雷达系统(4)

SA雷达系统概述雷达（Radar）是一种利用电磁波进行探测和定位的技术，是目前最为主要和广泛应用的远程探测手段之一、它通过发射电磁波并接收返回的信号，利用信号的特征进行目标检测、测距、测速、成像等操作。

雷达系统以其无人操作、全天候、长距离、准确性高等优点在军事、民用、科学研究等各个领域得到了广泛的应用和发展。

雷达系统主要由发射系统、接收系统、处理系统和显示系统四个主要部分组成。

发射系统是雷达系统的核心组件之一，它负责产生和发射出信号。

根据不同需求，雷达可以通过发射不同频率的电磁波来适应不同的应用场景，如短距离的微波雷达、长距离的超过视距雷达等等。

在发射系统中，雷达通常使用发射天线来向特定方向辐射电磁波。

接收系统是指接收来自目标反射回来的信号的部分。

雷达接收系统的主要部件是接收天线，它负责接收到达的电磁波，并将其转化为电信号。

接收系统还包括放大器、滤波器和混频器等元件，用于将接收到的微弱信号放大、滤波和变频，以便进行后续的处理。

处理系统是负责对接收到的信号进行处理和分析的部分。

它通常由数字信号处理器（DSP）和计算机组成。

首先，处理系统会对接收到的信号进行数字化，然后利用各种信号处理算法进行目标检测、特征提取、参数估计等操作，最终得到关于目标的信息。

显示系统是把雷达数据以可视化的方式呈现给人类操作员或其他系统使用的部分。

雷达显示系统通常由显示器组成，可以显示雷达扫描的区域地图、目标的位置和运动轨迹等信息。

此外，雷达显示系统也可以通过声音、光线等方式进行报警和指示。

雷达系统的工作原理主要基于电磁波的回波特性。

当雷达向目标发送电磁波时，目标会对电磁波进行反射、散射、衍射等过程，形成回波信号。

雷达接收到这些回波信号后，通过测量回波信号的强度、相位、多普勒频移等特征，可以实现目标的检测、定位和跟踪。

雷达系统的应用十分广泛。

在军事领域，雷达系统可用于提供空中、海上和地面目标的情报，协助导弹拦截、飞行器导航和目标识别等任务。

简析长春空管4号雷达天馈系统长春空管4号系统由天线合装的一部近程一次雷达和一部单脉冲二次雷达，管制中心自动化系统组成。

文章简单介绍了长春空管4号系统二次雷达天馈系统的功能、组成及作用。

标签：空管4号；二次雷达；天馈系统1 天线系统原理“差”△波束形成：按照天线对副瓣电平的计算，与∑波束时相同，只是左右两半反相，因此利用环形电桥即可满足左右两半对称和反相的要求，且功分网络与∑波束时相同。

对于中央部分，由于其幅度分布与∑波束时不同，必须分别用两套功分网络来实现所要求的∑、△波束幅相分布。

这在方案中采用在差支路中的二个功分器C2、C3进行功率分配而实现的，差讯道经C2、C3分配后输入3dB 环形电桥H2和H3，由其两输出臂反相输出，然后馈入功分器P3-P6。

功分器C2、C3是不等功率分配器其分配比由差波束时中央部分的幅度分布要求而定，由于分配比较大，故由定向耦合器实现。

控制波束的形成：控制波束用来抑制讯问波束的旁瓣，要求有一近似全向的讯问辐射方向图。

因此？赘波束可以将讯号只馈入中间一列，而近似实现由发射机来的射频信号直接馈至中心单元（0#），这时其余各单元虽有能量从定向耦合器C1耦合出来，但由于该定向耦合器的耦合度约为12dB，因此与中心单列的辐射功率相比小得多，而中心单元的辐射在方位面上近似为均匀辐射，从而形成控制波束。

背瓣抑制：为抑制背瓣，在天线阵列背后中央另设一列单元。

将发射机？赘讯号一分为二，一半进入前方？赘波束，另一半进入背瓣抑制波束，从而使？赘波束均匀性更好以便抑制背瓣。

双通道切换和收发隔离：本雷达除天线和分配网络外，发射机和接收机都有两套相同的机器，这两套机器通过切换开关K∑，K？赘，K△分别与主馈线的三个通道（∑，？赘，△）相连。

