第二章：雷达信号的频率测量

雷达天线的工作频率-回复雷达天线是雷达系统中的核心部件之一，负责接收和发射雷达信号。

雷达天线的工作频率是指它能够接收和发射的电磁波信号的频率范围。

本文将逐步回答雷达天线的工作频率问题，以帮助读者更好地理解雷达系统的工作原理。

1. 雷达系统的基本原理雷达系统是一种利用电磁波进行探测、测量和跟踪目标的无线电波测距与测速设备。

它通过发射电磁波并接收被目标反射回来的波，根据反射信号的时间和频率特征来确定目标的位置、速度和其他相关信息。

2. 雷达信号的特征雷达信号具有一定的频率、波长和功率。

频率指电磁波信号的振荡次数，单位为赫兹（Hz）；波长指电磁波信号的周期或振动长度，单位为米（m）；功率指电磁波信号的能量大小。

3. 雷达天线的工作频率雷达天线的工作频率是指它能够接收和发射的电磁波信号的频率范围。

具体的工作频率会根据雷达系统的用途和要求而有所不同。

4. 工作频率的选择原则（1）天线尺寸：天线的尺寸与工作频率存在一定的关系。

一般来说，天线的尺寸和频率呈反比关系，即频率较高时天线较小，频率较低时天线较大。

这是因为天线尺寸必须与电磁波的波长相匹配，以实现最佳的辐射和接收效果。

（2）目标距离：目标距离也会影响工作频率的选择。

在较长距离上探测目标时，较低的工作频率有利于提高信号的传输和接收能力；而在较近距离上探测目标时，较高的工作频率可以获得更精确的测量结果。

（3）环境影响：工作频率的选择还需要考虑环境因素。

雷达信号在传播过程中会受到大气层、地表、建筑物等的干扰和衰减。

不同频率的电磁波在这些介质中传播的特性不同，选择合适的工作频率可以降低干扰和衰减的影响，提高雷达系统的性能。

5. 雷达天线的工作频率范围雷达天线的工作频率范围通常涵盖一个频带，可以是单一的频率或一段连续的频率。

根据其工作频率范围，雷达天线可以分为以下几类：（1）低频雷达天线：工作频率范围通常在几千赫兹（kHz）到几百兆赫兹（MHz）之间，适用于长距离目标探测，如地面监测、气象观测等。

雷达原理及测试方案1雷达组成和测量原理雷达(Radar)是RadioDetectionandRanging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×tr式（2）式中c=3×108m/s，tr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。

回波的角位置还可以用测量两个分离接收天线收到信号的相位差来决定。

3)4)max t e min式中Pt 为发射机功率，G为天线增益，Ae为天线有效接收面积，σ为雷达回波功率截面积，Smin为雷达最小可探测信号。

雷达方程可以正确反映雷达各参数对其检测能力影响的程度，不能充分反映实际雷达的性能。

因为许多影响作用距离的环境和实际因素在方程中没有包括。

1.4雷达分类军用雷达主要分类：不能满足复杂雷达信号测试需求。

更为重要的是，雷达在实际工作过程中接收到的信号并不是纯净的发射回波，它包含各种杂波和多普勒效应，特别是在地形复杂或海面各种时，接收机接收到的杂波比需要探测的物体回波大的多，而这一切目前没有通用测量设备来生成雷达接收机所接收到的实际波形。

因此各个雷达研制单位投入大量人力、物力研制各种雷达模拟器，但这些模拟器往往受各种设计因素影响，只是实际雷达波形的简化，并只考虑到典型的应用，对复杂的应用环境无法模拟。

