雷达宽带与窄带回波信噪比对比分析

机载PD雷达宽带线性调频信号运动补偿曹书华;汪凌艳;赵鹏;张建凌;吴磊【摘要】Broadband linearly frequency modulated signal is taken as a common method to promote range resolution and anti-interference performance of radar. However,the relative motion between radar and target consumes partial target echo coherent integration energy,influences the target range and frequency resolution. To solve these problems,a motion compensation method based on the improved match filter is found. This method achieves Broadband LFM signal target motion compensation based on compensating target echo phase error. Experimental and simulation results show the effectiveness of the algorithm.%采用宽带线性调频信号能够显著地提高雷达的距离分辨率和抗干扰能力，然而雷达与目标间的相对运动损耗了部分目标回波相参积累能量，影响目标频率向和距离向分辨力。

针对以上问题，提出了一种基于改进匹配滤波函数的运动补偿方法，补偿信号回波中的相位误差，实现宽带线性调频信号目标运动运动补偿。

实验与仿真结果证明了该算法的有效性。

【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2015(000)006【总页数】5页(P171-175)【关键词】宽带线性调频信号;脉冲压缩;匹配滤波;运动补偿;脉冲多普勒雷达【作者】曹书华;汪凌艳;赵鹏;张建凌;吴磊【作者单位】中航工业雷华电子技术研究所，江苏无锡 214063;中航工业雷华电子技术研究所，江苏无锡 214063;中航工业雷华电子技术研究所，江苏无锡214063;中航工业雷华电子技术研究所，江苏无锡 214063;中航工业雷华电子技术研究所，江苏无锡 214063【正文语种】中文【中图分类】TP957.51现代高科技战争对机载PD雷达系统功能与性能提出了越来越高的要求。

雷达地物回波系统分析计算多普勒频率是求衰减落速率（Fading rate ）最容易的方法。

为了在一个特定的多普勒频移范围内计算回波信号的幅度，务必将所有具有这些频移的信号相加。

这就需要熟悉散射面上的多普勒频移等值线（等值多普勒频移）。

关于每一种特殊形状的几何体都务必建立起这种多普勒频移等值线。

下面用一个沿地球表面水平运动的简单例子来说明。

它是普通巡航飞行飞机的一个典型实例。

假定飞机沿y 方向飞行，z 代表垂直方向，高度（固定）z = h 。

因此有v =1v vh y x z y x 111R -+=式中，1x ,1y ,1z 为单位矢量。

因而 h y x vy R v r 222++==•R v式中，v r 是相对速度。

等相对速度曲线也就是等多普勒频移曲线。

该曲线的方程为0222222=+--h v v v y x rr 这是双曲线方程。

零相对速度的极限曲线是一条垂直于速度矢量的直线。

图12.7示出这样一组等多普勒频移曲线。

只要把雷达式（12.1）略加整理就可用来计算衰落回波的频谱。

这样，假如W r (f d )是频率f d 与f d +d f d 之间接收到的功率，则雷达方程变为⎰π=积分区R A A G P f f W r t t d d r 402d )4(1d )(σ ⎰⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=d r t t df A R A G P f d d )4(d 402σ （12.12）图12.7 在地球平面做水平运动时的多普勒频移等值线 图12.8 计算复数衰落的几何关系图 （引自Ulaby,Moore 与Fung [21]） 上式的积分区是频率f d 与f d +d f d 间被雷达照射到的区域。

在此积分式中，f d 与f d +d f d 之间的面积元用沿着等值多普勒频移曲线的坐标与垂直于等值多普勒频移曲线的坐标来表示。

对每一种特定情况都务必建立这两个坐标。

图12.8示出水平传播的几何形状。

电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术，即利用现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。

目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz)，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态，而对比一般主要集中在通信速率，噪声干扰和通信距离几个方面。

(1) 通信速率问题。

Shannon 定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为：)1(log 2N S B C +=要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。

