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第1章 雷达技术基础

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雷达导引头 第1章

雷达导引头 第1章


1.2 寻的制导体制
4.复合寻的制导 除了单一体制的主动、半主动和被动寻的制导外，还可以将它 们组合成复合寻的制导系统，如被动/主动复合制导系统和半主动/ 主动复合制导系统等。
1.3
导引头分类
依据信息载体的不同形式，导引头可分为雷达导引头、红外导 引头、激光导 引头等类型。 在雷达导引头中，目标信息以无线电波为载体。 相应于寻的制导体制， 雷达导引头可分为主动导引头、半主动 导引头、被动导引头和复合导引头。
1.3
4. 复合导引头 如前所述，单一体制的主 动、半主动和被动导引头 可以组合成复合导引头。 被动/主动复合导引头和半 主动/主动复合导引头是两 种常用的复合导引头。 1)被动/主动复合导引头 图1-10为被动/主动复 合导引头的简化框图，它 由被动寻的模式与主动寻 的模式复合而成，共用一 个伺服系统。
θ M为导弹速 线的夹角；
度矢量与基准线的夹角； 为目标速度矢量与基
θ 准线的夹角。 T
，φ
q 、θ M 、 θT 三个角度均以基准线为参照，逆时针旋转为正值。另外
M
置角。
、φT 分别为导弹速度矢量、目标速度矢量与视线的夹角，称为前
1.1 寻的制导原理
由图1-2可以列出导弹-目标运动方程：
dRMT ( t ) = −vM ( t ) cos φM ( t ) + vT ( t ) cos φT ( t ) dt R t dq ( t ) = −vM ( t ) sin φM ( t ) + vT ( t ) sin φT ( t ) MT ( ) dt θM (t ) − q (t ) φ= M (t ) θT ( t ) − q ( t ) T (t ) φ=
雷达的基本概念和发展简史

雷达的基本概念和发展简史


第十三页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
1.1.2 雷达原理的发现和早期雷达
19 世纪后期，电磁理论的建立和电磁波实验的突破，为雷达的产
生奠定了基础
1864 年，麦克斯韦提出了电磁理论，预见到了电磁波的存在。
1886 年，赫兹用实验证明了电磁波的存在，验证了电磁波的发生接收
和散射。
1903 年-1904 年，斯琴 ·赫尔斯麦耶发明电动镜，利用无线电波回
“宙斯盾” AN/SPY-1 雷达
B-1B 雷达
第二十四页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
1.1.4 战后雷达的发展
AN/TPS-59 雷达
AN/FPS-117 雷达
AN/SPS-40雷达
第二十五页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
1.1.4 战后雷达的发展
AN/FPS-115 雷达
第二十六页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
1.1.3 第二次世界大战中的雷达
二战期间：雷达功能进一步增强，对雷达发展具有重要影响的高功 率磁控管问世，且首次出现了雷达电子战。
SCR-270 警戒雷达
第十七页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
1.1.3 第二次世界大战中的雷达
SCR-584 防空火控雷达
雷达电子战
第十八页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
随着微电子机械和数字信号处理等技术的飞速发展，为有源
电扫相控阵列多功能雷达发展提供了技术动力，这种雷达系 统是新一代高分辨率雷达的代表。
第二十八页，编辑于星期三：十二点 四十七分。
陆地、建筑物、车辆、兵器、人员等。
噪声：
外部噪声、 雷达系统噪声。
杂波： 目标所在背景反射回的电磁波，即无用回波。如地面（地杂波）、海面
第一章 气象雷达概述

第一章 气象雷达概述


2) 连续波雷达 此类雷达发射连续的正弦波, 主要用来测量 目标的速度。如需同时测量目标的距离, 则往往需对发射信号进 行调制, 例如，对连续的正弦信号进行周期性的频率调制。 3) 脉冲压缩雷达 此类雷达发射宽的脉冲波, 在接收机中对 收到的回波信号加以压缩处理, 以便得到窄脉冲。目前实现脉冲 压缩主要有两种。 线性调频脉冲压缩处理和相位编码脉冲压缩 处理。 脉冲压缩能解决距离分辨力和作用距离之间的矛盾。20 世纪70年代研制的新型雷达绝大部分采用脉冲压缩的体制。 此外，还有脉冲多卜勒雷达、噪声雷达、频率捷变雷达等。
4) 火控雷达 其任务是控制火炮(或地空导弹)对空中目标进 行瞄准攻击, 因此要求它能够连续而准确地测定目标的坐标, 并 迅速地将射击数据传递给火炮(或地空导弹)。这类雷达的作用 距离较小, 一般只有几十公里, 但测量的精度要求很高。 5) 制导雷达 它和火控雷达同属精密跟踪雷达, 不同的是制 导雷达对付的是飞机和导弹, 在测定它们的运动轨迹的同时, 再 控制导弹去攻击目标。制导雷达要求能同时跟踪多个目标, 并 对分辨力要求较高。这类雷达天线的扫描方式往往有其特点, 并随制导体制而异。
6) 战场监视雷达 这类雷达用于发现坦克、 军用车辆、 人 和其它在战场上的运动目标。 7) 机载雷达 这类雷达除机载预警雷达外， 主要有下列数种 类型:
(1) 机载截击雷达。当歼击机按照地 面指挥所命令, 接近敌机并进入有利 空域时, 就利用装在机上的截击雷达, 准确地测量敌机的位置, 以便进行攻 击。 它要求测量目标的精确度和分 辨率高。
对于机载雷达共同的要求是体积小、重量轻、工作可靠性 高。 8) 无线电测高仪 它装置在飞机上。这是一种连续波调频 雷达, 用来测量飞机离开地面或海面的高度。 9) 雷达引信 这是装置在炮弹或导弹头上的一种小型雷达, 用来测量弹头附近有无目标, 当距离缩小到弹片足以击伤目标 的瞬间, 使炮弹(或导弹头)爆炸, 提 高了击中目标的命中率。
雷达原理与系统知识要点总结(必修)

