雷达原理(第三版)--丁鹭飞第5章
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雷达工作的基本原理雷达的出现,是由于一战期间当时英国和德国交战时,英国急需一种能探测空中金属物体的雷达(技术)能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。
二战期间,雷达就已经出现了地对空、空对地(搜索)轰炸、空对空(截击)火控、敌我识别功能的雷达技术。
二战以后,雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。
后来随着微电子等各个领域科学进步,雷达技术的不断发展,其内涵和研究内容都在不断地开拓。
雷达的观测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展至了红外光、紫外光、激光以及其他光学观测手段融合协作。
当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描,并对干扰误差进行自动修正,而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。
自动目标辨识则可以并使武器系统最大限度地发挥作用,空中预警机和jstars这样的具备战场敌我辨识能力的综合雷达系统实际上已经沦为了未来战场上的信息指挥中心。
各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的,包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线,处理部分以及显示器。
还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。
雷达拉艾的促进作用和眼睛和耳朵相近,当然,它不再就是小自然的杰作,同时,它的信息载体就是无线电波。
事实上,不论是红外线或是无线电波,在本质上就是同一种东西,都就是电磁波,在真空中传播的速度都就是光速c,差别是它们各自的频率和波长相同。
其原理就是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量箭向空间某一方向,处于此方向上的物体散射遇到的电磁波;雷达天线发送此反射波,送来至发送设备展开处置,抽取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离,距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离原理是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成雷达与目标的精确距离。
雷达隐身与反隐身一、引言谈起隐身你可能会联想到《哈利波特》中霍格华兹魔法学院的隐身斗篷,但我们在这所讲的隐身主要是雷达波的隐身以及反隐身。
隐身和反隐身技术在现代战争中具有重要作用和战略意义, 上个世纪的局部战争已充分证实了这一点,如美国的F-117飞机在1989年入侵巴拿马和1991年轰炸伊拉克的战争中大显神威, 这就是隐身技术应用的成功实例。
作为矛与盾的对抗,反隐身技术也在随着隐身技术的发展而不断地更新着。
隐身与反隐身技术越来越受到人们的重视。
目前应用于武器系统中的探测手段有雷达、红外、激光和声波等,而雷达在各种探测器中占有相当重要的地位,因此研究雷达的隐身和反隐身技术势在必行。
二、雷达基本原理雷达发射机输出的功率馈送到天线,由天线将能量以电磁波的形式辐射到空间,电磁波脉冲在空间传输过程中遇到目标会产生反射,雷达就是利用目标对电磁波的反射、应答等来发现目标的。
但雷达的探测距离有一定范围,雷达探测的基本原理和系统特征可以用雷达方程来描述:m ax R =式中:t P 为雷达发射功率, m in S 为雷达最小可检测信号, t G 为发射天线的增益, r G 为接收天线的增益,λ为雷达工作波长,σ为目标的雷达散射截面积(RCS )。
雷达截面积是目标对入射雷达波呈现的有效散射面积。
从公式中可以看出雷达最大作用距离max R 与目标的雷达截面积σ的14 次方成正比。
因此,要减小雷达的最大作用距离可以通过减小目标的RCS 来实现。
目前用来减小目标RCS 的主要途径有两种:一是改变飞机的外形和结构,称之为外形隐身;二是采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料,称之为材料隐身。