增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ，或增加信噪比S/N 来实现。

其中B 与C 成正比，而C 与S/N 呈对数关系，因此，增加B 比增加S/N 更有效。

当B 增加到一定程度后，信道容量C 不可能无限的增加。

信道容量C 与信号带宽B 成正比，增加B ，势必会增加C ，但当B 增加到一定程度后，C 增加缓慢。

这是由于随着B 的增加，噪声功率N=n0B 也要增加，从而信噪比S/N 要下降，最终影响到C 的增加。

0002244.1lim 44.1)1(log lim )1(log lim lim n S B n S B B n S B N S B C B B B B ==+=+=∞→∞→∞→∞→由此可见，在信号功率S 和噪声功率谱密度n0一定时，信道容量C 是有限的，即极限传输速率Rmax 是有限的。

(2) 噪声干扰问题。

低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高，而随着频率的升高，噪声幅度有降低的趋势，但频率继续升高到中频400kHz 以后，降低的趋势将变缓，即100kHz 以下频率区域噪声幅度有时是400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度的50~100倍，而400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度相对于2MHz~20MHz 频率区域噪声幅度一般只有几倍，甚至处于同一水平。

雷达原理习题集第一章1-1.已知脉冲雷达中心频率＝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 3000.01MHz，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。

1-2.已知某雷达对σ=的大型歼击机最大探测距离为 100Km，a）如果该机采用隐身技术，使σ减小到，此时的最大探测距离为多少？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？1-3. 画出 p5图 1.5中同步器、调制器、发射机高放、接收机高放和混频、中放输出信号的基本波形和时间关系。

第二章2-1. 某雷达发射机峰值功率为 800KW，矩形脉冲宽度为 3μs，脉冲重复频率为 1000Hz，求该发射机的平均功率和工作比2-2. 在什么情况下选用主振放大式发射机？在什么情况下选用单级振荡式发射机？2-3. 用带宽为 10Hz的测试设备测得某发射机在距主频 1KHz处的分布型寄生输出功率为10μW，信号功率为 100mW，求该发射机在距主频 1KHz处的频谱纯度。

2-4. 阐述 p44图 2.18中和 p47图 2.23中、的作用，在 p45图 2.21中若去掉后还能否正常工作？2-5. 某刚性开关调制器如图，试画出储能元件 C的充放电电路和①~⑤点的时间波形2-6. 某人工长线如图，开关接通前已充电压10V，试画出该人工长线放电时（开关接通）在负载上产生的近似波形，求出其脉冲宽度L=25μh，C=100pF，=500Ω2.7. 某软性开关调制器如图，已知重复频率为2000Hz，C=1000pF，脉冲变压器匝数比为1：2，磁控管等效电阻=670Ω，试画出充放电等效电路和①~⑤点的时间波形。

若重复频率改为1000Hz，电路可做哪些修改？2.8．某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器，已知=120KV，Eg=70V，=100pF，充放电电流I=80A，试画出a,b,c三点的电压波形及电容的充电电流波形与时间关系图。

