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一、实训目的本次雷达基础实训旨在使学员掌握雷达的基本原理、组成、工作过程以及雷达在现代军事和民用领域中的应用，提高学员对雷达技术的认识和操作能力。
二、实训内容1. 雷达基本原理雷达（Radar）是一种利用电磁波探测目标的无线电设备。
其基本原理是发射电磁波，然后接收目标反射回来的回波，通过分析回波的特性来确定目标的位置、速度等信息。
2. 雷达组成雷达主要由发射机、接收机、天线、信号处理器和显示器等组成。
（1）发射机：负责产生一定频率的电磁波，并驱动天线发射。
（2）接收机：负责接收目标反射回来的电磁波，并将信号放大。
（3）天线：负责发射和接收电磁波。
（4）信号处理器：负责对接收到的信号进行处理，提取目标信息。
（5）显示器：负责显示雷达检测结果。
3. 雷达工作过程（1）发射机产生一定频率的电磁波。
（2）电磁波经过天线发射出去。
（3）目标反射电磁波，回到雷达接收机。
（4）接收机将接收到的信号放大。
（5）信号处理器对信号进行处理，提取目标信息。
（6）显示器显示目标信息。
4. 雷达在现代军事和民用领域中的应用（1）军事领域：雷达在军事领域应用广泛，如预警雷达、防空雷达、舰载雷达、机载雷达等。
（2）民用领域：雷达在民用领域也有广泛应用，如气象雷达、交通雷达、地质雷达等。
三、实训过程1. 理论学习首先，学员通过查阅资料、听课等方式，对雷达基本原理、组成、工作过程等内容进行深入学习。
2. 实验操作在理论学习的的基础上，学员进行雷达实验操作。
具体步骤如下：（1）连接雷达设备，检查设备是否正常。
（2）调整雷达参数，如频率、脉冲宽度、脉冲重复频率等。
（3）发射电磁波，观察天线发射情况。
（4）接收目标反射回来的电磁波，观察接收机工作情况。
（5）对信号进行处理，提取目标信息。
（6）观察显示器显示的目标信息。
3. 结果分析通过实验操作，学员对雷达基本原理、组成、工作过程有了更直观的认识。
同时，通过对实验结果的分析，学员了解了雷达在探测目标、定位等方面的应用。
雷达基础理论试题及答案一、单选题（每题2分，共20分）1. 雷达系统的基本组成部分不包括以下哪一项？A. 发射机B. 天线C. 接收机D. 显示器答案：D2. 雷达的工作原理是基于以下哪种物理现象？A. 电磁波的反射B. 电磁波的折射C. 电磁波的衍射D. 电磁波的干涉答案：A3. 下列哪种波不能用于雷达？A. 微波B. 无线电波C. 声波D. 光波答案：C4. 雷达的探测距离主要取决于以下哪个因素？A. 目标的大小B. 雷达发射的功率C. 天气条件D. 以上都是答案：D5. 雷达天线的主要功能是什么？A. 发射电磁波B. 接收电磁波C. 转换电能为电磁能D. 以上都是答案：D6. 雷达的分辨率主要取决于以下哪个参数？A. 波长B. 带宽C. 脉冲宽度D. 以上都是答案：D7. 雷达的多普勒效应可以用于测量目标的什么？A. 速度B. 方向C. 距离D. 以上都不是答案：A8. 雷达的脉冲压缩技术可以提高哪种性能？A. 分辨率B. 探测距离C. 抗干扰能力D. 以上都是答案：A9. 雷达的隐身技术主要是通过以下哪种方式实现的？A. 吸收电磁波B. 反射电磁波C. 散射电磁波D. 以上都是答案：A10. 雷达的干扰技术中，哪种方式是通过发射虚假信号来欺骗雷达？A. 噪声干扰B. 欺骗干扰C. 脉冲干扰D. 以上都不是答案：B二、多选题（每题3分，共15分）1. 雷达的基本工作模式包括以下哪些？A. 搜索模式B. 跟踪模式C. 引导模式D. 干扰模式答案：ABC2. 雷达的天线类型主要有以下哪些？A. 抛物面天线B. 阵列天线C. 相控阵天线D. 螺旋天线答案：ABC3. 雷达的信号处理技术包括以下哪些？A. 脉冲压缩B. 频率捷变C. 多普勒滤波D. 目标识别答案：ABCD4. 雷达的抗干扰措施包括以下哪些？A. 频率捷变B. 功率控制C. 信号编码D. 空间滤波答案：ABCD5. 雷达的目标识别技术包括以下哪些？A. 形状识别B. 速度识别C. 频率识别D. 模式识别答案：ABD三、判断题（每题1分，共10分）1. 雷达的发射功率越大，其探测距离就越远。
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觉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、全天时获得目标信息。
从雷达回波中可以提取目标的哪些有用信息,通过什么方式获得这些信息？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，有时也称为倾角或凹凸角。