这样无法及时发现雷达研制和使用过程中问题和隐患。

radar 测速原理雷达是一种利用电磁波测量距离和速度的技术装置，广泛应用于军事、民用航空、气象等领域。

雷达测速原理是基于多普勒效应和时间测量的原理。

雷达测速原理主要包括以下几个方面：1.多普勒效应：多普勒效应是由于波源（或接收器）和接收器（或波源）相对运动，导致波的频率发生变化的现象。

在雷达测速中，当发射的电磁波遇到运动的物体时，被反射回来的波的频率会发生变化。

当物体远离雷达时，回波频率会降低；当物体靠近雷达时，回波频率会增加。

通过测量频率的变化，可以得到物体的速度。

2.时间测量原理：雷达发射器发送一个电磁波脉冲，随后接收到波的反射回波。

通过测量发射脉冲到达物体并返回的时间，可以计算出物体与雷达的距离。

距离计算公式为：距离=时间×光速/2。

其中光速为常数。

3.频率测量原理：通过测量发射脉冲信号与反射回波的频率，可以得到物体对雷达的速度信息。

根据多普勒效应，当物体远离雷达时，回波频率会降低；当物体靠近雷达时，回波频率会增加。

通过测量频率的变化，可以计算出物体的速度。

频率测量主要应用于测速雷达，比如交通巡逻车上用于测量车辆的速度。

4.脉冲雷达和连续波雷达：雷达有两种工作方式：脉冲雷达和连续波雷达。

脉冲雷达是通过发射脉冲信号来测量距离和速度；连续波雷达则是通过发射连续波信号并测量频率的变化来测量速度。

脉冲雷达可以精确地测量目标物体的距离和速度，但需要较长的时间来做一个测量。

连续波雷达能够实时获取目标物体的速度，但无法准确测量距离。

综上所述，雷达测速原理是基于多普勒效应和时间测量的原理。

通过测量频率的变化和发射脉冲到达物体并返回的时间，可以计算出物体的速度和距离。

雷达测速技术被广泛应用于交通巡逻、空中交通管制以及气象预报等领域，为人们提供了重要的测量和监测手段。

雷达fft的速度精确测量方法-回复雷达FFT的速度精确测量方法是通过利用傅立叶变换的频率解析能力来测量目标的运动速度。

本文将从雷达基本原理、频率测量原理、FFT算法、噪声和杂波的处理以及精确测量方法等方面进行详细介绍。

一、雷达基本原理雷达是利用电磁波的反射原理来测量目标位置和速度的无线电设备。

它通过发送连续波或脉冲信号，并接收目标回波信号，通过信号的时间延迟和频率变化来计算出目标的位置和运动状态。

二、频率测量原理当雷达波与运动的目标相遇时，回波信号的频率会发生变化。

因为回波信号相对于发射信号存在多普勒效应。

多普勒效应是指当目标相对于雷达静止时，回波信号的频率与发射信号频率相同；而当目标向雷达靠近或远离时，回波信号的频率会分别增加或减少。

三、FFT算法快速傅立叶变换(FFT)是一种用于将时域信号转换为频域信号的算法。

它可以将周期性信号的频率谱进行分析。

在雷达应用中，FFT可以将接收到的回波信号变换为频谱，从而提取出目标的频率信息。

四、噪声和杂波的处理在雷达测量中，噪声和杂波都会对频率测量结果产生影响。

对于噪声的处理，可以通过信号滤波和信噪比的提高来减小其影响。

而对于杂波的处理，则需要对杂波的性质进行分析和建模，并采用相应的滤波和抑制算法进行处理。

五、雷达FFT的速度精确测量方法1. 数据采集：首先需要采集雷达接收到的回波信号，通常会采用一段时间内的连续信号，以获取更准确的频谱信息。

2. 时域分析：对采集到的信号进行时域分析，可以得到信号的功率谱密度，并确定信号的主要频率成分。

3. 信号预处理：对信号进行去直流、滤波和归一化等预处理，以便更好地进行频率分析。

4. 傅立叶变换：将预处理后的信号进行FFT变换，得到频谱信息。

5. 频率分析：通过分析频谱图，确定目标回波的主要频率成分，并计算目标的相对速度。

6. 去除杂波和噪声：对频谱进行杂波和噪声的抑制，以提高速度测量的准确性。

7. 速度计算：根据多普勒频移的公式，将频率转换为速度，并得到目标的绝对速度信息。

雷达信号测量原理
雷达信号的测量原理主要基于电磁波的发射、反射和接收。

雷达通过天线发射一束电磁波，这些电磁波在遇到目标物后会发生反射。

反射回来的电磁波会被雷达接收并处理，从而获取目标物的位置、速度、形状等信息。

具体来说，雷达信号的测量原理可以分为以下几个步骤：
1. 发射：雷达系统通过天线发射一束电磁波，通常使用微波波段的频率。

发射功率和频率根据应用环境和目标物体的要求进行选择。

2. 脉冲方式：雷达系统通常使用脉冲方式发射电磁波，即以一定时间间隔连续发送短时间的高功率电磁波脉冲。

脉冲的宽度和重复周期根据应用需求进行设置。