一旦检测到工作通路发生故障时开关将自动切换到备份机器以保证雷达不间断工作。

∑，？赘讯道分别与环行器G1、G2相连以实现收、发隔离。

△讯道及从环行器输出的∑，？赘讯道再分别经滤波器F△、F？赘、F∑进入接收机，以进一步抑制发射能量，加强收发隔离。

系统损耗下面讨论采用数字信号处理的PD雷达所固有的但不一定是独有的某些损耗。

量化噪声损耗量化噪声损耗是由模/数转换处理过程中所引入的噪声产生的，以及由信号处理电路中有限字长的截断效应产生的[45]。

CFAR损耗这是由检测门限非理想估值与理想的门限相比所造成的。

估计值的波动迫使门限均值高于理想门限值，因而产生了损耗。

多普勒滤波器的跨接损耗由于目标并不总是位于多普勒滤波器的中心，因而造成了多普勒滤波器的跨接损耗。

假设目标多普勒频率在一个滤波器频率范围内是均匀分布的，则可算出该损耗，而且它是FFT 副瓣加权的函数。

幅度加权损耗滤波器副瓣加权使多普勒滤波器的噪声带宽增加，从而导致了幅度加权损耗。

这种损耗可用多普勒滤波器噪声带宽的增量来考虑，而不看做另外的某种损耗。

脉冲压缩失配损耗脉冲压缩失配损耗是由于为了降低时间（距离）副瓣而引入失配产生的。

保护消隐损耗这是由保护通道寄生消隐造成的主信道检测损耗，如图17.9所示。

遮挡和距离波门跨接损耗由于遮挡，因此按式（17.20）给出的距离R0可能是零或最大值之间的任意值，这取决于脉间目标回波的确切位置。

当PRF较高时，会出现许多距离模糊，则扫描间的距离延迟可认为是随机的，且在脉间均匀分布。

在这种情况下，一种近似的性能度量是首先计算从零到脉冲间间隔全部模糊距离的平均检测曲线。

为获得与采用匹配波门接收发射脉冲无跨接时相同的检测概率，遮挡和距离波门跨接损耗等于系统所要求的信噪比提高。

由于检测概率的曲线形状不同，所以损耗取决于所选择的检测概率。

一种粗略的近似是脉间平均信噪比与匹配条件下的信噪比进行比较。

在M个宽度为τ的相邻距离波门情况下，这些波门占据了除宽度为τ的发射脉冲之外的整个脉冲间隔，在信噪比基础上的平均的遮挡和跨接损耗为第17章 脉冲多普勒（PD ）雷达 ·663·遮挡和跨接损耗= )1(3+M Y g t ττ= （17.21） 式中，Y 1=(1-R )(2+R ) M =1；Y =(1-R )(1-R +2X )+2+1.75(M -2) M >1, R ≥0.618;Y =(1-R )(1+R +Z )+(Z -R )[Z (Z +X )]+(1-Z )[Z (Z +1)+1]+1+1.75(M -2) M >1, R <0.618；Z =1/(1+X )；X =R -1；R =τb /τ；τb =第一个波门消隐的宽度；τ =发射脉冲τt 和接收波门τg 的宽度；M =相邻波门的数目。

