专业综合课程设计
实验内容：
雷达回波的信号检测
某雷达发射信号为普通单载频信号，脉冲宽度PW （1~100us 自定），重复周期PRI （自定，不出现距离模糊），采样频率自定。天线增益G （20~30dB 自定），天线有效接收面积r A （0.5~52
m 自定），发射峰值功率t P （100KW ~1MW 自定），接收机采用检波非相参体制，带宽w B 较宽，带内噪声近似于白噪声，临界灵敏度min S 自定，系统损耗10dB 左右。波束内有2~3个目标，距离自定，散射面积自定（飞机0.1~102
m ，船舶100~100002
m ），假设目标散射面积脉内不起伏，脉间起伏特性自定。
(1)利用雷达方程，进行雷达回波信号的仿真。
(2)在目标距离处，对有无信号条件下的概率密度函数进行估计
(3)若脉冲内只有一个采样点，采用最小错误率贝叶斯判决方法进行目标检测，统计虚警率和漏警率。
(4)要求虚警率不大于10-5，试计算判决阈值并进行目标检测，统计虚警率和漏警率。 1．雷达系统仿真模型
雷达系统仿真中，最重要的工作就是建立雷达系统的数学模型。现代雷达不仅是多功能系统，而且也是一个高
分辨力系统。因而现代雷达系统的建模将是一个比较复杂
和困难的过程，但给出一个一般性的模型还是可以的。下
面给出雷达系统仿真模型的总体框图。
雷达(Radar)全称是无线电探测与测距，它的基本原理其实很简单，就是通过定向发射电磁波照射到目标上，通过接收反射回来的电磁波测定目标位置。电磁波是直线传
播的，电磁波的传播速度c ，雷达定向发射电磁波到达目
标后反射回来，接收机接收到该电磁波，这一过程所用时间为t ，目标的距离2
ct
d
。这是雷达基本测距原理。又因为雷达电磁波是定向发射的，目标的方位也就可以确定了，有了方位和距离，我们就可以实现目标的定位。
雷达用途众多，雷达的用途不同体现在雷达战术性能
参数的不同，进而决定了雷达的技术性能参数(包括辐射源
特征参数)不同，反之，如果知道了雷达的辐射源特征参数，我们也可以通过某种规则和算法分析判断出雷达战术性能
参数、进而推断出该雷达的用途。
雷达系统仿真模型
雷达的战术性能包括目标探测范围、测量目标精度、目标分辨力、目标数据率、抗干扰能力、可靠性、雷达体积重量、功耗及部署时间、同时测量的目标数量等。不同用途的雷达有不同的战术性能要求，远程对空警戒雷达要求较大的探测距离，舰船避碰雷达要求较高的距离和角度分辨力，对海搜索雷达要求有较好的抗海杂波干扰能力，攻击(瞄准)雷达对数据率、精度要求高，而作用距离只需要满足攻击武器的最大攻击距离即可。
雷达的技术性能参数包括雷达工作频率和带宽、发射功率、调制波形、脉冲宽度和重复频率、天线的波束形状、天线增益和扫描方式、接收机灵敏度等，雷达辐射源特征参数就是雷达技术性能参数的一部分，对这些特征参数的不同选取在某种程度就决定了雷达的战术性能和用途。
1.1雷达载频与雷达用途
雷达载频就是雷达频率(RF)，它是雷达信号的重要特征参数，是雷达发射机产生并通过雷达天线发射出去的电磁波的频率。目前己经使用的雷达频率从几兆到紫外线区域，任何频
率的雷达，其基本原理都是相同的，只是在实现上存在差别，表中给出了通用的雷达的工作频段。每个频段都有其自身的特性，从而使它比其它频段更适合于某些应用。早期的雷达都工作在高频(HF)和甚高频(VHF)波段，这主要是受当时的功率器件技术影响，高频(HF)和甚高频(VHF)波段的特点是频段拥挤、带宽窄、外部噪声高、波束宽，受环境影响大，现代雷达一般不采用以上两个波段的频率。与甚高频相比，超高频(UHF)波段外部噪声低、波束窄，不受气候干扰，在有合适的大天线情况下，适合作为远程警戒雷达使用，特别是监视宇宙飞船、弹道导弹等目标。L 波段是地面远程对空警戒雷达的首选频段，在该波段能够得到好的动目标检测(MTI)性能和大功率及窄的波束天线，并且外部噪声低。在S 波段，用作对空警戒雷达时可以是远程对空雷达，但MTI 性能差些，该波段也是中程对空监视雷达的较好频率，军用海空两用雷达也有用该频段的。X 波段是军用武器控制(跟踪)雷达和民用雷达的常用波段，舰载导航和领港、气象规避、多普勒导航和警用测速都使用X 波段。C 波段介于S 波段和X 波段之间，可以看作是二者的折衷，舰载对海及中低空警戒雷达、多功能相控阵雷达及中程气象雷达均使用该频段。K 波段及毫米波段通常用在特种雷达上，如机场场面探测雷达。为了抗敌干扰，现代军用雷达的频率往往不是固定不变的，通常是在某一频段内，
1.2脉冲重复频率与雷达用途
脉冲重复频率简称重频(PRF)，是雷达辐射源的又一个重要特征参数，重频是指脉冲雷达每秒发射的高频脉冲的次数，其倒数为脉冲重复周期，等于相邻两个发射脉冲前沿的时间间隔，重频要与雷达的最大探测距离相适应，重频高可以增大雷达的探测距离，但重频过高会影响到雷达测距的单值性。实际中，探测距离较远的短波雷达(如远程对空预警雷达)的重频相对低一些，一般只有几十到几百赫兹，而探测距离较近的微波雷达(如舰船导航避碰雷达)的重频则可高达几千赫兹，而火力控制雷达的脉冲重复频率有的可高达上万赫兹。 1.3脉冲宽度与雷达用途
雷达发射脉冲的持续时间(通常以微秒计)称之为脉冲宽度(PW)，简称脉宽，脉宽愈窄，则对稳定性要求越高。对于非脉冲压缩雷达，为提高接收机的灵敏度，希望脉冲宽度要大一些。又因为脉冲宽度代表着携带的能量大小，所以在雷达脉冲重复频率和脉冲功率不变的情况下，为了提高发射机平均功率来增加雷达作用距离，也希望增大脉冲宽度。但是为了减小杂波干扰强度，提高雷达抗杂波干扰能力，又希望脉冲宽度窄一些，同时窄脉冲宽度有利于提高雷达的距离分辨力。在实际使用当中，远程对空雷达的脉冲宽度要大一些，而近程雷达如舰船导航雷达、火控雷达、跟踪雷达的脉冲宽度要相对窄一些。 2．雷达方程
设雷达发射功率为t P ，雷达天线主瓣在目标方向上的增益为t G ，那么在自由空间工作时，距雷达天线R 远的目标处的功率密度1S 是：
12
4t t
PG S R π=
当目标被电磁波照射时，散射特性的存在会产生散射回波。散射功率的大小和目标所在点的
