数字本振；镜频抑制度 中图分类号：TN959.1 文献标识码：A Design and Implementation of the Digital Intermediate Frequency Receiver for a Reconnaissance Radar YANG Chun （Southwest China Institute of Electronic Technology，Chengdu 610036，China） Abstract：In allusion to the defect of analog receiver，performace improvement scheme of digital intermediate frequency（IF）receiver for a surveillance radar is proposed，and theory of several key technologies is analysed.The implementation scheme of IF digitization for reconnaissance radar is given. A comprehensive digital IF test method is provided. Key words：reconnaissance radar；digital receiver；intermediate frequency sample；digital local oscillator；image suppression 1 引言 传统雷达接收机正交解调在模拟域进行，I/Q 通道混频器要求同频率相位相差90°，两个通道通过滤波器后，信号增益也要求完全一致。如果在信号带宽上所有频点不能满足这个要求，则后端信号处理会因为I/Q通道的幅度不一致在脉压后产生距离旁瓣和相位正交性不好引入虚假目标，同时传统模拟接收机每个通道都需要一个A/D，两个A/D的差异会进一步降低系统性能。 随着集成电路的高速发展，尤其是高速A/D变换器的发展，使得直接中频采样成为可能，即直接将模拟中频信号通过A/D变换为数字信号，同时在数字域实现正交解调，生成数字I、Q基带信号。与传统模拟方法相比，直接中频采样具有更高的精度与稳定性。尤其是数字本振不受环境变化影响，没有温度漂移，同时数字本振的幅度一致和相位正交性比模拟本振高一个数量级。本文探讨了侦察雷达数字中频的实现方案，给出了一种基于多相滤波器结构的数字接收机实现方法，实现了对60 MHz 调制的中频信号（带宽5 MHz）数字下变频设计，并给出了最后试验结果。 ?收稿日期：2008-12-03；修回日期：2009-01-21
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
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）
Ku 波段雷达接收机设计 摘要阐述了Ku 波段雷达接收机的工作原理进行了阐述，并对设计方案与 测试结果进行了分析。Ku 波段接收机由低噪声变频单元、中频放大、本振和 电源4 个独立单元组成。对各单元电路的设计进行了分析，给出了元器件选型以及仿真结果。试验结果表明，Ku 波段接收机的噪声系数≤1．0 dB、增益≥55 dB、输入输出驻波，相位噪声杂散，镜像抑制等指标均满足实用技术要求，并根据测试结果对Ku 波段接收机部分指标提出了进一步优化的方法。关 键词雷达接收机；噪声系数；增益随着现代调制体制的快速发展，无线频谱的利用率日益加剧，对接收机的线性度、动态范围、灵敏度、抗干扰能力、适应性等方面的性能和指标提出了越来越高的要求。这就要求现代通用接收机在保证信号检测能力的前提下：尽可能地提高接收机的线性度，使信号失真最小、误码率最低；尽可能地展宽接收机的动态范围，使接收机的适应度更大、抗干扰能力更强。1 工作原理Ku 波段雷达接收机主要由低噪声混频单元，中频放大单元，本振单元及电源部分组成，信号经天线接收后首先进入低噪声放大单元，对信号进行放大，选频以及混频。之后进入中频放大单元，对信号进行放大，滤波和输出。