雷达原理与系统知识要点总结(必修)

成绩构成：平时20%（原理10%+系统10%，含考勤和课堂测试），期中30%，期末40%，课程设计10%。

雷达原理与系统（必修）知识要点整理第一章：1、雷达基本工作原理框图认知。

2、雷达面临的四大威胁3、距离和延时对应关系4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）5、距离分辨力，角分辨力6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用第二章雷达发射机1、单级振荡与主振放大式发射机区别2、基本任务和组成框图3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。

第三章接收机1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）2、灵敏度的定义，识别系数定义3、接收机动态范围的定义4、额定噪声功率N=KTB N、噪声系数计算及其物理意义5、级联电路的噪声系数计算6、习题7、AGC，AFC，STC的含意和作用第四章显示器1、雷达显示器类型及其坐标含义；2、A型、B型、P型、J型第五章作用距离1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？Rmax=？（灵敏度表示的、检测因子表示的等）2、增益G和雷达截面A的关系2、雷达目标截面积定义3、习题4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程5、奈曼皮尔逊准则的定义6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；6.5 CFAR●什么是CFAR●慢变化CFAR的框图和原理●快变化CFAR的框图和原理，（左右平均、左右平均选大）●CFAR的边缘效应，图及分析7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何，相参M~M倍。

8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）10、二次雷达方程、习题。

11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。

第六章距离测量1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系3、双重频判距离模糊、习题。

雷达气象学之第一章(天气雷达系统及探测理论)

雷达气象学之第一章(天气雷达系统及探测理论)


天气雷达产品的显示方式2
• RHI (距离高度显示）：固定方位角，天线 做俯仰扫描，探测某方位上回波垂直结构 。坐标：R－最低仰角的斜距； H－按测高 公式计算（标准大气折射）。
天气雷达产品的显示方式3
• CAPPI （等高平面位置显示）：雷达以多 个仰角（仰角逐渐抬高）做0－360 °扫描 ，得到三维空间回波资料（体扫描），利 用内插技术获得某高度的平面分布
• 基本径向速度：表示整个360度方位扫描径 向速度数据，径向速度即物体运动速度平 行与雷达径向的分量。径向速度有许多直 接的应用，可以导出大气结构，风暴结构， 可以帮助产生、调整和更新高空分析图等。 平均径向速度产品有两点局限性：一是垂 直于雷达波束的风的径向速度被表示为0； 二是距离折叠和不正确的速度退模糊。
• 散射开来的电磁波称 为散射波
入射波
散射波
• 雷达波束通过云、降水粒子时将被散射， 其中有一部分散射波要返回雷达方向，被 雷达天线接收，在雷达显示器上就反映有 回波信号。
二、散射成因
• 微粒——粒子在入射电磁波极化下作强迫 的多极振荡，从而发出次波（散射波）。
• 粒子对电磁波的散射只改变电磁波的传播 方向,没有改变能量大小。
• d≈λ的大球形质点的散射，称为米散射。
§3.2 球形水滴和冰粒的散射
• 雷达天线接收到的只是粒子散射中返回雷 达方向（即θ= 180º方向）的那一部分能量， 这部分能量称为后向散射能量。
在a 2 r 1时 的瑞利散射条件下
在a 2 r 复数1时模的平方
后(向) 散16射 44函r6数mm：22 12(2 代入 4 ( )中
• 产品生成：根据操作员的输入指令，RPG在 体积扫描的基础上产生所需产品。
第1章雷达对抗概述优秀课件

第1章雷达对抗概述优秀课件


息,并对S作出适当反应的设备。根据不同用途和战技指
标的要求,具体雷达对抗设备对S的检测能力是一有限子
空间D,如:
D { R F A O A P W p } （1―3）
式中,ΩRF、ΩAOA、ΩPW、ΩP分别为雷达对抗设备对信号 载频、到达方向、脉冲宽度和信号功率的检测范围,
为直积。D可以是非时变的（通常称为非搜索检测）,也
图1―1 飞机所面临的威胁雷达示意图
雷达对抗是一切从敌方雷达及其武器系统获取信息 （雷达侦察）,破坏或扰乱敌方雷达及其武器系统的正常 工作（雷达干扰和雷达攻击）的战术、技术措施的总称。 雷达对抗在现代战争中处于举足轻重、日益重要的地位。 其主要表现在以下两方面:
1.雷达对抗是取得军事优势的重要手段和保证
波束宽度θa在Ωθ范围内扫描
S′是N个具有周期特性的脉冲信号序列
{si(n)}n1,iN01 按照（1―4）式条件的合成。当N
的数量很大时,由于各信号序列的到达时间是相互独立的,
在一定时间内近似满足统计平稳性和无后效性,根据随机

