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雷达原理习题集 雷达原理习题集 西安电子科技大学信息对抗技术系 西安电子科技大学信息对抗技术系 雷达原理教研组 2 0 0 5 9 雷达原理习题集 1 第一章第一章 1 1 已知脉冲雷达中心频率 f0 3000MHz 回波信号相对发射信号的延迟时间为 1000 s 回 波信号的频率为 3000 01MHz 目标运动方向与目标所在方向的夹角 60 求目标距离 径向速度与线速度 1 2 已知某雷达对 5m2的大型歼击机最大探测距离为 100Km a 如果该机采用隐身技术 使 减小到 0 1m2 此时的最大探测距离为多少 b 在 a 条件下 如果雷达仍然要保持 100Km 最大探测距离 并将发射功率提高到 10 倍 则接收机灵敏度还将提高到多少 1 3 画出 p5 图 1 5 中同步器 调制器 发射机高放 接收机高放和混频 中放输出信号的基 本波形和时间关系 第二章第二章 2 1 某雷达发射机峰值功率为 800KW 矩形脉冲宽度为 3 s 脉冲重复频率为 1000Hz 求该 发射机的平均功率和工作比 2 2 在什么情况下选用主振放大式发射机 在什么情况下选用单级振 荡式发射机 2 3 用带宽为 10Hz 的测试设备测得某发射机在距主频 1KHz 处的分布型寄生输出功率为 10 W 信号功率为 100mW 求该发射机在距主频 1KHz 处的频谱纯度 2 4 阐述 p44 图 2 18 中 V2 和 p47 图 2 23 中 VD1 VD2的作用 在 p45 图 2 21 中若去掉 V2后还 能否正常工作 2 5 某刚性开关调制器如图 试画出储能元件 C 的充放电电路和 点的时间波形 EC 4 1 3 2 5 R 2 6 某人工长线如图 开关接通前已充电压 10V 试画出该人工长线放电时 开关接通 在负 载 RH上产生的近似波形 求出其脉冲宽度 K L L L L L L RH C C C C C C L 25 h C 100pF RH 500 2 7 某软性开关调制器如图 已知重复频率为 2000Hz C 1000pF 脉冲变压器匝数比为 1 2 磁控管等效电阻 RH 670 试画出充放电等效电路和 点的时间波形 若重复频 率改为 1000Hz 电路可做哪些修改 雷达原理习题集 2 E Lch L L L C C C 2 8 某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器 已知 E0 120KV Eg 70V C0 100pF 充 放电电流 I 80A 试画出 a b c 三点的电压波形及电容 C0的充电电流 ic波形与时间关系图 若重频为 600Hz 求 G1 G2的平均功率和调制脉冲的上升时间 下降时间 G1 c 偏压与激励 a E0 Eg C0 b 偏压与激励 G2 第三章第三章 3 1 已知行波管高放 F 6dB 参放 F 1 8dB 量子放大器 Te 10 k 试比较三者的噪声性能 如 果天线噪声温度 TA 300 k 试比较三者内外噪声的相对大小 3 2 已知接收机内噪声在输出端的额定功率为 0 1W 额定功率增益为 1012 测试带宽为 3MHz 求等效输入噪声温度和接收机噪声系数 3 3 p58 图 3 12 中的馈线 接收机放电器 限幅器增益均为 0 9 低噪声高放增益为 20dB 噪声 系数 3 混频器增益为 0 2 相对噪声温度为 2 中放增益 120dB 噪声系数 6dB 求总噪声 系数 如果去掉低噪声高放 则总噪声系数为多少 3 4 某雷达接收机噪声系数为 6dB 接收机带宽为 1 8MHz 