3. 接收：发射出去的电磁波遇到目标物后发生反射，其中一部分反射能量会返回雷达装置，被雷达接收。

4. 信号处理：雷达系统对接收到的信号进行处理，提取出有用的信息，如目标物的距离、速度、方位角等。

5. 显示：处理后的信号通过显示设备呈现出来，提供给操作人员使用。

以上就是雷达信号的测量原理，这个过程涉及到很多复杂的物理和工程问题，需要多个领域的专业知识和技术。

雷达基本理论与基本原理一、雷达的基本理论 1、雷达工作的基本过程发射机产生电磁信号，由天线辐射到空中，发射的信号一部分被目标拦截并向许多方向再辐射。

向后再辐射回到雷达的信号被天线采集，并送到接受机，在接收机中，该信号被处理以检测目标的存在并确定其位置,最后在雷达终端上将处理结果显示出来。

2、雷达工作的基本原理一般来说，会通过雷达信号到目标并从目标返回雷达的时间，得到目标的距离。

目标的角度位置可以根据收到的回波信号幅度为最大时，窄波束宽度雷达天线所指的方向而获得。

如果目标是运动的，由于多普勒效应，回波信号的频率会漂移。

该频率的漂移与目标相对于雷达的速度成正比，根据2rd v f λ=,即可得到目标的速度。

3、雷达的主要性能参数和技术参数 3.1 雷达的主要性能参数 3.1.1 雷达的探测范围雷达对目标进行连续观测的空域，叫做探测范围，又称威力范围，取决于雷达的最小可测距离和最大作用距离，仰角和方位角的探测范围。

3.1.2 测量目标参数的精确度和误差精确度高低用测量误差的大小来衡量，误差越小，精确度越高，雷达测量精确度的误差通常可以分为系统误差、随机误差和疏失误差。

3.1.3 分辨力指雷达对两个相邻目标的分辨能力。

可分为距离分辨力、角分辨力（方位分辨力和俯仰角分辨力）和速度分辨力。

距离分辨力的定义：第一个目标回波脉冲的后沿与第二个目标回波脉冲的前沿相接近以致不能分辨出是两个目标时，作为可分辨的极限，这个极限距离就是距离分辨力：min ()2c R τ∆=。

因此，脉宽越小，距离分辨力越好3.1.4数据率雷达对整个威力范围完成一次探测所需时间的倒数。

3.1.5 抗干扰能力指雷达在自然干扰和人为干扰（主要的是敌方干扰（有源和无源））条件下工作的能力。

3.1.6 雷达可靠性分为硬件的可靠性（一般用平均无故障时间和平均修复时间衡量）、软件可靠性和战争条件下雷达的生存能力。

3.1.7 体积和重量体积和重量决定于雷达的任务要求、所用的器件和材料。

调频连续波雷达（FMCW）测距测速原理FMCW雷达的工作原理基于多普勒效应和频率测量。

当发射机发送连续变化的频率调制信号时，信号的频率将会随时间线性变化。

这个频率变化的斜率称为调频斜率。

当发射信号经过天线发射出去，在遇到目标后，信号会被目标散射回来，然后被接收天线接收。

当接收天线接收到返回信号时，会将信号和发射信号进行混频处理，将其与发射信号相乘。

这样做的目的是为了提取目标的频率信息。

由于目标的速度不同，返回信号的频率也会有所不同。

根据多普勒效应的原理，当目标向雷达揭示而来时，频率会比发射信号的频率高；相反，当目标远离雷达时，频率会比发射信号的频率低。

接收到的混频信号将通过低通滤波器进行滤波，以去除不想要的频率成分。

然后，信号将被转换成数字信号，通过快速傅里叶变换(Fourier Transform)进行频谱分析。

频谱的峰值表示目标的频率，根据频率的变化可以计算出目标的速度。

根据多普勒频移的公式，测量得到的频移值与目标的速度成正比。

利用目标的速度与雷达到目标的距离之间的关系，可以通过简单的数学运算得到目标的距离。

由于信号频率的线性变化，可以通过测量信号的起始频率和终止频率，以及相应的时间间隔，计算得到距离。

在FMCW雷达系统中，还需要对信号的回波强度进行测量，以评估目标的反射特性。

这可以通过测量接收信号的功率来实现。

通过分析接收到的功率信号，可以确定目标的散射截面积(Cross Section)，从而估计目标的大小。

总结起来，FMCW雷达的测距测速原理基于多普勒效应和频率测量。

通过发送频率变化的信号，接收并处理返回信号，测量目标的频率和功率，从而得到目标的距离、速度和反射特性。

这种雷达系统具有高精度、高分辨率和广泛测速范围的优势，广泛应用于交通监测、无人驾驶、气象观测等领域。

第一章1、雷达的基本概念：雷达概念(Radar)，雷达的任务是什么，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答：雷达是一种通过发射电磁波和接收回波，对目标进行探测和测定目标信息的设备。