过程理论,S可以采用泊松（Poisson）流近似描述。
在时间τ内到达n个脉冲的概率
可以是时变的（通常称为搜索检测）。雷达对抗设备可
检测的信号环境S′是S中的子集合:
N1
S {si(n)|si(n)D}n 1
i0
(1―4）
显然,D的检测范围越大,则进入S′的雷达信号也越 多。如果以Pi表示i雷达发射脉冲可被雷达对抗设备检 测的概率,则在1秒钟时间内S′中的平均脉冲数λ为
N 1
Pi f ri
步兵肩扛发射的防空导弹杀伤概率也在50%以上。显 然,没有现代雷达对抗技术支持的作战飞机只能是空中 的活靶,难以生存。
第章雷达目标距离的测量

第章雷达目标距离的测量

上述两种误差, 都是由雷达外部因素造成的, 故称之为外界 误差。无论采用什么测距方法都无法避免这些误差, 只能根据 具体情况, 作一些可能的校准。
图6.4 大气层中电波的折射
3. 测读方法误差
测距所用具体方法不同, 其测距误差亦有差别。 早期的脉 冲雷达直接从显示器上测量目标距离, 这时显示器荧光屏亮点 的直径大小、所用机械或电刻度的精度、人工测读时的惯性等 都将引起测距误差。当采用电子自动测距的方法时, 如果测读 回波脉冲中心, 则图6.3中回波中心的估计误差(正比于脉宽τ而 反比于信噪比)以及计数器的量化误差等均将造成测距误差。
式中，τ为距离分辨单元所对应的时宽。 当脉冲重复频率选定(即m1m2m3值已定), 即可按式(6.1.9a)
～(6.1.9c)求得C1、C2、C3的数值。只要实际测距时分别测到A1 、 A2、A3的值, 就可按式(6.1.8)算出目标真实距离。
2. “舍脉冲”
当发射高重复频率的脉冲信号而产生测距模糊时, 可采用“ 舍脉冲”法来判断m值。所谓“舍脉冲”, 就是每在发射M个脉冲 中舍弃一个, 作为发射脉冲串的附加标志。如图6.6(b)所示, 发 射脉冲从A1到AM, 其中A2不发射。与发射脉冲相对应, 接收到的 回波脉冲串同样是每M个回波脉冲中缺少一个。只要从A2以后, 逐个累计发射脉冲数, 直到某一发射脉冲(在图中是AM-2)后没有 回波脉冲(如图中缺B2)时停止计数, 则累计的数值就是回波跨越 的重复周期数m。
(6.1.6)
雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期Tr决定。为保证单 值测距, 通常应选取
Rmxa为被测目标的最大作用距离。 有时雷达重复频率的选择不能满足单值测距的要求, 例如在脉冲 多卜勒雷达或远程雷达, 这时目标回波对应的距离R为
雷达原理复习总结

雷达原理复习总结

雷达原理复习要点第一章（重点）1、雷达的基本概念雷达概念(Radar)：radar的音译，Radio Detection and Ranging 的缩写。

无线电探测和测距，无线电定位。

雷达的任务：利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，是一种电磁波的传感器、探测工具，能主动、实时、远距离、全天候、全天时获取目标信息。

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斜距R : 雷达到目标的直线距离OP方位α: 目标斜距R在水平面上的投影OB 与某一起始方向(正北、正南或其它参考方向)在水平面上的夹角。

仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB 在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。

2、目标距离的测量测量原理式中，R为目标到雷达的单程距离，为电磁波往返于目标与雷达之间的时间间隔，c为电磁波的传播速率(=3×108米/秒)距离测量分辨率两个目标在距离方向上的最小可区分距离最大不模糊距离3、目标角度的测量方位分辨率取决于哪些因素固体微波源：是高稳定度的连续波振荡器。

优点：复杂波形，稳定度高，相干处理缺点：系统复杂、昂贵第三章（重点）1、接收机的基本概念接收机的任务通过适当的滤波将天线接收到的微弱高频信号从伴随的噪声和干扰中选择出来，并经过放大和检波后，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。

超外差接收机概念将接收信号与本机振荡电路的振荡频率，经混频后得到一个中频信号，这称为外差式接收。

得到的中频信号再经中频放大器放大的，称为超外差式。

中频信号经检波后得到视频信号。

接收机主要组成部分接收机主要质量指标灵敏度S i min、接收机的工作频带宽度、动态范围、中频的选择和滤波特性、工作稳定度和频率稳定度、抗干扰能力、微电子化和模块化结构2、接收机的噪声系数（重点）噪声系数、噪声温度的定义噪声系数：接收机输入端信号噪声比和输出端信号噪声比的比值。

实际接收机输出的额定噪声功率与“理想接收机”输出的额定噪声功率之比。

第一章航海雷达基本原理

第一章航海雷达基本原理


Scientific definition: Radar is a kind of electronic system which can be used to find the targets and to measure or determinate the targets information/data by way of the characteristics of electromagnetic wave.
Marine Radar and ARPA
Chapter 1 Basic Principle of Radar
现代雷达与电子计算机、图象处理、数据处理、自 动控制等技术结合，又具有自动信息处理功能及智 能化显示终端，可自动、迅速、准确地完成测量、 显示、控制和管理。
Marine Radar and ARPA
collision avoidance information
Marine Radar and ARPA
Chapter 1 Basic Principle of Radar
雷达是一种主动遥感设备，它利用电磁波的二次辐射、 转发或固有辐射来探测目标，并测定目标的空间坐标、 速度及避碰参数的一个无线电技术范围。称为“雷达”。 “二次辐射”：雷达发射电磁波到目标后、目标产生“二 次辐射”，其中一小部分被雷达天线接收，称为目标回 波, 雷达收到回波便可发现目标。 “转发”： 来自应答器（Transponder），“识别器”， 后者收到雷达信号后发射经过编码的“应答波”被雷达所 接收，从而发现目标。 “固有辐射”：来自具有固有辐射源的目标（如飞机、发 动机、核爆炸、目标上无线电装置等）雷达接收目标的 固有辐射波而发现目标。
Marine Radar and ARPA
(整理)经典雷达资料-第1章 雷 达 概 论