W波段和Ka波段云雷达探测回波对比分析吴举秀;魏鸣;苏涛;王学荣;李勇;范亚驹【摘要】By analyzing the difference between the echoes detected by the W-band radar and the cloud echoes detected by Ka-band radar at the same time, the detection capabilities of the W-band radar prototype are verified.The results show that: 1) W-band radar prototype operates reliably.The macro-parameters of clouds including the layer, boundary and thicker, the fine structure of cloud and the change of the microphysics parameters of clouds can be obtained by both the two band radars.Strong echoes, small speed and broad spectrum of ice clouds reveal existence of updrafts and more supercooled water.2) The capabilities to detect fog and haze of W-band radar with enhancement pattern in close to the ground is stronger than that of Ka-band radar.The two cloud radars have the same detection capabilities to thin clouds, but the less thicker, lower cloud top and less echo intensity for precipitation and thick clouds with more water content and multilayer clouds are measured by W-band radar because of the stronger attenuation to W-band radar, and the echo intensity of W-band radar is also reduced in the case of Rayleigh scattering.%通过分析W 波段和Ka波段云雷达同时探测回波的差异,验证了W波段云雷达初样机的探测性能.结果表明:1)W波段云雷达初样机工作稳定,两个波段雷达都可以探测云层、云的边界、云厚等宏观参数,也可以反映出云的精细结构及云内微物理参数的变化,回波强、速度小、谱宽大的冰晶云含有上升气流及较多过冷水.2)增强模式的W波段云雷达在近地面探测雾、霾的能力比Ka波段云雷达强;两部云雷达对云层较薄的云探测能力基本相当,对多层云、云层较厚、含水量较多的云及降水的探测,由于强衰减的作用,W波段雷达所测云厚度小、云顶低、回波强度小,并且非瑞利散射也会造成W波段雷达的回波强度降低.【期刊名称】《山东气象》【年(卷),期】2017(037)002【总页数】8页(P57-64)【关键词】W波段云雷达;Ka波段云雷达;探测能力;云回波;云微物理参数【作者】吴举秀;魏鸣;苏涛;王学荣;李勇;范亚驹【作者单位】山东省气象局大气探测技术保障中心,山东济南 250031;南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室,江苏南京210044;四创电子有限公司,安徽合肥 230088;四创电子有限公司,安徽合肥 230088;四创电子有限公司,安徽合肥230088;四创电子有限公司,安徽合肥 230088【正文语种】中文【中图分类】P412.25毫米波测云雷达对非降水云及弱降水云的探测具有很大的优势，20世纪60年代美国空军研制了AN/TPQ-11型Ka波段云雷达(波长8.5 mm)，替代云幂测量仪监测机场的云[1]，80年代早期研制了W波段云雷达(波长约3.2 mm)，后期主要应用于云物理和降水物理研究项目中，用来研究小积云的湍流结构[2]。