接收机电路原理框图如图1 所示。2 电路优化设计2．1 低噪声变频单元设计低噪声变频单元主要由低噪声放大器、微带带通滤波器、射频放大器和镜像抑制混频器组成。增益、噪声系数、带外抑制、镜像抑制度等是重要的指标，不仅是下变频技术，还有低噪声放大器LNA 的设计都是整个 通信系统的设计重点。(1)低噪声放大器。本接收机的最前端是LNA，它的噪声决定了整机噪声系数；考虑到噪声指标要求较高，为减小输入口的损耗，故接收机输入信号由波导口输入后不再加隔离器，这就要求第一级低噪声放大器在保证自身噪声系数低的情况下，还应注意其输入端和波导口的驻波匹配。为
一、脉冲雷达侦察系统总体方案 1.功能组成框图 2. 功能部分介绍 天线：将高功率发射信号辐射到特定空间，从特定空间接收相应的目标回波信号。 收发开关/保护器：发射状态将发射机连通天线，接收机输入端闭锁保护；接收状态将天线连通接收机并对输入信号限幅保护，发射机开路。 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/信号处理机：放大微弱的回波信号，解调目标回波中的信息。 激励器/同步器：产生和供给收发信号共同的时间、频率、天线指向等雷达工作的基准。 显示器/录取设备：显示、测量、记录、分发目标信息和各种工作状态。 二、脉冲雷达侦察系统工作流程 1. 工作流程图 2. 工作流程介绍 由雷达发射机产生的电磁波经收发开关后传输给天线，由天线将此电磁波定向辐射于大气中。电磁波在大气中以近光速传播，如目标恰好位于定向天线的波束内，则它将要截取一部分电磁波。目标将被截取的电磁波向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接受方向。雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，经传输线和收发开关反馈给接收机。接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。
三、脉冲雷达侦察系统关键技术及实现途径 1.目标距离的测量 脉冲法测距 B 在荧光屏上目标回波出现的时刻滞后于主波，根据时间差计算即可确定目标的距离。 2.目标角度的测量 （1）相位法测角 相位法测角利用多个天线所接收回波信号之间由于存在波程差ΔR 而产生的相位差进行测角。 （2）振幅法测角 1）最大信号法 天线波束作圆周扫描，对收发共用天线的单基地脉冲雷达, 接收机输出的脉冲串幅度值被天线双程方向图函数所调制。找出脉冲串的最大值(中心值 ), 确定该时刻波束轴线指向即为目 标所在方向 。 2）等信号法
第三章雷达接收机 通过适当的滤波将天线上接收到的微弱高频信号从噪声和干扰中选择出来，并经放大和检波后，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。 第一节雷达接收机的组成和 主要质量指标 超外差接收机的组成 接收机保护器 低噪高放 混频器 中放 检波器 视放 本振 高频输入 至终端 高频部分 发射机工作时，使接收机输入端短路，并对大信号限幅保护 提高灵敏度，降低接收机噪声系数，热噪声增益 保证本振频率与 发射频率差频为中频，实现变频 视频部分 至质量指标部分 超外差技术 如上图所示，当接收的电波频率f RF 变化时，本振频率f L 和选频滤波器的中心频率f 0= f RF 能够同步改变，从而使输出的f IF 固定不变，这种技术称为外差技术，当f IF 低于f RF 而高于信号带宽B 时就称为超外差技术。超外差技术具有灵敏度高、选择性好、工作稳定、中频部分可标准化等优点。 选频滤波 混频器 本振滤波解调滤波 无线电波 解调输出f L f IF f RF 返回框图 高频部分： （1）T/R 及保护器：发射机工作时，使接收机输入端短路，并对大信号限幅保护。 （2）低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系数，热噪声增益。 （3）Mixer ，LD ，AFC ：保证本振频率与发射频率差频为中频，实现变频。 返回框图