(整理)经典雷达资料-第1章 雷 达 概 论

第1章雷达概论Merrill I. Skolnik1.1 雷达描述雷达的基本概念相对简单，但在许多场合下它的实现并不容易。

它以辐射电磁能量并检测反射体（目标）反射的回波的方式工作。

回波信号的特性提供有关目标的信息。

通过测量辐射能量传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。

目标的方位通过方向性天线（具有窄波束的天线）测量回波信号的到达角来确定。

如果是动目标，雷达能推导出目标的轨迹或航迹,并能预测它未来的位置。

动目标的多普勒效应使接收的回波信号产生频移，因而即使固定回波信号幅度比动目标回波信号幅度大多个数量级时，雷达也可根据频移将希望检测的动目标（如飞机）和不希望的固定目标（如地杂波和海杂波）区分开。

当雷达具有足够高的分辨力时，它能识别目标尺寸和形状的某些特性。

雷达可在距离上、角度上或这两方面都获得分辨力。

距离分辨力要求雷达具有大的带宽，角度分辨力要求大的电尺寸雷达天线。

在横向尺度上，雷达获得的分辨力通常不如其在距离上获得的分辨力高。

但是当目标的各个部分与雷达间存在相对运动时，可运用多普勒频率固有的分辨力来分辨目标的横向尺寸。

虽然人们通常认为SAR是通过在存储器中存储接收到的信号，从而产生大的“合成”天线，但是用于成像（如地形成像）的合成孔径雷达在横向尺度上获得的分辨力仍可解释为，是由于利用了多普勒频率分辨力的结果。

这两种观点（多普勒分辨力和合成天线）是等效的。

展望用于目标成像的ISAR所能得到的横向分辨力的途径，理所当然应该是多普勒频率分辨力。

雷达是一种有源装置，它有自己的发射机而不像大多数光学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。

在任何气象条件下，雷达都能探测或远或近的小目标，并精确测量它们的距离，这是雷达和其他传感器相比具有的主要优势。

雷达原理已在几兆赫兹（高频或电磁频谱的高频端）到远在光谱区外（激光雷达）的频率范围内得到应用。

这范围内的频率比高达109:1。

在如此宽的频率范围内，为实现雷达功能而应用的具体技术差别巨大，但是基本原理是相同的。

雷达原理(第三版)__丁鹭飞第1章

雷达原理(第三版)__丁鹭飞第1章


4) 火控雷达 其任务是控制火炮(或地空导弹)对空中目标进 行瞄准攻击, 因此要求它能够连续而准确地测定目标的坐标, 并 迅速地将射击数据传递给火炮(或地空导弹)。这类雷达的作用 距离较小, 一般只有几十公里, 但测量的精度要求很高。
5) 制导雷达 它和火控雷达同属精密跟踪雷达, 不同的是制 导雷达对付的是飞机和导弹, 在测定它们的运动轨迹的同时, 再 控制导弹去攻击目标。制导雷达要求能同时跟踪多个目标, 并 对分辨力要求较高。这类雷达天线的扫描方式往往有其特点, 并随制导体制而异。
6) 战场监视雷达 这类雷达用于发现坦克、 军用车辆、 人 和其它在战场上的运动目标。
7) 机载雷达 这类雷达除机载预警雷达外， 主要有下列数种 类型:
(1) 机载截击雷达。当歼击机按照地面指挥所命令, 接近敌 机并进入有利空域时, 就利用装在机上的截击雷达, 准确地测量 敌机的位置, 以便进行攻击。 它要求测量目标的精确度和分辨 率高。
处目标所照射到的功率密度为
S1
PtG
4R2
目标截获了一部分照射功率并将它们重新辐射于不同的方向。 用雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处 功率的大小, 或用下式表示在雷达处的回波信号功率密度:
S2S14R24P tG R24R2
σ的大小随具体目标而异, 它可以表示目标被雷达“看见”的尺 寸。雷达接收天线只收集了回波功率的一部分, 设天线的有效 接收面积为Ae, 则雷达收到的回波功率Pr为
当目标向着雷达站运动时, vr＞0, 回波载频提高; 反之vr ＜0, 回波载频降低。雷达只要能够测量出回波信号的多卜勒频移fd , 就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。
径向速度也可以用距离的变化率来求得, 此时精度不高但不 会产生模糊。无论是用距离变化率或用多卜勒频移来测量速度, 都需要时间。观测时间愈长，则速度测量精度愈高。