三、雷达隐身技术隐身技术,又称隐形技术,准确的术语应该是“低可探测技术”。
隐身技术是一种研究如何减小目标的可探测性,使目标不易被探测器发现的技术。
雷达对目标的探测是靠接收目标在雷达波照射下产生的回波来实现的,如果目标的表面能使雷达波被散射或吸收,就可以大大减小被对方雷达发现的概率,从而达到隐身的目的。
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。
雷达原理大作业指导老师:魏青班级: 021231振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用摘要:对目标的定向,是雷达的主要任务之一,单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
单脉冲探测技术的作用就是首先选择一个具体的目标,然后在角度、距离,有时还在频率(或者速度)坐标上跟随目标的路线。
其中,角度跟踪,即测角可分为最大信号法和等信号法两大类。
本文重点对等信号法的基本原理进行分析,基于MATLAB进行仿真和应用。
关键词:振幅法测角等信号法MATLAB目录0 引言 (2)1 振幅和差单脉冲雷达基本原理 (2)1.1 和差法测角 (2)1.2 单脉冲自动测角系统 (4)1.3 公式推导 (6)1.4 系统组成 (8)2 主要优缺点 (9)3 MATLAB实现4 振幅和差单脉冲雷达的应用5 结论参考文献0 引言单脉冲雷达测角体制已有几十年历史,迄今仍然是精度较高的雷达测角方法。
单脉冲是指在目标回波一个探测脉冲周期内能够完整分离目标角度信息,而不同于锥扫(线扫)体制,通过多个脉冲周期扫描得到回波幅度调制信息,再从中提取角度信息。
单脉冲雷达测角体制有四种类型,振幅和差、振幅-振幅、相位和差、相位-相位。
其中应用最广泛的是振幅和差及振幅-振幅,又叫比幅单脉冲。
单脉冲测角的基本原理是运用指向目标(或发射机)的有方向性的天线波束,测量接收信号的到达角。
单脉冲雷达系统中,目标的角位置信息是将回波信号加以成对比较得到的,在进行这种比较时,系统输出电压只取决于信号的到达角。
在一个平面内,两个相同的波束部分重叠,其交叠方向即为等信号轴。
将这两个波束同时接收到的回波信号进行和差处理,就可取得目标在这个平面上的角误差信号,然后将此误差电压放大变换加到驱动电动机控制天线向减小误差的方向运动。
因为两个波束同时接收回波,故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短,理论上只需分析一个回波脉冲就可以确定角误差。
近年来,测角效率和测角精度不断提高。
2023年《雷达原理》第三版(丁鹭飞耿富录著)课后答案下载《雷达原理》第三版内容简介第1章绪论1.1 雷雷达传感器雷达传感器达的任务1.2 雷达的基本组成1.3 雷达的工作频率1.4 雷达的应用和发展1.5 电子战与军用雷达的发展主要参考文献第2章雷达发射机2.1 雷达发射机的任务和基本组成2.2 雷达发射机的主要质量指标2.3 单级振荡和主振放大式发射机2.4 固态发射机2.5 脉冲调制器主要参考文献第3章雷达接收机3.1 雷达接收机的组成和主要质量指标 3.2 接收机的'噪声系数和灵敏度3.3 雷达接收机的高频部分3.4 本机振荡器和自动频率控制3.5 接收机的动态范围和增益控制3.6 滤波和接收机带宽主要参考文献第4章雷达终端显示器和录取设备4.1 雷达终端显示器4.2 距离显示器4.3 平面位置显示器4.4 计算机图形显示4.5 雷达数据的录取4.6 综合显示器简介4.7 光栅扫描雷达显示器主要参考文献第5章雷达作用距离5.1 雷达方程5.2 最小可检测信号5.3 脉冲积累对检测性能的改善 5.4 目标截面积及其起伏特性 5.5 系统损耗5.6 传播过程中各种因素的影响 5.7 雷达方程的几种形式主要参考文献第6章目标距离的测量6.1 脉冲法测距6.2 调频法测距6.3 距离跟踪原理6.4 数字式自动测距器主要参考文献第7章角度测量7.1 概述7.2 测角方法及其比较7.3 天线波束的扫描方法7.4 三坐标雷达7.5 自动测角的原理和方法主要参考文献第8章运动目标检测及测速8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用8.2 动目标显示雷达的工作原理及主要组成 8.3 盲速、盲相的影响及其解决途径8.4 回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器 8.5 动目标显示雷达的工作质量及质量指标 8.6 动目标检测(MTD)8.7 自适应动目标显示系统8.8 速度测量主要参考文献第9章高分辨力雷达9.1 高距离分辨力信号及其处理9.2 合成孔径雷达(SAR)9.3 逆合成孔径雷达(ISAR)9.4 阵列天线的角度高分辨力主要参考文献《雷达原理》第三版作品目录《雷达原理(第四版)》分为雷达主要分机及测量方法两大部分。