求其临界灵敏度 3 5 某雷达发射矩形脉冲宽度 3 s 接收机采用矩形频率特性匹配滤波 系统组成和参数如下图 求 接收机总噪声系数 当天线噪声温度为 380 k M 3dB 时的接收机灵敏度 天线 馈线 收发开关 高放 混频 中放 G 0 9 G 0 8 G 150 F 4 2 G 0 3 tc 2 G 1010 F 3 3 6 某雷达脉冲宽度 1 s 重复频率 600Hz 发射脉冲包络和接收机准匹配滤波器均为矩形特性 接收机噪声系数 3 天线噪声温度 290 k 求系统等效噪声温度 Te 临界灵敏度 Simin和最大 的单值测距范围 第四章第四章 4 1 已知单枪静电偏转示波管偏转灵敏度 10V cm Rmax对应扫略线长度 l 30cm 标尺系数 m 0 2cm Km 现保证全程测量 采用 A R 显示方法 将 70Km 80km 一段标尺系数扩大 5 雷达原理习题集 3 倍 画出加于 x 偏转板 y 偏转板上的偏转信号和加于阴极上的辉亮信号 表明锯齿电压的 斜率 对准时间关系 4 2 若将下图中 A B C D 扫略电压分别加于显示器水平偏转板上 试比较扫略线的长度和 量程 A B C D 4 3 单枪 A R 显示器画面如图所示 试画出左 右 x 偏转板的扫略 电压及上 下 y 偏转板上回波信号和偏转电压的时间关系图 4 4 动圈式示波管 PPI 显示器 1 若使 0Km 位置处于圆环上 空心显示 画出发射脉冲 扫略线 圈电流 辉亮信号波形 对准时间关系 2 若使显示器原点代表 10Km 上述波形应如何变化 0Km 10Km 4 5 已知静电偏转示波管偏转灵敏度 10V cm A 显水平扫略电压斜率为 100V ms 现有一目标 回波里扫略线起点的长度为 10cm 扫略线全长 20cm 求该目标的距离 显示器距离量程 若将量程提高一倍 扫略电压应如何变化 4 6 已知静电偏转示波管各极的电压波形如下图 画出该显示器的显示画面 如果扫略和辉亮 电压波形改为 u x u g 画出此时显示画面 发射脉冲 y 上偏转板 y 下偏转板 x 扫略 辉亮信号 x 扫略 u x 辉亮信号 u g 4 7 试用顺序点阵法和程控点阵法给出字符 5 的分解点阵表 并给出两者在书写速度 存储容量方面的比较 雷达原理习题集 4 第五章第五章 5 1 如图所示 雷达观察同一方向的两个金属圆球 它们的雷达截面积分别为 1 和 2 离雷 达的距离为 1 R和 2 R 若此时两球的回波功率相等 试证明 4 2 1 2 1 R R 5 2 设目标距离为 0 R 当标准金属圆球 截面积为 置于目标方向离雷达 2 0 R 处时 目标 回波的平均强度正好与金属球的回波强度相同 试求目标的雷达横截面积 5 3 已知雷达视线方向目标入射功率密度为 1 S 在雷达接收天线处目标反射功率密度为 2 S 目标为雷达站的距离为R 求目标在该方向上的雷达截面积 求该视线方向目标等效球体的总散射功率 如果入射功率提高 10 倍求 的变化 5 4 设雷达参数为 6 10 t PW 10 r Am2 10 cm 13 min 10 SW 用该雷达跟踪平均截面积20 m2的飞船 求在自由空间的最大跟踪距离 设该飞船上装有雷达应答器 其参数为1 t PW 10 r Am2 7 min 10 SW 求采 用信标跟踪时自由空间的最大作用距离 5 5 某雷达要求虚警时间为 2 小时 接收机带宽为 1MHz 求虚警概率和虚警数 若要求虚警时 间大于 10 小时 问门限电平 VT 应取多少 5 6 若空间某一区域有目标存在的事件为 A 无目标的事件为A 其发生概率 P A 0 6 P A 0 4 接收机输出超过门限的事件为 B 不超过门限的事件为B 