雷达试题-（1-4章）

雷达试题-（1-4章）第⼀章引论⼀、填空1、我国新⼀代天⽓雷达业务组⽹的建设⽬标是：在我国东部和中部地区，装备（）和（）多普勒天⽓雷达系统。

2、根据我国雷达布局原则，在我国第⼆地形阶梯地域和⿊龙江、吉林省布设（）频段新⼀代天⽓雷达。

3、根据我国雷达布局原则，在天⽓、⽓候相近的地区，组⽹的新⼀代天⽓雷达在（）和（）上要尽可能统⼀。

4、我国《新⼀代天⽓雷达系统功能规格需求书》要求：对⼤范围降⽔天⽓的监测距离应不⼩于（）km；对⼩尺度强对流天⽓现象的有效监测和识别距离应⼤于（）km。

5、我国《新⼀代天⽓雷达系统功能规格需求书》要求：雷达探测能⼒在50km处可探测到的最⼩回波强度S波段应不⼤于（）dBZ、C波段应不⼤于（）dBZ。

6、我国《新⼀代天⽓雷达系统功能规格需求书》要求新⼀代天⽓雷达应有⼀定的晴空回波探测能⼒，在湿润季节应能观测到（）km左右距离范围内的晴空⼤⽓中的径向风场分布。

7、新⼀代天⽓雷达系统的应⽤主要在于对灾害性天⽓，特别是风害和冰雹相伴随的灾害性天⽓的（）和（）。

它还可以进⾏较⼤范围降⽔的定量估测，获取降⽔和降⽔云体的（）。

8、从径向速度图像上可以看出⽓流的（）、（）和（）的特征，并可给出定性和（）的估算。

9、辐合（或辐散）在径向风场图像中表现为⼀个最⼤和最⼩的（），两个极值中⼼的连线和雷达的射线（）。

10、⽓流中的⼩尺度⽓旋（或反⽓旋）在径向风场图像中表现为⼀个最⼤和最⼩的（），中⼼连线⾛向于雷达射线（）。

11、具有辐合（或辐散）的⽓旋（或反⽓旋）表现出最⼤、最⼩值的连线与雷达射线⾛向（）。

根据中⼼连线的长度、径向速度最⼤值、最⼩值及连线与射线的夹⾓，可以半定量地估算⽓旋（或反⽓旋）的（）和（）。

12、新⼀代天⽓雷达采⽤（）体制，共有7种型号，其中S波段有3种型号，分别为（）。

C波段有4种型号，分别为CINRAD-（）。

13、SA和SB雷达的正式名称分别为CINRAD-SA和CINRAD-SB，在国际上称为（）。

雷达原理 第1章


警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里
高的导弹，预警时间为20分钟。
1964年美国装置了第一个空间轨道监视雷达，
雷 用于监视人造地球卫星或空间飞行器。
达 原
1971年加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。
理 与此同时，数字雷达技术在美国出现。
中国旋转雷达罩式预警机
雷 达 原 理
雷达探测
目
回波
理 而天线的增益较高，有利于定向传播；又因频率高，信道
容量大，应用的范围也很广。主要用作定点及移动通信、
导航。雷达定位测速、卫星通信、中继通信、气象以及射
电天文学等方面。
雷达的特点
• 主动工作设备 • 穿透能力强
雷 达 原 理
雷达的应用—军用雷达
• 预警雷达：作用距离数千公里，用于发现洲际导弹， 洲际战略轰炸机
铺路爪远程预警雷达系统 雷 达 原 理
以军先进的“绿松石”远 程
警戒雷达
火控雷达
俄罗斯S300制导雷达 中国Y-8战场监视飞机
预警雷达
• 任务：用于发现战略轰炸机,洲际导弹。
1
]4
雷达的组成
一个简单脉冲雷达
天线
前端
收发开关
功率放大器 脉冲发生器
雷
发射机
达
原
理
低噪声 放大器
混频器
中频放大器 (匹配滤波器)
检测器 显示/采样
接收机 本地振荡器
雷达的组成
• 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 – 接受状态 将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号
雷 达
和识别

天气雷达的基本工作原理和参数知识讲解

E(t)ReE1[e(xpi(1ti0t)] E1co2s(f0f1)t
性
风暴跟踪信息文本产品（上海）
风暴结构产品（SS）
冰雹指数产品（HI）
回波顶高产品（ET）
回波顶高等值线产品（ETC）
垂直液态水含量产品（VIL）
强天气概率产品（SWP）
一小时降水量产品（OHP）
三小时降水量产品(THP )
风暴总降水量产品（STP）
多普勒频率fd与目标物径向 速度Vr的关系
多普勒频率fd 定义： 目标物相对于雷达作径向运动
引起回波信号的频率变化，称 多普勒频移，亦称多普勒频率， 单位:赫兹（Hz）。
多普勒频率fd与目标物径向速度Vr 的关系（证明见P211-212)
fd
2Vr
其中： f d为多普勒频率
Vr 为目标物的径向速度
(单位 Hz )
(也称多普勒速度 , 单位 m / s)
这类产品主要有：
• 平面位置显示(PPI)
• 垂直最大回波强度显示 (CR)
• 等高平面位置显示(CAPPI)
• 距离高度显示(RHI)、
• 任意垂直剖面显示(VCS)
WSR-88D产品生成器根据用户要求生成的基本产 品有：基本反射率产品6种，平均径向速度产品6 种，速度谱宽产品3种，共计3类15种气象产品， 如下表
组合反射率因子 平均值产品图 (LRA)
2001年8月7日 15:26
中层（上图12~33 千英尺）和低层 （下图从地面到 12千英尺）
2010年8月7日15:02弱回波区产品图也 称为反射率因子多层透视图(上海)
风暴跟踪信息产品（STI）
表
示 产 生 冰 雹 的 可 能
图 中 绿 色 三 角 形