“单脉冲跟踪技术”作业报告题目关于单脉冲角度跟踪技术研究学生李林森年级2009级班级020931班学号********专业信息对抗技术学院电子工程学院西安电子科技大学2011年11月引言自第二次世界大战开始,雷达就应用在军事方面,从尖端武器到常规武器,从防御性武器到进攻性武器有它的身影。
随着无线电技术的进步,现代雷达具有多种功能,它的作用已经不能被其字面意义简单的概括出来,现代雷达不但能够截获、探测、侦察目标,测量目标的距离、方位、仰角、速度,确定目标的形态,还能实现测绘、导航、监视、边扫描边跟踪等一系列新功能。
数字技术的飞速发展和电子计算机的问世,使雷达的结构组成和设计发生了根本性的变化,仿真技术也应世迅速发展起来。
采用这些技术后,雷达的工作性能大为提高,测量精度也提高了一个数量级以上。
近年来,雷达作为一种探测目标的重要工具,在军事和民用领域发挥越来越重要的作用。
其主要任务是在存在噪声、杂波与干扰的背景中检测并跟踪、测量来自空中、地面或水面上的有用目标。
随着电子器件技术和计算机技术的迅速发展,各种雷达信号处理技术的理论与应用研究成为一大热门领域和关键课题,雷达信号处理主要围绕对目标信号的变换、检测、跟踪、识别以及威胁判断等问题而进行,其中对目标的精确方位角测量是目标信号处理的一个重要环节,同时也是信号处理中的一个关键问题。
单脉冲体制雷达是一种在圆锥扫描等雷达体制之后发展起来的比较先进的雷达体制,它与圆锥扫描等比较“老”的雷达体制的区别在于采用了不同的定向原理,具有更高的定向精度,因而在航空以及军事等领域有广泛的应用。
使用单脉冲定向法,只需要一个回波脉冲,就可以给出目标角位置的全部信息,这也是“单脉冲”定向这一术语的来源。
因为单脉冲雷达只用一个脉冲定向,所以回波信号的幅度起伏不会对角坐标的测量精度产生显著的影响。
单脉冲定向是依靠多路接收技术实现的,它是用几个独立的接收支路来同时接收目标信号的回波信号,然后再将这些信号的参数加以比较。
雷达原理大作业指导老师:魏青班级: 021231振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用摘要:对目标的定向,是雷达的主要任务之一,单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。
单脉冲探测技术的作用就是首先选择一个具体的目标,然后在角度、距离,有时还在频率(或者速度)坐标上跟随目标的路线。
其中,角度跟踪,即测角可分为最大信号法和等信号法两大类。
本文重点对等信号法的基本原理进行分析,基于MATLAB进行仿真和应用。
关键词:振幅法测角等信号法MATLAB目录0 引言 (2)1 振幅和差单脉冲雷达基本原理 (2)1.1 和差法测角 (2)1.2 单脉冲自动测角系统 (4)1.3 公式推导 (6)1.4 系统组成 (8)2 主要优缺点 (9)3 MATLAB实现4 振幅和差单脉冲雷达的应用5 结论参考文献0 引言单脉冲雷达测角体制已有几十年历史,迄今仍然是精度较高的雷达测角方法。
单脉冲是指在目标回波一个探测脉冲周期内能够完整分离目标角度信息,而不同于锥扫(线扫)体制,通过多个脉冲周期扫描得到回波幅度调制信息,再从中提取角度信息。
单脉冲雷达测角体制有四种类型,振幅和差、振幅-振幅、相位和差、相位-相位。
其中应用最广泛的是振幅和差及振幅-振幅,又叫比幅单脉冲。
单脉冲测角的基本原理是运用指向目标(或发射机)的有方向性的天线波束,测量接收信号的到达角。
单脉冲雷达系统中,目标的角位置信息是将回波信号加以成对比较得到的,在进行这种比较时,系统输出电压只取决于信号的到达角。
在一个平面内,两个相同的波束部分重叠,其交叠方向即为等信号轴。
将这两个波束同时接收到的回波信号进行和差处理,就可取得目标在这个平面上的角误差信号,然后将此误差电压放大变换加到驱动电动机控制天线向减小误差的方向运动。
因为两个波束同时接收回波,故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以很短,理论上只需分析一个回波脉冲就可以确定角误差。
近年来,测角效率和测角精度不断提高。