中频部分及AGC： （1）匹配滤波： （2）AGC：auto gain control. 视频部分： （1）检波：包络检波，同步（频）检波（正交两路），相位检波。 （2）放大：线性放大，对数放大，动态范围。 返回框图 主要质量指标 1.灵敏度：S imin，用最小可检测信号功率S imin表示，检测灵敏度，给定虚警概率P fa，达到指定检测概率P d 时的输入端的信号功率： 通常所需接收机gain= 120 ~ 160 dB， S imin＝-120～-140dbw 主要由中频完成。 2. 工作频带宽度：指瞬时工作频率范围，频率捷变雷达要求的接收机工作频带宽度为10～20% 。 3.动态范围：表示接收机能够正常工作所允许的输入信号强度的变化范围。 过载时的S i/S i min，80~120 dB 4. 中频的选择与滤波特性： 中频输出频率f o≥0.5?f R ，中频选择通常选择30M～500M。抑制镜频的效果，在实际工作中还与发射波形特性、接收机工作带宽有关。 经混频后进入中频信道的两个信号在射 频上对称地位于本振频率f L两边互为镜 像，因此将这种现象称为镜频干扰。当 射频选频滤波器的选频特性一定时，混 频器输出的中频频率越高，两个镜像频 率间相隔越远，镜频抑制的效果越好。5.工作稳定性和频率稳定度：指当环境变化时，接收机性能参数受到影响的程度，频率稳定度，信号处理，采取频率稳定度、相位稳定度较高的本振，“稳定本振”。 6.抗干扰能力：杂波干扰（MTI，MTD）、有源干扰、假目标干扰。 7.微电子化和模块化结构。MMIC 微波单片集成电路、IMIC 中频单片集成电路、ASIC 专用集成电路。
贵州道兴建设工程检测有限责任公司 贵阳市轨道交通2号线兴筑西路站-水井坡站区间地表雷达探测技术方案 方案编制： 技术审核： 方案批准： 贵州道兴建设工程建设工程检测有限责任公司 2016年3月15日 目录
1 工程概况 (1) 2 探测项目和方法 (1) 3 编制依据 (1) 4 雷达探测的基本原理 (2) 5 探测流程 (3) 6 检测仪器和设备 (3) 7 需有关单位配合的事项 (3) 7 质量和安全保证措施 (4) 8 预期成果 (4) 9 本工程项目安排 (4)
1 工程概况 贵阳市轨道交通2号线兴筑西路站-水井坡站区间长1234.974m，其中水井坡站（长189.6m），为本一站一区间的土建工程施工。 水井坡站是贵阳市轨道交通2号线的一个中间站，位于主干道金阳南路的下方，周围交通较为繁忙。车站起止里程YDK19+978.193～YDK20+167.819，总长189.6m，为地下两层岛式车站，车站结构为明挖地下两层单柱双跨矩形结构。标准段宽19.9m，基坑深约15-21m，主体建筑面积7941.8m2，总建筑面积11936m2。顶板覆土约3.6m，轨面埋深15.35m。本站共设4个出入口、2组风亭。1、4号出入口过街段采用暗挖外其余均为明挖法施工。车站两端均为矿山法区间。 兴筑西路站-水井坡站区间，本区间线路出兴筑西路站后，穿过诚信南路东侧的一个小山包及金阳客站公交停车场（侧穿加气站），再穿过翠柳路后，进入喀斯特公园内，在公园内线路继续往东南，穿出公园东南角、石村东路后，到达金阳南路水井坡站，区间设计里程为：YDK18+741.914～YDK19+976.888，区间隧道全长1234.974m。采用矿山法施工。隧道拱顶埋深14.5～39.6m，线间距为12m～17m。 本工程项目为城市交通通道，工程地质条件复杂，为了保证施工安全，必须须对开挖段落的工程地质地质条件弄清楚，防止工安全施工大发生，故根据贵阳市城市轨道交通有限公司文件“筑轨道〔2015〕96号”“贵阳市城市轨道交通有限公司关于印发《贵阳市城市轨道交通工程地表地质雷达探测管理办法（试行）》的通知”的要求，根据本段的具体情况，对该标段的开挖站台和暗挖区间隧道地表进行了雷达探测，雷达测线布置严格按办法进行。其具体探测方案如下： 2 探测项目和方法 根据本工程的实际和相关规范要求，采用技术成熟地质雷达法，对施工站台的周围，以及暗挖区间的地表的空洞、脱空、水囊、疏松堆积体等进行探测，防止施工过程中的坍塌、涌泥、涌水等事故发生。 3 编制依据 《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设【2008】105）； 《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ 204－2008）； 《铁路隧道设计施工有关标准补充规定》（铁建设【2007】88）；