其发生概率为 P B P B 已知有目标且超过门限的概率 P B A 0 8 无目标而超过门限的概率 P AB 0 1 求 1 超过和不超过门限的概率 P B P B 2 在接收机输出已经超过门限条件下的有目标概率 P BA 5 7 已知雷达在 50 10 6 dfa PP 脉冲积累数 10 按照非起伏目标 对小型歼击机的作用 距离为 300Km 求当 90 10 12 dfa PP时对大型远程轰炸机的作用距离 5 8 某雷达重复频率Hzfr600 水平波束宽度 o 3 要求以 90 10 12 dfa PP 发 1 R 2 R 1 2 雷达原理习题集 5 现某一型号的目标 已知不用脉冲积累和不起伏的作用距离KmR300 0 现用检波后积 累 求 天线环扫速度为 15 转 分时的作用距离 天线环扫速度减为 3 转 分时的作用距离变换多少倍 若目标按 SWELLING 型起伏 天线环扫速度为 15 转 分时 相参积累的作用距离 5 9 假定要设计一部低空目标探测雷达 将雷达安装在海拔 1000 米的山顶上 目标飞行高度 100 米 则该雷达的作用距离选取多少为宜 5 10 一部 10cm 的雷达 对有效反射面积 5m2的目标 脉冲积累数 20 在 Pd 0 9 Pfa 10 10 条件下的作用距离为 100Km 1 保持天线口径不变 将波长改为 3 2cm 发射机功率降低到 1 4 接收机噪声系数增 大到 4 倍 脉冲积累数不变 则最大作用距离 Rmax变化多少 2 若允许 Pfa 10 6 Pd 0 9 在原题条件下 按照非起伏目标试估算 Rmax的变化 3 若目标高度为 200 米 要在 80Km 以外发现目标 则雷达天线应架设多高 4 现将天线扫描速度提高一倍 则对 Rmax影响如何 5 11 雷达采用 10cm 波长 100KW 发射功率时对目标的最大探测距离为 R0 现用相同口径天 线 改用 3cm波长 81KW 发射功率 忽略大气衰减 求其对同一目标的最大作用距离 5 12 已知雷达的脉冲积累数为 50 视频积累的效率为 0 4 如果改用理想的中频积累 则达到 相同积累效果时需要多少个脉冲 5 13 已知雷达的参数是 发射功率 106W 天线增益 40dB 波长 5 6cm 目标截面积 3m2 接 收机带宽 1 6MHz 噪声系数 10 识别系数 2 系统损耗 4dB 天线噪声 TA 290 K 忽略 大气衰减 求 Rmax Simin 如果其他参数不变 当目标距离为 150Km 时 求接收机输入 端和输出端的信噪比 5 14 已知某警戒雷达参数如下 发射功率 2 106W 波长 10cm 矩形脉宽 2 s 目标 50m2 非起伏 天线噪声温度 TA 20 C F 6dB 天线口径 7 1 2m2 矩形接收带宽 门限电压 与噪声电压之比为 5 识别系数 m 12dB 试求最大作用距离 Rmax Pfa和 Pd 5 15 已知某雷达和目标参数如下 0 1m Pt 3 105W 重复频率 400Hz 脉宽 1 6 s 矩形 Ae 6m2 G 7500 波束宽度 1 5 6 转 分钟 矩形滤波器 F 15 Pd 0 9 Pfa 10 10 目 标 15m2 第一类起伏目标 高度 1000m 系统损耗 5 dB 天线高度 200m 考虑地面反 射 直视距离和大气衰减影响 晴天 求该雷达的最大作用距离 第六章第六章 6 1 三角波调频测距雷达中心频率为 300MHz 调制周期 40ms 正负各半 调频斜率 2MHz ms 目标距离 50Km 求计数式频率计的指示 并画出相应的波形 若终端为窄 带滤波器组 每个滤波器带宽为 50Hz 求测距精度及分辨力 6 2 