雷达成像技术(保铮word版)-第一章-概论

前言雷达成像技术是上个世纪50年代发展起来的，它是雷达发展的一个重要里程碑。

从此，雷达不仅仅是将所观测的对象视为“点”目标，来测定它的位置与运动参数，而是能获得目标和场景的图像。

同时，由于雷达具有全天候、全天时、远距离和宽广观测带，以及易于从固定背景中区分运动目标的能力，雷达成像技术受到广泛重视。

雷达成像技术应用最广的方面是合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，简称SAR）。

当前，机载和星载SAR的应用已十分广泛，已可得到亚米级的分辨率，场景图像的质量可与同类用途的光学图像相媲美。

利用SAR的高分辨能力，并结合其它雷达技术，SAR还可完成场景的高程测量，以及在场景中显示地面运动目标（GMTI）。

SAR的高分辨，在径向距离上依靠宽带带信号，几百兆赫的频带可将距离分辨单元缩小到亚米级；方向上则依靠雷达平台运动，等效地在空间形成很长的线性阵列，并将各次回波存贮作合成的阵列处理，这正是合成孔径雷达名称的来源。

合成孔径可达几百米或更长，因而可获得高的方位分辨率。

雷达平台相对于固定地面运动形成合成孔径，实现SAR成像。

反过来，若雷达平台固定，而目标运动，则以目标为基准，雷达在发射信号过程中，也等效地反向运动而形成阵列，据此也可对目标成像，通称为逆合成孔径雷达（ISAR）。

ISAR显然可以获取更多的目标信息。

最简单的雷达成像是只利用高距离分辨（HRR）的一维距离像。

当距离分辨率达米级，甚至亚米级时，对飞机、车辆等一般目标，单次回波已是沿距离分布的一维距离像，它相当目标三维像以向量和方式在雷达射线上的投影，其分布与目标相对于雷达的径向结构状况有关。

同时，高距离分辨率有利于分辨距离接近的目标，以及目标回波的直达波和多径信号。

本书将对当前已经广泛应用和具有应用潜力的内容作较为全面的介绍。

本书是《雷达技术丛书》中的一册，主要对象为从事雷达研制工作的技术人员，因此，本书编著时考虑到读者已有《雷达原理》和《雷达系统》方面的基础，对雷达各部件的基本情况也已比较熟悉，与上述内容有关的部分，本书均作了省略。

《雷达原理》第一章 题集

《雷达原理》第一章题集课程名称：雷达原理考试形式：课后练习满分：100 分---注意事项：1. 本题集共四部分，总分 100 分。

2. 请将答案写在答题纸上。

3. 所有题目必须回答，选择题请将正确答案的字母填在答题纸上，其余题目请将答案写清楚。

---第一部分选择题（共 20 题，每题 2 分，共 40 分）1. 雷达的基本工作原理是（）A. 信号的反射B. 电磁波的传播C. 信号的放大D. 数据的处理2. 在雷达系统中，天线的主要作用是（）A. 发射和接收电磁波B. 处理信号C. 记录数据D. 过滤噪声3. 雷达信号的脉冲宽度越短，分辨率（）A. 越高B. 越低C. 不变D. 与天线有关4. 在连续波雷达中，目标的距离是通过（）来测量的。

A. 信号的幅度B. 信号的相位C. 信号的频率D. 信号的时延5. 雷达的“多普勒效应”主要用于（）A. 测量目标的速度B. 测量目标的距离C. 提高信号的强度D. 过滤杂波6. 在脉冲雷达中，回波信号的延迟时间与目标的（）有关。

A. 速度B. 方向C. 距离D. 大小7. 雷达中“信号噪声比”通常用来衡量（）A. 信号的强度B. 噪声的强度C. 信号质量D. 接收机的灵敏度8. 目标的回波信号强度与其（）成正比。

A. 距离的平方B. 反射面积C. 速度D. 温度9. 雷达中的“波束宽度”主要影响（）A. 雷达的探测范围B. 雷达的分辨率C. 信号的强度D. 天线的大小10. 相控阵雷达的主要优点是（）A. 结构简单B. 能够快速改变波束方向C. 成本低D. 体积小11. 在雷达系统中，目标检测的基本步骤是（）A. 发射信号、接收回波、处理信号B. 仅发射信号C. 仅接收回波D. 处理信号后发射12. 雷达成像的基本原理是（）A. 利用信号的频率B. 利用信号的幅度C. 利用信号的相位信息D. 利用信号的时延13. 反射体的形状对雷达信号的影响主要体现在（）A. 回波的强度B. 回波的时间C. 回波的频率D. 回波的相位14. 在雷达测距中，使用的公式为（）A. 距离 = 光速×时间B. 距离 = 时间 / 光速C. 距离 = 光速 / 时间D. 距离 = 时间 + 光速15. 适合高空探测的雷达类型是（）A. 地面雷达B. 空中雷达C. 卫星雷达D. 水面雷达16. 雷达中“脉冲重复频率”的增加将导致（）A. 探测距离增加B. 探测范围增加C. 分辨率降低D. 分辨率提高17. 在合成孔径雷达中，成像的关键是（）A. 信号的频率B. 运动的路径C. 发射的功率D. 目标的大小18. 关于“目标指向性”，下列说法正确的是（）A. 只与目标的速度有关B. 仅与雷达的工作频率有关C. 与目标的形状、材料及入射角有关D. 不影响信号的返回19. 雷达系统中的“干扰”主要来源于（）A. 自身发射B. 环境噪声C. 目标物体D. 以上均可20. 在目标检测中，雷达的“波长”对（）有影响。