雷达原理及测试方案 1 雷达组成和测量原理 雷达(Radar)是Radio Detection and Ranging的缩写，原意“无线电探测和测距”，即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位和仰角，而且还包括测量目标速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。 1.1 雷达组成 图1 雷达简单组成框图 图2 雷达主要组成框图 雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理和显示设备组成，基本组成框图如图1所示。通常雷达工作频率范围为2MHz～35GHz，其中超视距雷达工作频率为2～30MHz，工作频率为100～1000MHz范围一般为远程警戒雷达，工作频率为1～4GHz范围一般为中程雷达，工作频率在4GHz以上一般为近程雷达。 老式雷达发射波形简单，通常为脉冲宽度为τ、重复频率为Tτ的高频脉冲串。天线采
用机械天线，接收信号处理非常简单。这种雷达存在的问题是抗干扰能力非常差，无法在复杂环境下使用。 由于航空、航天技术的飞速发展，飞机、导弹、人造卫星及宇宙飞船等采用雷达作为探测和控制手段，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨力及多目标测量要求，新一代雷达对雷达原有技术作了相当大的改进，其中频率捷变和线性相位信号、采用编码扩频的低截获概率雷达技术、动态目标显示和脉冲多普勒技术是非常重要的新技术。 1.2 雷达测量原理 1) 目标斜距的测量 图3 雷达接收时域波形 在雷达系统测试中需要测试雷达到目标的距离和目标速度，雷达到目标的距离是由电磁波从发射到接收所需的时间来确定，雷达接收波形参见图3，雷达到达目标的距离R为：R＝0.5×c×t r式（2）式中c=3×108m/s，t r为来回传播时间 2) 目标角位置的测量 目标角指方位角或仰角，这两个角位置基本上是利用天线的方向性来实现。雷达天线将电磁能汇集在窄波束内，当天线对准目标时，回波信号最强。
?雷达信号的模拟 大功率信号，低相噪信号 宽带信号， 相参信号 ?雷达信号的分析 ?矢量分析 ?脉冲参数分析 ?脉冲相噪测试 ?脉冲器件寄生相噪测试 ?数字相控阵系统测试 ?模块级（T/R组件）测试 ? Agilent Technologies, Inc. 2009 2
对目标方位的确定多卜勒频移效应 f d= 2 * v r/ λc 对目标速度的确定 相控阵雷达 ?功率合成,实现大的功率孔径乘积 ?系统效率高，可获得很高的发射信号功率 ?简化复杂的馈线系统设计，改善了发射天线的体积和重量 ?通过电扫描完成波束扫描，波束扫描速度快 ?波束的成形控制 ?系统的多功能，实现频谱共享阵面和综合化电子系统 ?提高电子对抗能力 ?稳定性提高，T/R组件5%损坏时，系统仍能工作。
全数字式相控阵雷达 ?数字T/R模块：包含微波电路，数字电路，时钟电路和光电路的复杂系统?数字波束合成 ?大容量高速数据传输技术 ?高性能信号处理机 ?雷达信号的模拟 ?雷达信号的分析 ?模块级（T/R组件）测试 ? Agilent Technologies, Inc. 2009 6
替换 信号类型测试应用技术要求 正弦波信号替代系统本振，ADC等电路性能测试功率，频率精度，相位噪声 调制信号测试接收机或关键部件性能功率，频率精度，调制带宽，调制能力，调制精度失真信号测试接收机或关键处理器性能信号带宽，失真处理能力，信号幅度精度 基带信号测试模拟或数字基带电路性能模拟IQ，数字IQ 信号输出能力。数字接口形式，速率 备注 具有一定相关性的两路信号同时发射。两路信号的 双路信号具有定相关性的两路信号同时发射。两路信号的 PRI和载波频率可以相同也可不同。 用户反侦察积抗干扰信号 脉冲压缩信号具备很大的时宽带宽积。包含线性调频，非线性调频 信号，二相编码信号，多相编码信号和频率编码信号。用于预警雷达和高分辨力雷达