四线激光雷达原理
四线激光雷达（Four-Line Lidar）是一种用于测量距离和速度的激光雷达系统，它使用了四个发射器和一个接收器。

其原理如下：
1.发射器：四线激光雷达中有四个发射器，每个发射器都发射一个脉冲激光束，这四个激光束以一定的时间间隔依次发射。

2.接收器：激光雷达的接收器位于发射器的对面，它能够接收到发射器发射的激光束并记录下每个激光束的到达时间。

3.时间测量：通过测量每个激光束的到达时间，可以计算出每个激光束的传播时间，从而计算出每个激光束的传播距离。

因为每个激光束的发射时间是已知的，所以可以计算出每个激光束的传播速度，也就是目标物体的距离和速度信息。

4.数据处理：通过对多个激光束的测量结果进行处理，可以得到目标物体的三维坐标和速度信息。

四线激光雷达的优点是测量速度快、精度高、可靠性强，并且可以在多种环境下进行测量。

它广泛应用于自动驾驶、机器人导航、工业自动化等领域。

雷达系统的设计与使用雷达（RAdio Detection And Ranging）是一种利用电磁波进行探测与测距的系统。

它已广泛应用于军事、民用、科学等领域。

雷达系统的设计与使用涉及多个方面，包括系统架构、信号处理、目标识别等。

本文将从这些方面介绍雷达系统的设计与使用。

一、雷达系统架构雷达系统通常由发射机、接收机、天线以及信号处理器等组成。

在发射端，发射机会产生一些电磁波信号，并通过天线发射出去。

接收端的天线接收这些信号，并将它们送入接收机中进行信号放大和滤波等处理。

经过这些处理后，信号就能够被传输到信号处理器中进行分析、处理和展示。

在雷达系统中，发射机和接收机的设计是非常重要的。

发射机的设计需要考虑到发射功率、频率、脉冲宽度等参数。

接收机的设计则需要考虑到灵敏度、带宽、动态范围等参数。

对于不同的雷达应用场景，这些参数的设计需要进行适当的调整和优化。

二、雷达信号处理雷达系统接收到的信号通常会受到噪声、杂波等因素的干扰，因此需要进行信号处理。

雷达信号处理涵盖了众多技术，如滤波、波形设计、脉冲压缩、多普勒滤波等等。

其中，脉冲压缩是雷达信号处理中一个重要的技术。

脉冲压缩可以将一段较长的脉冲信号通过FFT变换等处理方式，压缩成一个短脉冲信号。

这样可以提高雷达系统的距离分辨率和精度。

三、雷达目标识别雷达目标识别是指通过雷达系统获取的信号数据，对目标进行识别和分类。

其中，目标的特征提取是一个重要的环节。

雷达信号中常见的目标特征包括目标的杂波特性、多普勒特性、散射截面等。

通过分析这些特征，可以对目标进行分类和识别。

目标分类是雷达目标识别中的一个难点。

目标分类通常基于机器学习和模式识别等技术。

常见的目标分类方法包括最小距离分类、支持向量机分类、神经网络分类等。

四、雷达系统的应用雷达系统在军事和民用领域都有着广泛的应用。

在军事应用中，雷达系统可以用于监测和跟踪目标、导弹预警、对空防御等。

在民用领域中，雷达系统可以用于气象探测、航空航天、海洋勘探等。

雷达系统导论4四、动目标显示MTI(Moving Target Indicator)、脉冲多普勒雷达PD(Pulsed Doppler)按照《电气与电子工程师协会(IEEE)标准雷达定义》，多普勒雷达是一种利用多普勒效应来确定雷达—目标相对速度径向分量或选择具有径向速度目标的雷达[31]。

脉冲多普勒雷达：采用脉冲方式发射的多普勒雷达。

动目标显示：为增强检测并显示运动目标的一种技术。

共同特点：利用多普勒效应从与目标竞争的、多余的回波即所谓杂波中分离出小的运动目标，杂波是从地面、海、雨和其它流体、箔条、鸟类、昆虫以及极光反射得到的典型回波。

主要区别：《雷达系统导论》认为MTI、PD雷达的区别是它们在脉冲雷达系统中多普勒频移(相对速度)、距离(时延)测量模糊度上的差异。

用低脉冲重复频率(PRF)可以克服距离模糊，用高PRF可克服多普勒频率模糊，但一般难以同时克服两种模糊。

通常MTI雷达的PRF选得较低，以便能克服距离模糊(即没有多次回波)，但频率测量是模糊的并导致了盲速。

而PD雷达具有高的PRF，能克服盲速但存在距离模糊[3]p117~118。

《动目标显示和脉冲多普勒雷达》则认为MTI和PD雷达的区别不在于用低的、中等的或高的PRF，而在于MTI雷达是一个通带—阻带滤波器，而PD雷达是用一组相参积累滤波器。

因此有中PRF的MTI系统、低PRF的PD系统(如动目标检测器MTD)[31]p2。

MTI雷达利用一个梳状滤波器来消除杂波，滤波器的阻带设置在强杂波集中的范围上，而运动目标则通过杂波不占据的那些速度范围。

由于固定目标杂波背景的复杂性，MTI技术抑制地物杂波的能力往往受到限制，达不到对动目标检测的最佳效果。

PD雷达是分辨和增强在一个特定速度带内的目标，同时抑制掉杂波和感兴趣速度带外的其它回波，通常采用一个覆盖所感兴趣速度范围的、与目标响应匹配的相邻多普勒滤波器组，其作用是相对噪声而言相参地积累目标回波。

雷达原理与系统雷达（Radar）是一种利用无线电波进行探测和测距的技术，它在军事、民用和科研领域都有着广泛的应用。

雷达系统由发射系统、接收系统、信号处理系统和显示系统组成，它能够探测目标的距离、方位、速度和其他特征，是现代导航、监视和控制系统中不可或缺的一部分。

雷达的工作原理是利用电磁波与目标物体相互作用，通过测量电磁波的反射信号来确定目标的位置和特征。

雷达系统首先通过天线发射一束窄波束的电磁波，这些电磁波会被目标反射并返回到雷达系统的接收天线。

接收系统会接收并处理这些返回的信号，通过分析信号的时间延迟、频率变化和幅度变化来确定目标的位置和特征。

信号处理系统会对接收到的信号进行滤波、放大、解调和解码等处理，最终将目标的信息传递到显示系统进行显示和分析。

雷达系统的性能取决于发射系统、接收系统和信号处理系统的性能。

发射系统需要能够产生高功率、窄波束和稳定频率的电磁波，以确保信号能够准确地照射到目标并被反射回来。

接收系统需要具有高灵敏度和低噪声的特性，以确保能够接收到目标反射的微弱信号并进行可靠的信号处理。

信号处理系统需要具有高速、高精度和高可靠性的特性，以确保能够对复杂的信号进行快速、准确的处理和分析。

雷达系统的应用包括空中监视、海上监视、地面监视、天气预报、导航定位、火控制导、地质勘探等领域。

在军事领域，雷达系统能够探测和跟踪敌方飞机、舰船、导弹等目标，为作战指挥和防空防御提供重要的情报支持。

在民用领域，雷达系统能够用于飞机导航、船舶导航、交通管制、天气预报等方面，为人们的生活和工作提供了便利和安全保障。

总的来说，雷达原理与系统是一门涉及电磁波、信号处理、探测技术等多学科知识的综合性科学，它在现代科技和军事领域有着重要的地位和作用。

随着科技的不断发展和进步，雷达技术将会不断地得到完善和应用，为人类的发展和安全提供更加可靠的保障。