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，为电磁波来回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)距离测量辨别率两个目标在距离方向上的最小可区分距离ρr=cτ2最大不模糊距离3、目标角度的测量方位辨别率取决于哪些因素4、雷达的基本组成雷达由哪几个主要部分，各部分的功能是什么同步设备：雷达整机工作的频率和时间标准。
放射机：产生大功率射频脉冲。
收发转换开关: 收发共用一副天线必需，完成天线与放射机和接收机连通之间的切换。
天线：将放射信号向空间定向辐射，并接收目标回波。
接收机：把回波信号放大，检波后用于目标检测、显示或其它雷达信号处理。
显示器：显示目标回波，指示目标位置。
天线限制(伺服)装置：限制天线波束在空间扫描。
电源其次章1、雷达放射机的任务为雷达供应一个载波受到调制的大功率射频信号，经馈线和收发开关由天线辐射出去2、雷达放射机的主要质量指标工作频率或波段、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定度3、雷达放射机的分类单级振荡式、主振放大式4、单级振荡式和主振放大式放射机产生信号的原理，以与各自的优缺点单级振荡式：脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的脉冲信号。
雷达原理的实验研究雷达（Radar）是一种通过发射电磁波并接收其反射信号来探测和定位目标的技术。
它广泛应用于军事、气象、航空、海洋等领域，为人类提供了重要的信息和保障。
雷达的实验研究对于深入了解雷达原理、提升雷达性能以及应用场景的拓展具有重要意义。
一、雷达原理的基础雷达原理的核心是电磁波的传播和反射。
雷达系统通过发射一束电磁波（通常是微波）到目标物体上，并接收目标物体反射回来的电磁波信号。
通过测量发射和接收之间的时间差和信号的频率变化，可以计算出目标物体的距离、速度和方位等信息。
二、雷达实验的基本步骤1. 实验准备：首先需要准备雷达系统所需的设备和材料，包括发射器、接收器、天线、电源等。
确保设备正常工作，并进行必要的校准。
2. 目标设置：选择合适的目标物体进行实验。
可以是金属板、人体模型或其他具有反射性能的物体。
目标物体的选择要考虑到实验的需求和安全性。
3. 发射电磁波：将雷达系统的发射器调至适当的频率和功率，并将其指向目标物体。
激活发射器，使其发射一束电磁波。
4. 接收反射信号：雷达系统的接收器接收目标物体反射回来的电磁波信号。
接收到的信号经过放大和滤波处理后，进入信号处理单元。
5. 信号处理：通过信号处理单元对接收到的信号进行处理和分析。
常见的处理方法包括时域分析、频域分析等。
利用这些分析方法可以提取出目标物体的距离、速度和方位等信息。
6. 数据显示和分析：将处理后的数据显示在显示屏上，并进行进一步的分析和解读。
通过比对实验结果和预期目标，可以评估雷达系统的性能和准确度。
三、雷达实验的应用案例1. 距离测量：雷达实验可以用于测量目标物体与雷达系统之间的距离。
通过测量发射和接收之间的时间差，可以计算出目标物体的距离。
这在航空、航海等领域中具有重要应用。
2. 速度测量：雷达实验还可以用于测量目标物体的速度。
通过测量接收到的信号频率的变化，可以计算出目标物体的速度。
这在交通监控、气象预报等领域中具有重要应用。
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 3.1 雷达的主要性能参数 3.1.1 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。
3.1.2 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。
3.1.3 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3.1.4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。
3.1.5 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。
3.1.6 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。
3.1.7 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。