第一章绪论 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。 β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α，仰角 在圆柱坐标系中表示为：水平距离D，方位角α，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2.2cm，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：
测量雷达技术状态通用测试技术研究 雷达装备在转场或者运行中保持测量雷达的精度，在运行雷达装备前和过程中，需要对雷达技术状态进行测试。文章分析了测量雷达扫描技术要求的通用测试独特优势，从中筛选多种测试其先进技术的各类测试仪器，其中包括：示波器测量、频谱仪测量和矢量网络分析仪测量等。最后对装备技术状态测试系统开发和装备远程测试系统开发技术进行了分析。 标签：技术状态；性能测试；测试技术 技术状态管理是指应用技术和行政管理手段对产品技术状态进行标识、控制、审核和纪实的活动，为的是保证提供产品的物理特性和功能特性以及设计产生保持同样标准。主要包括：技术状态的标示、控制、统计及审核。无论何种条件和环境，这种技术状态在通常情况下，是能够提供科技硬件指标要求的技术状态、对于软件方面配置，以及系统自身运行状态进行描述。 跟踪测量雷达技术应用广泛，在靶场测量，武器校准，飞行物定位和其他民事经济、军事应用方面，其中具有代表性的有：连续波和单脉冲以及相控阵跟踪测量雷达。当下国际通用的雷达系统主要有以下几个组成部分：雷达波发射系统、雷达波接收系统、天控系统、天馈系统、信号及数据处理系统等构成。为确保测量精度，在设备开始工作前，需对其进行检查。 1 雷达技术测试应用中的特点 由于雷达应用功能不同，所以，在技术测试技术指标和测试频点也略有不同，其中比较突出差异点体现在脉冲和连续波测量雷达，技术测试状态差别较大。特别值得一提的是，正常通用的技术测试中，包括整机动态和分系统的技术指标测试。 雷达整机动态主要测试有：诸元标定、光电轴匹配测试和校准等。分系统静态测试主要：接收分系统、发射分系统及天馈分系统等。其中发射系统测试主要有：三阶交调，频谱参数、发射脉冲波形、发动机功率、发射机工作频率、增益平坦度等等。 当前，雷达分系统测试主要包括：三阶交调、接收机灵敏度、噪音系数、增益平坦度、恢复时间、镜象抑制、天线增益等。 2 测试技术和仪器的选择 2.1 示波器测量 示波器，通常是指一种波纹曲线，在应用中可以观察不同种信号源的强弱随时间变化的痕迹，同时，还可以用它测试不同幅度的电量数据，如电流、电压、
电子科技大学电子工程学院标准实验报告 （实验）课程名称：信息对抗实验电子科技大学教务处制表
实验报告（六） 学生姓名：王超楠学号：2013020904011 指导教师：廖红舒/张花国 实验地点：科研二号楼B453 实验时间：周二晚 一、实验室名称：信息对抗系统专业实验室 二、实验项目名称：雷达参数侦实验察 三、实验学时：4学时 四、实验原理： MATLAB软件具有编程实现简单、使用方便等优点，是目前应用广泛的计算机仿真软件，并且提供各种常用数字通信信号源生成函数的使用帮助文件。因此让学生通过实际上机实验，熟悉MATLAB计算机仿真软件，可实现各种雷达信号产生及分析仿真，从而加深对雷达信号产生、参数提取的理解。 五、实验目的： 1.针对常规脉冲/脉冲压缩（LFM、相位编码）雷达，掌握截获信号的计算机模拟仿真； 2.掌握脉冲雷达脉宽、脉冲幅度、脉冲达到时间、频率及脉内调制特征参数估计的基本方法。 六、实验内容： 1. 提取信号包络； 2. 设置门限； 3. 估计TOA与PW； 4. 提取脉内信号样本； 5. 脉内调制识别； 6. 估计频率； 7. 估计噪声功率、PA； 七、实验器材（设备、元器件）： 计算机、Matlab仿真软件