任务：早期任务为测距和探测，现代任务为获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等。

回波的有用信息：距离、空间角度、目标位置变化、目标尺寸形状、目标形状对称性、表面粗糙度及介电特性。

获取方式：由雷达发射机发射电磁波，再通过接收机接收回波，提取有用信息。

2、目标距离的测量：测量原理、距离测量分辨率、最大不模糊距离 答：原理：R=Ctr/2距离分辨力：指同一方向上两个目标间最小可区别的距离 Rmax=…3、目标角度的测量：方位分辨率取决于哪些因素答：雷达性能和调整情况的好坏、目标的性质、传播条件、数据录取的性能 4、雷达的基本组成：哪几个主要部分，各部分的功能是什么 答：天线：辐射能量和接收回波发射机：产生辐射所需强度的脉冲功率 接收机：把微弱的回波信号放大回收信号处理机：消除不需要的信号及干扰，而通过加强由目标产生的回波信号 终端设备：显示雷达接收机输出的原始视频，以及处理过的信息 习题：1-1. 已知脉冲雷达中心频率f0＝3000MHz ，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs ，回波信号的频率为3000.01 MHz ，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。

685100010310 1.510()15022cR m kmτ-⨯⨯⨯===⨯=m 1.010310398=⨯⨯=λKHzMHz f d 10300001.3000=-=s m f V d r /5001021.024=⨯==λsm V /100060cos 500=︒=波长：目标距离：1-2.已知某雷达对σ=5m2 的大型歼击机最大探测距离为100Km，1-3.a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到0.1m2，此时的最大探测距离为多少？1-4.b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km 最大探测距离，并将发射功率提高到10 倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？1-5.KmKmR6.3751.010041max=⎪⎭⎫⎝⎛⨯=dBkSkSii72.051,511.010minmin-===∴⨯=⨯b）a）第二章：1、雷达发射机的任务答：产生大功率特定调制的射频信号2、雷达发射机的主要质量指标答：工作频率和瞬时带宽、输出功率、信号形式和脉冲波形、信号的稳定度和频谱纯度、发射机的效率3、雷达发射机的分类单级震荡式、主振放大式4、单级震荡式和主振放大式发射机产生信号的原理，以及各自的优缺点答：单级震荡式原理：大功率电磁震荡产生与调制同时完成，以大功率射频振荡器做末级优点：结构简单、经济、轻便、高效缺点：频率稳定性差，难以形成复杂波形，相继射频脉冲不相参主振放大式原理：先产生小功率震荡，再分多级进行调制放大，大功率射频功率放大器做末级优点：频率稳定度高，产生相参信号，适用于频率捷变雷达，可形成复杂调制波形缺点：结构复杂，价格昂贵、笨重是非题：1、雷达发射机产生的射频脉冲功率大，频率非常高。

测量中常见的雷达测量方法和精度评定雷达作为一种广泛应用于测量和探测领域的技术，具有高效、准确和实时的特点。

它利用电磁波的特性，通过发射和接收信号来测量目标的距离、速度和方位。

在测量中，雷达的应用非常广泛，包括气象预测、飞行控制、海洋测量、地质勘探等领域。

本文将介绍几种常见的雷达测量方法并讨论其精度评定。

一、脉冲雷达测量方法及精度评定脉冲雷达是一种常见的雷达测量方法。

它通过发送离散的脉冲信号，通过测量脉冲的往返时间来计算目标的距离。

脉冲雷达的原理相对简单，但在实际应用中需要考虑一些因素对测量精度的影响。

首先，射频信号的频率对脉冲雷达的精度有一定影响。

高频率的信号可以提高测量的精度，但也会增加系统的成本和复杂度。

因此，在实际应用中需要在信号频率和成本之间进行权衡。

其次，脉冲雷达的发射和接收天线的方向性也会影响测量精度。

天线的方向性越高，系统的测量精度就越高。

因此，在设计和选择天线时，需要考虑天线的方向性及其对测量的影响。

此外，脉冲雷达的测量精度还受到目标形状、目标反射面的特性以及环境噪声等因素的影响。

这些因素会引起测量误差，并且在不同的应用场景中会有所不同。

因此，在实际使用中需要进行误差分析和校准，以提高测量的准确性和可靠性。

二、连续波雷达测量方法及精度评定连续波雷达是另一种常见的雷达测量方法。

它通过发送连续的波形信号，通过测量信号的频率差来计算目标的速度。

连续波雷达的原理相对复杂，但在一些特定的应用中具有重要的作用。

连续波雷达的测量精度与多普勒效应密切相关。

多普勒效应是连续波雷达用来测量目标速度的基础。

当目标靠近时，接收到的信号频率会增加；当目标远离时，接收到的信号频率会减小。

通过测量频率差，可以计算出目标的速度。

但是，连续波雷达的测量精度受到多种因素的影响，例如信噪比、目标的角度等。

在实际应用中，连续波雷达的精度评定通常包括两个方面：速度测量精度和目标位置测量精度。

速度测量精度主要取决于信噪比和多普勒频率分辨率。