三角波调频的连续波测距雷达 当调频周期 T 满足 T 2R C 时 求距离 R 的表达式 已 知调频斜率为 5MHz ms 当测频带宽为 100Hz 时 求测距误差 6 3 下图为时间鉴别器的原理方框图 设回波脉冲宽度和波门脉冲宽度均为 1 当准确跟踪时 画出图中 A B C D E 五点波形 2 当回波脉冲中心滞后两波门中心 且满足 0 t 2 时 画出图中 A B C D E 五点 波形 3 画出该时间鉴别器的时间误差鉴别特性 雷达原理习题集 6 0000 00100100 0110 d 波门脉冲 前波门 B 前重合级 D 回波脉冲 A 差压检波 误差电压输出 迟延 C 后重合级 E 第七章第七章 7 1 试求出单向和双向方向图的辛克函数和高斯函数的近似表达式中的系数baa b 7 2 相位法测角的物理基础是什么 试比较最大信号法 等信号法测角的原理和精度 7 3 三天线相位法测角系统如教材图 7 5 所示 P204 已知 5 3 2 1312 dd 目标偏离 法线角为 当不考虑相位检波器误差时 12 和 13 的准确读数应是 60o 由于相位检波器 有误差 12 和 13 的的实际读数时 64o和 66o 求 角并比较两天线和三天线的测角精度 7 4 天线波束有哪些扫描方法 各有什么优缺点 7 5 某一维相扫天线由 12 个阵元组成 要求扫描范围为 0 30 不出现栅瓣 采用四位数字式 铁氧体移项器 22 50 450 900 1800 波束步进扫描间隔 0 6 试求 1 每个阵元间距 d 2 扫描角 6 和 30 时每个移项器的相移量和二进制控制信号 3 当扫描角为 0 30 时 试求 5 0 s 7 6 某一维相扫天线由 4 个阵元组成 2 d 各 馈源都安 有四位数字移项器 所对应的控制信号如图所示 求波束 指向角 若波束指向角为 2 对应的控制 信号应是什么 7 7 三座标雷达最大作用距离 300km 方位扫描为 3600 仰角范围为 150 450 脉冲积累数为 10 波束宽度为 30 20 试计算扫描周期和数据率 7 8 如教材图7 36 P227 矩形波导蛇形馈线相邻馈源的长度L 32cm 自由空间波长cm10 波导宽边 a 6cm 两馈源间间距2 d 求波束指向角 0 7 9 如教材图 7 40 P231 所示 波导宽边 a 6cm 自由空间波长cm10 馈源间间距 g d 0 15 求波束指向角 0 雷达原理习题集 7 7 10 如图示中频多波束形成系统 阵元间距 2 d 中频 fL 30MHz 同轴电缆延迟 线介电系数25 2 1 简述工作原理 画出波束 1 2 3 的指 向位置 2 当 0 20 时 求相邻抽头的延迟时间 t 和电缆长度l 3 用上述系统形成 5 个间隔 0 20 的波束 延迟线应如何设置 7 11 下图为圆锥扫描雷达简化方框图 垂直于等信号轴的截面 xoy 中一目标 A 0 45 Aox ox 为时间基准 波束 2 反时针旋转 试定性说明误差电压的形成 画 出 1 8 点的波形 s s y x o 0 t 0 45 A 7 12 圆锥扫描雷达 目标位置为 A o 为天线对称轴 图中圆为波束中心运动轨迹 1 已知 0 120 目标与天线对称轴地误差角 0 2 VU5 0 度 测角率 1 20 分别画出相位鉴别器 输入端角误差信号和代表它所包含地方位 仰角误差信号 地波形 标明振幅和相位 2 如果目标处于位置 B 相位鉴别器地方位基准信号采用 t s sin 仰角基准信号采用t s cos 此时天线将如何运 动 第八章第八章 8 1 连续波雷达 波长为 频率为 0 f 目标等速直线飞行 速度为v 航线如图所示 0 D 为有限值 混频 k1 混频 