雷达原理(第三版)第 2 章 雷达发射机
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雷达的组成及其原理课程名称:现代阵列并行信号处理技术姓名:杜凯洋教师:王文钦教授示器、(1(2(3(4(5雷达等。
(一)概述1、天线:辐射能量和接收回波(单基地脉冲雷达),(天线形状,波束形状,扫描方式)。
2、收发开关:收发隔离。
3、发射机:直接振荡式(如磁控管振荡器),功率放大式(如主振放大式),(稳定,产生复杂波形,可相参处理)。
4、接收机:超外差,高频放大,混频,中频放大,检波,视频放大等。
(接收机部分也进行一些信号处理,如匹配滤波等),接收机中的检波器通常是包络检波,对于多普勒处理则采用相位检波器。
5、信号处理:消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号,通常在检测判决之前完成(MTI,多普勒滤波器组,脉冲压缩),许多现代雷达也在检测判决之后完成。
6、显示器(终端):原始视频,或经过处理的信息。
7、同步设备(视频综合器):是雷达机的频率和时间标准(只有功率放大式(主振放大式)才有)。
(二)雷达发射机1、单级振荡式:大功率电磁振荡产生与调制同时完成(一个器件)(1(2)(32(1(2(3(4(三)雷达接收机一、超外差雷达接收机的组成优点:灵敏度高、增益高、选择性好、适应性广。
图3-1 超外差式雷达接收机简化框图1、高频部分:(1)T/R 及保护器:发射机工作时,使接收机输入端短路,并对大信号限幅保护。
(2)低噪声高放:提高灵敏度,降低接收机噪声系数,热噪声增益。
(3)Mixer ,LD ,AFC :保证本振频率与发射频率差频为中频,实现变频。
2、中频部分及 AGC :(1)匹配滤波:max (/)o S N(2)AGC :auto gain control.3(1(21、灵敏度d P 时的输完成。
23。
4、中频的选择与滤波特性:02R f f ≥∆ ,中频选择通常选择 30M ~500M ,抑制镜频.实际与发射波形特性,接收机工作带宽有关。
5、工作稳定性和频率稳定度:指当环境变化时,接收机性能参数受到影响的程度,频率稳定度,信号处理,采取频率稳定度、相位稳定度提高的本振,“稳定本振” 。
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 雷达的主要性能参数 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。
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。
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。
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。
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。
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。
功耗及展开时间功耗指雷达的电源消耗总功率。
展开时间指雷达在机动中的架设和撤收时间。
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。