八、实验步骤： 1.学习MATLAB软件的使用并学习其通信信号帮助工具箱； 2.利用MATLAB语言生成雷达信号，并提取雷达参数。 九、实验数据及结果分析 1.提取信号包络 （1）常规脉冲信号包络 （2）BPSK信号包络
（3）QPSK信号包络
（4）LFM信号包络
2.设置门限 由上图分析可以设置门限，其中常规脉冲信号门限设置为4，其余的设置为3。 3.估计TOA与PW 4.提取脉内信号样本 四种信号的脉内样本提取方式类似，由于数据比较多因此以常规脉冲雷达的脉内数据提取为例。
雷达原理复习 第一章绪论 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2.2cm，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 PPPavtt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 Pav功率;是指脉冲重复周期内的输出功率的平均值。
浅谈探地雷达检测技术 [摘要]在实际工作中，探地雷达作为新型的无损检测设备，具有携带方便、非破坏性、检测快速、精度高等特点，受到广大技术人员越来越多的关注，并且已经在路面厚度检测和隧道衬砌厚度检测中得到推广和应用。本文详细介绍了探地雷达检测路面结构层厚度和检测隧道二衬厚度的工作原理，并说明了在检测过程中应该注意的事项，最后进一步指出了使用探地雷达检测技术的优缺点。 【关键词】探地雷达；检测技术；路面；隧道 一、引言 探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反射回地面的电磁波，电磁波在地下介质中传播时遇到存在电性差异的分界面时发生反射，根据接收到的电磁波的波形、振幅强度和时间的变化等特征推断地下介质的空间位置、结构、形态和埋藏深度。 探地雷达是一种广谱电磁技术，用于确定地下介质的分布情况。近年来，由于探地雷达具有高采样率、无损检测等优点，它逐渐取代了原有的钻孔取芯法而在各种工程中得到了极为广泛的应用。在进行检测的过程中，这种方法只要配合少量的钻孔就能够了解公路的结构及地层的各种变化情况，非常有效地克服了现行钻孔法的不足。并且可以准确地提供关于基层和面层厚度变化的一些真实情况，为实际施工提供了极具参考价值的可靠参数。 二、探地雷达检测厚度的工作原理 1、探地雷达检测路面结构层厚度的工作原理 在道路的质量控制工作中，最重要的一部分就是进行路面结构层厚度的检测。传统上所使用的钻心取样法已经远远不能满足精确检测的要求，因此通过对探地雷达测厚的工作原理进行理论分析，可以看出探地雷达技术在公路工程质量检测中所具有独特的优势。 利用探地雷达检测公路面层厚度是一种反射波探测法。在特定的介质中，电磁波的传播速度v是保持不变的，因此根据探地雷达所记录的地面反射波与地下反射波的时间差△t，即可依据公式h=v△t/2，计算出界面的厚度值h的大小，对于路面结构层厚度的检测而言，h即为面层的厚度，v表示电磁波在地下介质(面层)中传播时的速度。雷达所使用的电磁波都是高频的，而公路面层所用的材料都属于低损耗介质，因此速度v的大小可由以下公式算出。v=c/该式中，c表示电磁波在大气中传播的速度，约为300 000km／s，的大小取决于构成面层的所有物质的介电常数，它表示的是面层的相对有效介电常数。反射信号的振幅与反射系统成正比，在以位移电流为主的低损耗介质中，反射系数的强度也可以由特定的公式计算出来。上、下介质的电性差决定了反射信号的强度，电性差越大，反射信号就会越强。对于沥青混凝土面层来说，基层与面层之间存在着非常明显的电性差，因此可以预期面层的底部会有强反射的出现。 2、探地雷达检测隧道二衬厚度的工作原理 用探地雷达来进行隧道二衬厚度的检测时，所采用的方式是反射测量，它的工作原理是天线发射器将高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，发射到介质内部，然后经过存在电性差异的介质层，雷达天线接收器接收一部分被反射折向地面的电磁能量，而另一部分能量被折射进入到下一层介质后继续传播。通过测得的反射波旅行时间及电磁波在介质中的传播速度，就可以计算出反射面距离表面的距
雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成。雷达发射机产生辐射所需强度的脉冲功率，其波形是脉冲宽度为K而重复周期为T的高频脉冲串。发射机现有两种类型：一种是直接震荡式（如磁控管振荡器），它在脉冲调制器控制下产 生的高频脉冲 功率被直接馈 送到天线；另一 种是功率放大 式（主振放大 式），它是由高 稳定度的频率 源（频率综合 器）作为频率基 准；在低功率电 平上形成所需波形的高频脉冲串作为激励信号，在发射机中予以放大并驱动末级功放而获得大的脉冲功率来馈给天线的。功率放大式发射机的优点是频率稳定度高且每次辐射式相参的，这便于对回波信号进行相参处理，同时也可以产生各种所需的复杂脉压波形。 发射机输出的功率馈送到天线，而后经天线辐射到空间。 脉冲雷达天线一般具有很强的方向性，以便集中辐射能量来获得较大的观测距离。同时，天线的方向性越强，天线波瓣宽度越窄，雷达测向得精度和分辨力就越高。常用的微波雷达天线是抛物面反射体，馈源放置在焦点上，天线反射体将高频能量聚成窄波束。天线波束在空间的扫描常采用机械转动天线来得到，由天线控制系统来控制天线在空间的扫描，控制系统同时将天线的转动数据送到终端设备，以便取得天线指向的角度数据。根据雷达用途的不同，波束形状可以是扇形波束，也可以是针状波束。天线波束的空间扫描也可以采用电子控制的办法，它比机械扫描的速度快，灵活性好，这就是20世纪末开始日益广泛使用的平面相控阵天线和电子扫描的阵列天线。前者在方位和仰角两个角度上均实行电扫描；后者是一位电扫描，另一维为机械扫描。 脉冲雷达的天线是收发共用的，这需要高速开关装置，在发射时，天线与发射机接通，并与接收机断开，以免强大的发射功率进入接收机把接收机高放混频部分烧毁；接收时，天线与接收机接通，并与发射机断开，以免微弱的接收功率因发射机旁路而减弱。这种装置称为天线收发开关。天线收发开关属于高频馈线中的一部分，通常由高频传输线和放电管组成，或由环行器及隔离器等来实现。 接收机多位超外差式，由高频放大（有些雷达接收机不用高频放大）、混频、中频放大、检波、视频放大等电路组成。接收机的首要任务是把微弱的回波信号放大到足以进行信号处理的电平，同时接收机内部的噪声应尽量小，以保证接收机的高灵敏度，因此接收机的第一级常采用低噪声高频放大器。一般在接收机中也进行一部分信号处理。例如，中频放大器的频率特性应设计为发射信号的匹配滤波器，这样就能在中放输出端获得最大的峰值信号噪声功率比。对于需要进行较复杂信号处理的雷达，如需分辨固定杂波和运动目标回波而将杂波滤去的雷达，则可以由典型接收机后接的信号处理机完成。 接收机中的检波器通常是包络检波器，它取出调制包络并送到视频放大器，如果后面要进行多普勒处理，则可用相位检波器替代包络检波器。
１.３检测依据 地质雷达探测技术具有无损检测的特点，而且经常被用于高速公路探测，因为地质雷达探测深度小的特点,高分辨率,因此，即使测试中没有电的区别在道路和道路，也可以检测到。电的区别越小，反射系数越小,使反射信号越少，反之亦然。当前道路结构层分为三部分：表面，基础和地基。水泥混凝土材料或改性沥青材料建筑通常用于路面、稳定碎石、石灰稳定材料,水泥稳定材料分类的水泥混凝土和粉煤灰石灰材料通常用于路面基层。使用水泥混凝土路面材料建筑,介电常数在3~5之间,用沥青材料建筑,介电常数在5～10，高速公路基层介电常数在8以下。由于各种结构层不同的介电常数,为地质雷达探测技术的应用提供了有效的检测基础[2]。 ２发展现状 2.1探地雷达技术的发展 由于电磁波的地下介质衰减强，同时与空气相比，地下介质更加地复杂和多样，因此,在早期,探地雷达主要被用在冰层和岩盐矿等介质中,随着时间的推移，在２0世纪７０年代以后，不断地涌现诸多的新材料和新技术，探地雷达技术也得到了快速的发展，水平也有大幅度地提高。现如今，探地雷达技术被运用在道路下空洞以及裂缝探测、埋设物探测等等多个领域,取得了比较好的成效。 ２．2国内外主要探地雷达 经过这么多年的研究，探地雷达(GPＲ)已成为一项成熟的