现代雷达辐射源信号特点分析与研究随着科技的不断发展与进步，雷达技术也在不断地更新，现代雷达辐射源信号的特点也在不断地变化。

因此，对现代雷达辐射源信号进行分析和研究，对于雷达技术的发展和改进具有非常重要的意义。

本篇文章就对现代雷达辐射源信号进行特点分析和研究。

1. 频谱特点现代雷达辐射源信号的频率范围很广，从低频到高频都有应用。

在不同频率段上，辐射源信号的特点也各有不同。

在低频段上，辐射源信号的特点是幅度较大，但谱线较宽。

在高频段上，辐射源信号的特点是幅度较小，但谱线较窄。

因此，现代雷达辐射源信号的频谱特点是分布较广，频谱密度相对较低。

2. 脉冲特点现代雷达辐射源信号通常采用脉冲信号进行辐射。

脉冲信号的主要特点是脉冲宽度，一般而言，现代雷达辐射源信号的脉冲宽度较窄，可以达到纳秒级别。

此外，现代雷达辐射源信号的脉冲重复频率也比较高，可以达到几千赫兹。

3. 相位、振幅稳定性特点现代雷达辐射源信号的相位和振幅稳定性对于雷达的探测性能有着重要的影响。

因此，现代雷达辐射源信号在设计时要求具有较高的相位、振幅稳定性。

在实际应用中，现代雷达辐射源信号的相位、振幅稳定性可以通过相位锁定环和自校准技术实现。

4. 多普勒效应特点现代雷达辐射源信号在运动目标上会产生多普勒效应。

多普勒频移的大小与目标速度成正比。

为了克服多普勒效应对雷达探测的干扰，现代雷达辐射源信号通常采用多普勒滤波补偿技术，以提高雷达的探测性能。

总之，现代雷达辐射源信号的特点是频率分布较广、脉冲宽度较窄、相位、振幅稳定性较高、存在多普勒效应。

这些特点直接影响着雷达的探测性能，因此在设计现代雷达辐射源信号时需要特别注意，以提高雷达的探测性能和应用范围。

1、当波源和观测者做相对运动时，观测者接受到的频率和波源的频率不同，其（频率变化量）和（相对运动速度大小）有关，这种现象就叫做多普勒效应。

2、判断大冰雹最有效的方法是检查强回波（＞45dBZ）能否发展到（0°C）,特别是（-20 ° C）等温线高度以上。

5、新一代天气雷达近距离目标物的探测能力受限的主要原因是（静锥区）的存在。

6、天气雷达主要雷达参数有（雷达波长）、（脉冲重复频率PRF）、脉冲持续时间（T）和脉冲宽度（h）、（峰值功率）、（波束宽度）。

9、电磁波在降水粒子上的散射，是（天气雷达探测降水）的基础。

11、超级单体最本质的特征是具有一个（深厚持久的中气旋）。

12、在层状云或混合云降水反射率因子回波中，出现了（反射率因子较高的环形）区域，称之为零度层亮带。

13、可能导致谱宽增加的非气象条件有（天线转速）（距离）（雷达的信噪比）15、产生强降水的中尺度对流回波的多普勒速度特征是（强的风切变）、（强的辐合和形变）、（深厚的积云对流）、（旋转环流）21、在径向速度图中，气流中的小尺度气旋（或反气旋）表现为一个（最大和最小的径向速度对），但两个极值中心的连线和雷达的射线（相垂直）。

23、边界层辐合线在新一代天气雷达反射率因子图上呈现为（窄带回波），强度从几个dBZ到十几个dB乙24、在比较大的环境垂直风切变条件下，产生地面直线型大风的系统有多单体风暴、飑线和超级单体风暴，它们的一个共同预警指标是（中层气流辐合）。

28、单位体积中云雨粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的（反射率）。

29、对于相同的脉冲重复频率，C波段雷达的测速范围大约是S波段雷达测速范围的（1/2）。

31、新一代天气雷达回波顶高产品中的回波顶高度（小于云顶高度）。

33、垂直风廓线产品VWP寸分析（高低空急流、垂直风切变、热力平流类型）是有用的。

34、中气旋是风暴尺度环流，它能由（切变尺度、持续时间尺度、垂直方向伸展厚度）来衡量。

宽、窄带雷达在噪声中检测性能分析摘要噪声检测式雷达的基本功能属性，其检测精度的高低对于雷达性能的高低具有重要的影响意义。

尤其是造成检测中的宽、窄雷达性能的比较对雷达工作模式和参数选择具有重要的意义。

本文比较分析宽带雷达和窄带雷达的在噪声中的检测性能，得出宽带雷达由于具有较高的识别率，相对窄带雷达可以有效减小目标的起伏。

达到识别目标的目的。

关键词噪声；检测；雷达；宽带前言基于雷达理论分析，雷达的距离识别率和其宽带具有反比例关系；窄带雷达的识别率往往远大于目标尺寸，因此目标上所有散射中心都在一个距离分辨单元中，回波幅度是各散射中心反射回波的矢量和，经过匹配滤波后得到一个起伏的点目标回波。

当雷达的宽带较高时，此时的雷达识别率不能达到识别目标的精度，经过一系列处理后，散布在各个中心点的回波会分布在不同的单元模块；通过对目标的冲击响应进行匹配滤波处理就可获得最优检测性能并且此时的输出信噪比与窄带雷达的平均信噪比相同。

本文比较分析宽带雷达和窄带雷达的在噪声中的检测性能。

得出在雷达发射能量相同且等效噪声温度相同时，由于宽带雷达回波的起伏较窄带雷达小，其检测性能在高检测概率时也比窄带雷达好。

1 宽带雷达方程雷达接收机的输出信噪比是评价雷达性能的一个重要指标，它决定了雷达的探测能力、测量精度以及跟踪性能。

雷达方程将接收机输出的信噪比同雷达和目标的其他重要参数联系起来，因此被广泛地用于雷达系统的建模和性能分析[1]。

雷达在接受过程中，常会采用滤波器来获得较高的输出新噪比，具体数学模型如下所示：其中：为雷达发射脉冲的峰值功率；为无量纲功率增益；为折射面积；为天线的孔径；为雷达和对象之间的距离；为雷達接受宽带；为噪声温度；为噪声系数；为雷达功率损失比；为脉冲压缩比。

结合上式雷达数学表达式；雷达接收信号输出的信噪比可进一步表达为信号能量和宽内噪声功率的比值。

因此可知，在外界环境相同的条件下，宽带雷达和窄带雷达所输出的信噪比也一样。