雷达课件第1部分

1886-1888 Hertz(Germany): 实现了电磁波振荡，发射，接收。 • 1914 (American): 回声探测器－雷达的初始模型。 • Marconi(Italy): 提出一个可实践的雷达系统。 • 1930 Blair: 脉冲回波测量（距离，方向）系统，基本雷达. • RCA Co.(American): 发明了机载雷达。 • (America): “New York” 巡洋舰首先安装舰载雷达。 • After WWII 成为了发展快速的导航仪器。 • 中国:主要从发达国家引进技术。 • 现 代 雷 达 /ARPA: 具 有 计 算 机 , 构 成 组 合 导 航 integrated navigation system(Loran, GPS, ECDIS), 及自动船 桥系统 Automatic bridge navigation system.
C A’ B 岛屿 C’
本船
(a) 侧视图
A
外形轮廓
本船
(b ) 俯视图
岛屿
扫描 方向
扫描线 扫描原点 O (本船) 实际距离 探测距离 (c) 雷达图像 A
岛屿
C CRT边缘
• 2．径向扩展 • 发射脉冲宽度τ、接收机通频带宽度△f以
及荧光屏光点直径d会使物标回波在半径 方向上产生扩展。现以点物标为例进行 说明。 • 宽度为τ的发射脉冲打到点物标时，显然 ，回波的宽度也为τ。宽度为r的回波脉冲 通过接收机放大时，会使回波宽度失真 变形，增加约1／△f的宽度，这样，一 个点物标的回波宽度变成C(τ+1／△f)／2 。
两侧较暗。若扫描亮度、增益控钮稍些， 波的两侧边缘也会向中缩。 • 物标回波图像的横向缩小可提高雷达的 方位分辨率，但可能丢尖物标的真正边 缘．造成雷达测方位的误差。
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0.5
1 2 6 20 40 0.02 ~ 2 10
第1章 雷达技术基础
雷达方程与雷达系统设计
• 慢起伏目标与快起伏目标 • 施威林（Swerling）起伏模型，Ⅰ型 ~ Ⅳ型 Ⅰ型（慢起伏）与Ⅱ型（快起伏）瑞利分布
p( ) exp 1
Ⅲ型（慢起伏）与Ⅳ型（快起伏）
– Merrill I. Skolnik,《Radar Handbook》 – 丁鹭飞、耿富录，《雷达原理（第三版）》， 西安电子科技大学出版社
– 中航雷达与电子设备研究院，《雷达系统》， 国防工业出版社
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 雷达的定义？
– 雷达 Radar
• Radio Detection and Ranging • 原意：无线电探测与测距，无线电定位 – 利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有辐射 来探测目标，获取目标空间坐标、速度、特征 等信息的一种无线电技术，相应的设备称为雷 达站或雷达机，简称雷达
雷达方程与雷达系统设计
10－14 10－12 10－10 10－8 10－6 10－5 10－4 10－3
检测因子 Do / dB
10
5 10－2 0 10－1 －5
非起伏目标单 个脉冲线性检 波时检测概率 和所需信噪比 (检测因子)的 关系曲线
－10
－15 0.001
0.01
0.1
0.5 检测概率 Pd
R D P H B 正北 目标
vr
b
O 雷达
a
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 目标斜距的测量
– 利用电磁波从发射机经目标反射或散射到达接收 机的传播用时
– 测距方法：时延法；三角定位法 – 物理依据 • 电磁波在均匀介质中的直线传播特性
• 电磁波在大气或真空中的传播速度接近光速， 且误差可忽略 • 各种物体对电磁波的散射特性
– 目标：待测目标的电磁波反射或散射，如飞机、 云雨、天体、舰船、山川、森林、陆地、建筑 物、车辆、兵器、人员等 – 杂波：不需要的电磁波反射，如地面、海面、 植被、山区、建筑物等
– 干扰：有源干扰、无源干扰 – 噪声：环境噪声、系统热噪声
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 雷达坐标系
– 极坐标系：斜距、方位角、俯仰角，常用
–利用高分辨雷达
• 距离分辨力，大带宽脉冲压缩 • 切向分辨力（角度分辨力）：大孔径、合成 孔径
• 目标电磁特征的测量
–利用目标的散射特性。极化；散射空间分布 –用于目标识别、成像、敌我识别
第1章 雷达技术基础
1.3 雷达的工作频率
• 雷达的工作频率
– 常用 220MHz~35GHz；实际 3MHz~300GHz
• 成本指标
第1章 雷达技术基础
主控振荡器 固 体 微波源 中间射频 功率放大器 射频放大链 输出射频 功率放大器
雷达发射机
至天线
脉冲 调制器
脉冲 调制器
脉冲 调制器
定时器
电 源
触发脉冲
主振放大式发射机
第1章 雷达技术基础
雷达发射机
• 固态发射机
– 优点：不需阴极加热、 寿命长; 可靠性高；体积 小、重量轻；宽带高效；设计运用灵活；易维 护，低成本 – 缺点：平均功率大而峰值功率受限
• 雷达分辨力
– 雷达区分两个相邻目标的能力
– 距离分辨力：脉冲宽度；与带宽成反比 – 角度分辨力：波束宽度；与孔径成反比 单脉冲测角，鉴角曲线陡度 – 速度分辨力（多普勒分辨力）：与相干积累时 间成反比；相干积累脉冲个数
第1章 雷达技术基础
1.3 雷达的工作频率
• 雷达系统组成
– 天线及扫描控制
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 目标角度的测量
– 利用雷达天线波束的指向性
– 测角方法：振幅法（最大信号法，双波束法）； 相位法；时延法 – 物理依据 • 电磁波在均匀介质中的直线传播特性
• 雷达天线的指向性，或电磁波的定向传播特性
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 目标速度的测量
– 反射体不动，馈源左右摆动
天线摆动机构
等长度的波导 飞机 目标 输出喇叭
天线收 馈源不动反射体动 发开关
接收机
距离高度 显示器
输入喇叭
发射机
风琴管式扫描器
第1章 雷达技术基础
天线波束与扫描方式
• 电扫描
– 相（位）扫（描）：移相器改变阵元激励相位 – 频（率）扫（描）：改变延迟线上各阵元相位 – 时（间）延（迟）：大型天线阵或相干雷达阵
G
4 Ar