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 3.1 雷达的主要性能参数 3.1.1 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。
3.1.2 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。
3.1.3 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3.1.4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。
3.1.5 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。
3.1.6 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。
3.1.7 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。
3.1.8 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。
3.1.9 测量目标坐标或参数的数目目标坐标是指目标的方位、斜距和仰角，此外，还指目标的速度和性质（机型、架数、敌我）。
对于边扫描边跟踪雷达，还指跟踪目标批数，航迹建立的正确率。
3.2 雷达的主要技术参数 3.2.1 工作频率和工作带宽雷达工作频率主要根据目标的特性、电波传播条件、天线尺寸、高频器件的性能以及雷达的测量精确度和功能等要求来决定3.2.2 发射功率分为脉冲功率和平均功率，雷达在发射脉冲信号期间所输出的功率称为脉冲功率，平均功率指一个重复周期内，发射机输出功率的平均值。
3.2.3 调制波形、脉冲宽度和重复频率现代雷达则采用多种调制波形以供选择。
脉冲宽度指发射脉冲信号的持续时间。
脉冲重复频率指雷达每秒发射的射频脉冲个数，其倒数叫脉冲重复周期。
3.2.4 天线的波束形状、增益和扫描方式天线的波束形状一般用水平和垂直面内的波束宽度来表示。
天线增益用24/G A πλ=表示。
天线的主瓣在雷达的探测空域内以一定的规律运动，叫做扫描。
3.2.5 接受机的灵敏度指雷达接受微弱信号的能力，用接受机载一定的噪声电平时所能感知的输入功率的大小来表示。
3.2.6 终端装置和雷达输出数据的形式3.2.7 电源供应飞机和船舶上的雷达，为减轻重量，常常采用高频的交流电源。
4、雷达方程与目标检测5、4.1基本雷达方程：2221144max32min min[][](4)4t t ri iPG PARS L S Lλσσππλ==4.2雷达方程的讨论：4.2.1提高雷达作用距离的途径：（1)尽可能选用大孔径天线，即加大天线的有效面积或增益，但因此会影响雷达的抗风能力设计，机动能力设计和结构设计等；（2)提高发射功率，但因此可能会出现高压打火以及增加设备的重量和体积等问题；（3)尽可能提高接收机的灵敏度，但也可能出现抗噪声性能下降等问题；（4)尽可能降低系统的传输损耗L。
4.2.2其他因素（1)最小可检测信号的统计特性；（2)目标雷达反射面积的统计特性；（3)地球表面或大气传播的精确特性；（4)雷达本身可能存在的各种损耗。
4.3 对雷达方程的进一步讨论4.3.1检测因子：检测目标信号所需的最小输出信噪比，用D表示，其中：0min min()()ro ooED SNRN==rE为信号能量。
4.3.2用检测因子和能量表示雷达方程21144max320000[][](4)4t p t r t t r n B n B Pt G G E A A R kT F D C L kT F D C Lλσσππλ== k —波尔兹曼常数 0T —系统等效噪声温度 n F —噪声系数 0D —检测因子B C —带宽校正因子 优点：1、当雷达在检测目标之前有多个脉冲可以积累时，由于积累可改善信噪比，故此时检波器输入端的检测因子将随脉冲个数的增加而下降，因此可以表明雷达作用距离和脉冲累计数之间的简明关系，可计算和绘制出标准曲线供查用。
2、用能量表示的雷达方程适用于当雷达使用各种复杂脉压信号的情况只要知道脉冲功率计发射脉宽就可以用来估算作用距离而不必考虑具体的波形参数。
4.4 噪声中的信号检测 4.4.1信号检测的基本准则在信号检测中， 信号统计检测理论主要可分为贝叶斯准则和派生贝叶斯准则，其中派生贝叶斯准则主要又包括：最小平均错误概率准则、最大后验概率准则、极小化极大准则和奈曼-皮尔逊准则。
4.4.2门限检测雷达信号的检测过程一般包括包络检波、门限、检测判决三个步骤，包络检波从雷达信号中滤去载频信号，解调出包络信号。
经检波和放大后，然后与一个门限值进行比较，如果接收机信号超过该门限，则判定目标存在。