k1 混频 k1 d 波束1 波束2 波束3 定向耦合器 tgl s y x o 波束轴中心 0 t 0 120A B 雷达原理习题集 8 1 目标沿该航线由西向东飞行 求 d f与方位角 的关系式 画出曲线表示 设正北方向 0 2 0 DOBAO 3 画出相干视频信号的振幅谱 8 3 脉冲雷达发射全相参脉冲 重复周期 Tr 载频 f0 目标径向速度为 vr r t 为经过一个重 复周期后 目标延迟时间的变化量 1 求证相邻两回波脉冲与基准信号相位差的变化量为 rdro Tt 2 设smvr 300 sTr 1000 MHzf1500 0 计算 r tR各为多少 8 4 脉冲雷达发射全相参脉冲 重复频率为 r f 4 0 kr UU 若4 rd ff 和 4 rd ff 用矢量作图法画出相干检波器输出波形和 A 显画面 设目标不起伏 雷达 系统稳定 噪声忽略 8 5 全 相 参 脉 冲 雷 达Hzfr1000 MHzf3000 0 kmR10 0 kr UU 在smvr 25 和smvr 125 情况 下 用矢量图作图法画出相干检波器输出波形 并求出 d F d F 相干视频包络频率 8 6 如图 目标在正北位置向正东方向直线飞行 smv 6000 v AB O 0 45D0 雷达原理习题集 9 雷达重复频率Hzfr600 cm20 目标方位从 0 0到 0 30的范围内 在哪些方向上 雷达可能将目标误认为是固定目标 8 7 用取样定理来说明盲速和频闪效应 8 8 已知目标的多普勒频率Hzfd300 3 0 0 重复频率Hzfr1300 加于一次相 消器的脉冲振幅VU10 0 求 1 相消器在该多普勒频率下的速度响应值 并画出相消器的输出波形 标出参数 2 多普勒频率为何值时频率响应值最大 等于多少 8 9 图为动目标显示雷达组成方框图 设在距离 0 R处有一固定目标 1 写出对应目标的 A B C D E F G 个点电压uuuuuuu dlIHse 11 的表达式 2 扼要定性说明为什么要对相干振荡器定相 3 如果本振相邻 周期间频率变化 值Hzfl15 动 目标显示范围 0 75km 求 l f 引起 的相消剩余 U U 的值 8 10 在 MTI 系统中 采用正交双通道相 干检波器 设某强固定目标回波对应的相位 2 0 1 画出此目标在 A 显上的波形 2 如果在此强固定目标的回波上迭加了一个弱的动目标回波信号 画出此时 A 显上的波形 3 说明正交双通道检波器为什么能消除连续盲相 8 11 在参差 T 条件下何在均匀 T 条件下 由二次回波能否分辨固定目标何运动目标 8 12 写出采用 MTI 正交双通道处理时UIQIQ 的表达式 假定输入回波信号的振幅 kr UU 且 Ur 常数 8 13 求出 MTI 正交双通道处理的对消部分的振幅频率特性何速度响应 kr UU 磁控管 发射机 收发开关 混频本振混频 相干 振荡器 中放 相检 ul A us B ue E G ud F C u1H D u1I 迟延线 u 雷达原理习题集 10 8 14 画出图示 MTI 滤波器的振幅频率特 性5 1 K 8 15 设甲乙两雷达分别对相同的杂波背景下的同一目标进行观测 甲的水平和垂直波束宽度为 10 脉宽为s 1 乙的水平和垂直波束宽度各为 100 脉宽为s 10 除杂波抑制设备外 其 它参数相同 已知甲的杂波下可见度 42dB 时可发现目标 问乙需要改善因子为多少时才能 发现同一目标 8 16 已知动目标显示雷达 由于天线扫描限制的改善因子为 40dB 雷达系统不稳定限制的改 善因子为 20dB 杂波起伏限制的改善因子为 50dB 对消器本身限制的改善因子为 45dB 求该 MTI