雷达原理习题解答.doc

雷达原理习题解雷达原理习题解答西安电子科技大学信息对抗技术系雷达原理教研组2005.9第一章1-1. 解：目标距离：波长，多卜勒频率径向速度，线速度1-2. 解：a）b）1-3. 解： Tr同步器输出调制器输出 t发射机高放输出接收机高放输出 tr 混频输出 中放输出第二章2-1. 解：重复周期：，平均功率：工作比： 2-2. 解：对发射信号的频率、相位和谱纯度任一参数有较高要求的情况下选用主振放大式发射机，3参数均无较高要求的情况下选用单级振荡式发射机。2-3. 解： 2-4. 答：（1）p44图2.18中V2的作用是：在阴极负高压作用期间，在管腔内产生高功率的电磁振荡，并通过腔内的耦合探针将电磁能输出到腔外；（2）p47图2.23中VD1的作用是当PFN谐振充电到2倍电源电压后，防止PFN向电源的放电，而保持在2倍电源电压状态；VD2的作用是在PFN放电期间改善其与负载的匹配，并抑制不匹配时产生的振荡；（3）在p45图2.21中若去掉V2，则在C0上可进行正常充电过程，但没有放电开关V2后，只能通过R放电，放电时间过长，且波形很差，微波管可能因连续工作时间过长而损坏，不能正常工作。2-5. 解：充电等效电路 R 放电等效电路 E C C RH2-6. 解： 0 t 10VPFN特性阻抗：，为匹配放电脉冲宽度：2.7. 解：谐振充电要求：匹配放电要求：等效阻抗，充电等效电路Lch 放电等效电路E 3C C L C L C L RH 若重频改为1000Hz，可在Lch后加二极管，或将Lch改为33.76H。2.8 解：a）b）c）ic上升时间下降时间G1管平均功率G2管平均功率第三章3-1. 解：均按等效噪声温度比较行波管高放：F=6dB=3.98，Te=（3.98-1）290K=864.2K参量放大器：F=1.8dB=1.51，Te=（1.51-1）290K=147.9K量子放大器：10K ；外噪声TA=300K 因此，仅从高放的噪声系数来说：量子放大器噪声性能最好，参量放大器次之，行波管放大器性能最差。外噪声功率比行波管内噪声小，比参放和量放的内噪声大。3-2. 解：3-3. 解：无源总损耗，混频器噪声系数总噪声系数去掉低噪声高放3-4. 解：临界灵敏度3-5. 解：接收机总噪声系数内外噪声引起的总噪声系数接收机带宽接收机灵敏度3-6. 解：内外噪声引起的总噪声系数，接收机带宽临界灵敏度单值测距范围第四章4-1. 解：X偏转板 140V 100V 300V67msY下偏转板 467ms 辉亮 1ms4-2. 解：扫略线长度A、B同长，C、D同长，且A、B是C、D的两倍量程A最小，B、C相同，且为A的两倍，D最大，且为A的3倍4-3. 解：X左偏转板X右偏转板Y上偏转板Y下偏转板4-4. 解：（1）发射脉冲扫略线圈电流 辉亮信号 （2）扫略线圈电流 辉亮信号67ms4-5. 解：目标距离距离量程若将量程提高一倍，扫略电压正程时间需提高一倍，斜率降为50V/ms。4-6. 解：未改 改ux ug4-7. 解：按照57自左下而上、再由上而下用顺序点阵法分解，如图所得序列为下表：（1为有辉亮，0为无辉亮）序号1234567891011121314151617辉亮01011111001001100181920212223242526272829303132333435100110010010110001按照57自左下而上、再由上而下用程控点阵法分解，如图所得序列为下表：（1为有辉亮，0为无辉亮）序号增量数+X-X+Y-Y辉亮110010021100113210001411010151001016101101730100183001019410001书写速度：顺序点阵法每字符固定为35节拍（时钟周期），程控点阵法取决于所写字符，本例中为17节拍（增量数之和），所以较快；存储容量：顺序点阵法固定为35bit，程控点阵法取决于所写字符，本例中为517=85bit，所需容量较大。