4.4.3雷达脉冲的积累雷达对多个脉冲的检测结果求和，称为脉冲积累。
脉冲积累可以改变检测因子，即改善检测信噪比。
如果脉冲积累是在检波之前完成的，由于此时考虑了信号的相位关系，称为相参积累。
反之，则称为非相参积累，在理想状况下，相参积累时的信噪比将改善N 倍，1()()CN SNR N SNR =∙，其中()CN SNR 表示N 各脉冲相参积累时的信噪比，1()SNR 表示单个脉冲检测的信噪比。
与相参积累相比，非相参积累有一个信噪比损失，称作积累效率，定义如下：1()()()NNCNSNR N SNR ξ=，另，积累损耗与积累效率的关系为：11()10lg[]i L N ξ=。
4.5 虚警概率和检测概率 4.5.1虚警概率()()TT V P V p d ωωω∞<<∞=⎰其中，()p ω表示检波器输出的噪声电压概率密度1111lim 1Nk k fa N N fa IFk k t N P T B T N =→∞==≈∑∑k T 表示相邻两次虚警的间隔时间，k t 表示噪声电平超过门限的持续时间。
4.5.2检测概率()()Td s T sV P P V p d ωωω∞=<<∞=⎰其中，()s p ω为检波器输出信号加噪声电压概率密度函数，T V 为门限。
4.5.3提高检测概率的方法 （1) “N 次扫描检测到M 次”准则； （2) 航迹建立作为检测准则；（3)累计检测概率：N 次扫描至少有一次检测到目标的概率。
4.6 恒虚警检测基本原理：根据检测单元附近的参考单元估计背景杂波的能量并依此调整门限，从而使雷达信号检测满足奈曼—皮尔逊准则（在错误判决概率的约束条件下，使正确判决概率最大的准则）、 5、雷达波形与信号处理 5.1 匹配滤波器5.1.1 频率响应函数：02*()mj f t KU f e π-5.1.2 冲击响应函数：*()m Ku t t -；5.1.3 最大输出峰值信噪比0/E N （对于正弦载频调制的矩形脉冲，平均功率意义下的峰值信噪比为02/av E N ）；5.1.4对于高斯白噪声，它是最佳滤波器，输出的瞬时信噪比最大，且等于输入的信噪比；5.1.5对于有色噪声，其频率响应函数为： 022*()()mj f t i U f Ke Nf π-5.2 雷达模糊度函数当目标信号实际到达时刻与匹配滤波器设定的时刻存在一个时间差τ，信号的多普勒频率与匹配滤波器设定的多普勒频率之间存在一个频率差d f 时，目标回波输出同设定的匹配接收机输出之间的失配程度叫做雷达模糊度函数，并记为：2(,)()*()d mj f t d f u t u t e πχττ∞--∞=-⎰通过对雷达模糊度函数的分析，我们可以知道雷达能够在何种程度上将两个距离相差/2R c τ∆=，在径向速度上相差/2d V f λ∆=的目标分开。
也就是说，雷达对于目标距离和速度的分辨率和可能的模糊度有多大。
二、雷达的基本组成 1、雷达天线 1.1天线的作用雷达天线的作用主要分为两个方面：（1）、将雷达发射机产生的高能量电磁波辐射（有一定的方向性）向外部自由空间；（2）、接受目标的回波（包括外部噪声）。
1.2天线的主要参数1.2.1天线的效率：将高频电流转化为电磁波能量的有效程度（短波损耗小）A AP P η∑=1.2.2天线的方向性系数辐射功率相等时，某天线的最大辐射方向与各向同性天线的功率通量密度的比值，或者在该条件下，场强平方的比值。
此外，也可以定义为其最大辐射方向的同一接收点场强相同的条件下，各向同性天线的辐射功率与定向天线的总功率的比值。
1.2.3 天线的增益与前两个参数类似 1.2.4 天线的有效面积天线最大接收面积对准来波方向接收，且负载与天线完全匹配时，天线向负载输出的功率假设为max R P ，设想此功率是由一块与来波方向垂直的面积接收，这个面积就叫做天线的有效面积。
24e G A λπ=1.2.5 天线的波束宽度：半功率点处的波束宽度。
1.2.6 天线的工作带宽 2、 雷达发射机 2.1 雷达发射机的作用产生所需强度的高频脉冲信号，并将高频信号馈送到天线发射出去。
2.2 雷达发射机的分类及特点 2.2.1单极振荡式发射机脉冲调制器大功率射频振荡器电源定时信号到天线上图是单极振荡式发射机组成框图，其结构简单，比较轻便，效率较高，成本低，但是频稳性差，难以产生复杂的信号波形，相继的射频脉冲信号之间的相位不相等，难以满足脉冲压缩，脉冲多普勒等现代雷达系统的要求。
2.2.2主振放大式发射机上图是主振放大式发射机组成框图，主振放大式发射机具有很高的频率稳定度，可以发射相位相参信号，能产生复杂的调制波形，并且适用于频率捷变雷达。
2.3雷达发射机的主要技术指标2.3.1工作频率和射频带宽工作频率和雷达的工作能力和抗干扰性能有关，射频带宽和雷达的距离分辨率有关。