技术，国内外许多制造商研发出不同的探地雷达(GPR)系统。加拿大和美国的技术是最成熟的，国外探地雷达(ＧPR)设备和服务公司主要有五家,第一家是地球物理探测设备，从15MHz~２GH ｚ探地雷达（ＧPR)系统,并用于处理数据分析软件包,更全面，第二个公司是美国的Penetradaｒ公司,该公司提供了探地雷达(GP Ｒ）系统和相应的数据分析,第三家公司是美国脉冲雷达、探地雷达(GPR)设备和道路检测服务，还有加拿大的探地雷达，该公司的系统主要用于高速公路和桥面板检测。在我国，主要研究对象为电磁散射特性模拟和数据处理方法,对硬件系统并不完美,但在吸收国外的经验,研发出了雷达原型,例如,中国科学院SI2R类型的探地雷达(GＰＲ),东南大学ＧPＲ－Ⅰ型迪泰探地雷达(ＧP Ｒ)和大连理工大学的探地雷达等。中国电波传播研究所和国际阿德尔地雷检测技术有限公司,是一家业务化探的主要单位，开发了一系列的软件和硬件产品。最早的研究单位开展地下目标探测技术是中国电波研究所有限公司开发的系列探地雷达(GPＲ)系统，并介绍了高等级公路探测器的风格。 3雷达在公路工程检测中的应用 3.1检测厚度 《公路质量检验评定标准》规定，高速公路沥青层厚度和总水平偏差5%的h(mｍ),极端值是10％h(mm）；上层代表值是10%(mm)，极端值是２０%（ｍｍ）的值代表水泥－5%(mm）,极端值是１0％(mm）。传统方法是钻井方法,该方法会破坏路面,从而限制检测的次数,也不能保证测试的客观性。探地雷达(GP Ｒ）是不同的，主要根据电磁脉冲的传播在路面和路基接口速度以及旅行时间确定,因为是一种无损检测技术,可以非常好的解决
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。定时器发射机收发开关天线 显示器接收机天控系统 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。
第七部分：雷达设备测试要求及方法
目次 1范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3通用要求 (1) 3.1工作频率范围 (1) 3.2信道间隔 (1) 3.3天线端口，设备监测端口 (1) 3.4发射功率 (1) 3.5频率容限 (1) 3.6占用带宽 (1) 3.7杂散发射 (2) 4试验条件 (2) 4.1大气实验条件 (2) 4.2检测工作条件 (2) 4.3测试频率 (2) 4.4测试设备 (2) 5参考技术要求及测试方法 (3) 5.1脉冲雷达（气象雷达、船用雷达、航路监视一次雷达、二次监视雷达） (3) 5.2非调制单频雷达,非调制多频雷达 (4) 5.3调频雷达(线性调频雷达，调频连续波雷达) (5) 参考文献 (7)
在用无线电台（站）设备测试要求及方法第七部分：雷达设备1范围 本文件规定了在用雷达发射设备的测试要求及方法等内容。 本文件适用于在用雷达发射设备，包括： -气象雷达（C波段/S波段/X波段天气雷达/多普勒天气雷达，测风雷达，风廓线雷达）； -船用雷达； -航路监视一次雷达； -二次监视雷达； -连续波雷达(非调制单频/多频连续波雷达/调频连续波雷达)； -调频雷达(线性调频雷达)。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 12572-2008 无线电发射设备参数通用要求和测量方法 3通用要求 3.1工作频率范围 在用雷达发射设备的工作频率范围应严格按照无线电管理机构相关规定执行。 在用雷达发射设备的用户应按照无线电管理机构的相关规定申请台站执照，并按照执照中指配的工作信道使用，不可随意更改工作信道。 3.2信道间隔 在用雷达发射设备的工作信道间隔应严格按照无线电管理机构最新的相关规定执行。 3.3天线端口，设备监测端口 在用雷达发射设备天线端口及设备监测端口阻抗为50 。 3.4发射功率 在用雷达发射设备的发射功率应符合无线电管理机构核定的参数和技术资料的要求。 3.5频率容限 在用雷达发射设备频率容限应符合无线电管理机构核定的参数和技术资料的要求。 3.6占用带宽 在用雷达发射设备占用带宽应符合无线电管理机构核定的参数和技术资料的要求。