2
Hale Waihona Puke 32000 Bq Bj– 目标雷达截面积 • 点目标、大目标、分别目标
• 目标（后向）散射功率 / 照射目标的功率密度
• 波长、视角、极化、目标特性的复杂函数
第1章 雷达技术基础
10
雷达方程与雷达系统设计
1.0 瑞利区 振荡区 光学区
r 2
球
0.1
0.01
0.001 0.1
– 利用运动目标回波中的多普勒频移信息
– 测速方法：多普勒滤波；斜距变化率 – 物理依据 • 物体相对运动所产生多普勒频移现象
2vr (m / s) f d ( Hz) (m)
0 0
vr 0，目标接近 vr 0，目标背离
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 目标大小、形状的测量
• 接收机输入额定噪声功率 • 接收机噪声系数
Ni kT0 B
SNRi Si Ni F0 1 SNRo So N o
FN 1 F2 1 F3 1 F0 F1 G1 G1G2 G1G2 GN 1
• 要求：低噪高放LNA
第1章 雷达技术基础
20 Pfa ＝10－16 15
雷达发射机
• 雷达发射机
– 提供调制的大功率射频信号，由天线辐射出去
– 单级振荡式：一级大功率射频振荡器，非相参 – 主振放大式：主控振荡器 + 射频放大链，相参
– 主要质量指标
• 电性能指标：波段、功率、效率、波形、信 号稳定度或频谱纯度 • 结构指标：体积、重量、散热、防震、防潮 • 使用指标：监控、检修、可靠性
– 工作频率不同的雷达在工程实现时差别很大 – 工程中常采用字母来命名雷达波段： L：1G~3G，22cm C：4G~8G，5cm Ku：12G~18G，2.2cm 米波、毫米波、激光波段 S：2G~4G，10cm X：8G~12G，3cm Ka：27G~40G，8mm
第1章 雷达技术基础
1.3 雷达的工作频率
0.9
0.99
0.999
第1章 雷达技术基础
雷达方程与雷达系统设计
– 损耗因子L • 馈线、信号处理、传播、其它 – 发射总能量Et – 天线有效接收面积Ar
– 相关处理间隔 CPI
– 门限检测
1) 发现概率Pd：有目标时判为有目标的概率
2) 漏警概率Pla ：有目标时判为无目标的概率 3) 不发现概率Pan：无目标时判为无目标的概率
f
2 －f 2 ＋r
b a f 移相器
r
b a 短路
相扫的光学馈电系统： (a) 透镜系统; (b) 反射镜系统
(a)
(b)
第1章 雷达技术基础
天线波束与扫描方式
(a)
串联馈电示意图


(b)
并联馈电示意图 相扫的强制馈电系统： (a) 串联系统; (b) 并联系统
第1章 雷达技术基础
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 无线电磁波的特征（续）
– 天线极化：习惯上取为电场方向
• 线极化：垂直和水平极化 • 圆极化：水平 + 垂直极化 • 接收天线与极化同向，吸收能力最大 • 反射物改变极化方向，目标识别辅助手段 椭圆极化
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 雷达接收（回波）信号
– 其它坐标：斜距、方位角、高度，测高仪
• 雷达回波中的可用信息
– 斜距 – 角度：方位角和俯仰角（高低角） – 径向速度 – 目标特征：大小；形状；表面粗糙度；介电特 性
第1章 雷达技术基础
1.1 雷达的概念
• 雷达回波中的可用信息
– 斜距 R （ Rmax 可由雷达方程估算）
– 方位角 a （q） – 俯仰角 b （j） – 径向速度 vr
现代雷达技术
第1章 雷达技术基础
第1章 雷达技术基础
课程介绍
• 课程简介
– 课程内容：雷达技术基础、主要现代雷达介绍
– 学习目标： • 巩固雷达基础知识 • 全面掌握现代雷达技术及其原理 • 了解现代雷达新技术、新体制及发展方向
第1章 雷达技术基础
课程介绍
• 参考资料
– 张明友、汪学刚，《雷达系统（第二 版）》，电子工业出版社（教材）
2 p( ) 2 exp
4
第1章 雷达技术基础
雷达方程与雷达系统设计
–波长 ：目标特性，功能、体积、对抗等 –接收机灵敏度Smin：最小可检测SNR
Smin (kT0 ) B F0 (SNRo )min (kT0 ) B F0 D (kT0 ) B F0 D0
0.2 0.3 0.5 0.8 1.0
2 2r
3
5 8 10
20

第1章 雷达技术基础
雷达方程与雷达系统设计
飞机的雷达截面积 （工作波长10cm）
35 30 25 dB
20 15
10
5
第1章 雷达技术基础 类 型