第五章 5-1 解：根据雷达方程：5-2 解：根据雷达方程：5-3 解：（1）根据RCS的定义：（2）目标等效球体的总散射功率（3）与入射功率无关，所以不变5-4 解：（1）在自由空间的最大跟踪距离（2）信标作用距离雷达作用距离信标跟踪时最大作用距离 5-5. 解：虚警时间满足虚警数由于，所以5-6. 解：（1）根据全概率公式：，（2）根据条件概率，所以5-7. 解：由p137图5.7在时，查得检测因子为11.2dB，在时，查得检测因子为16.3dB；由p148表5.3，小型歼击机s=2m2，大型远程轰炸机s=40m2，相差，检测信噪比增加：，对检测距离影响：倍检测距离为：300Km1.5767=473.01Km。5-8解：（1）天线扫描周期，脉冲积累数由p137图5.7查得单脉冲检测时，信噪比为15.6dB，由p140图5.10查得，n=20检测因子为5.3dB,对距离改善，作用距离为：（2）天线扫描周期，脉冲积累数由p140图5.10查得，n=100检测因子为0.7dB,对距离改善，作用距离为：（3）SWELLING型起伏时，由p151图5.15查得信噪比附加8dB，相参积累20的改善为13dB，对作用距离影响，作用距离为：5-9. 解：以直视距离为宜5-10. 解：（1）天线口径不变，波长使增益成为，当波长从10cm变到3.2cm时，增益提高倍，（2）按非起伏目标，Pd=0.9，Pfa=10-10由p140图5.10查得，当Pfa=10-6，Pd=0.9时，距离增加到：倍，（3）由于，所以（4）天线扫描速度提高一倍则脉冲积累数减为10，查p140图5.10得，距离为倍，5-11. 解：天线增益提高，最大作用距离5-12. 解：，理想中频积累达到相同积累效果时需要20个脉冲。5-13. 解：（1）接收灵敏度（2）输入端信号功率输入端噪声功率输入端信噪比输出端信噪比降低F倍，为5-14. 解：虚警概率，按、m=12dB、非起伏目标，由p137图5.7得。接收带宽系统噪声系数灵敏度最大作用距离5-15. 解：直视距离，接收带宽脉冲积累数，由p140图5.10得非起伏，由p151图5.15得附加7dB，使，接收灵敏度不考虑地面反射、大器衰减时的最大作用距离为与直视距离综合后为187.6Km。仰角为，由p157图5.18a得双程衰减2.6dB，平均每公里双程衰减为，由p158图5.20按194Km得修正后最大作用距离为160Km。考虑地面反射后第六章6-1. 解：频率计指示：测距精度：距离分辨力： 发射频率 接收频率 发-收频差6-2. 解：距离，式中，分别为电波传播速度，收发频差，调频斜率测距误差6-3. 解：（1）当准确跟踪时，图中A、B、C、D、E五点波形ABCDE（2）回波脉冲中心滞后两波门中心、且0Dtt/2, 图中A、B、C、D、E五点波形ABCDE（3）该时间鉴别器的时间误差鉴别特性 -3t/2 -t/2 0 t/2 3t/2 Dt第七章7-1 解：单向和双向辛克函数方向图中，其中分别是以弧度、度为单位的零点波束宽度；单向高斯函数方向图中，是半功率波束宽度双向高斯函数方向图中，是半功率波束宽度7-2 解：相位法测角的物理基础是：利用目标回波在不同天线口面的波程差形成的信号相位差，且在一定的条件下，该相位差与回波到达方向成单值影射关系，通过测量相位差可唯一确定目标方向。最大信号法以接收信号功率最大时的天线波束指向作为目标所在方向；等信号法以相邻波束接收信号功率相等时的天线等波束指向作为目标所在方向，其精度高于最大信号法。7-3 解：理论读数测得的角度应为：两天线测角应为：三天线测角时，长基线无模糊相位应为：三天线测得角度应为：所以三天线测角的精度较高。7-4 解：天线波束的扫描方法有机械扫描和电扫描方法，机械扫描的优点是：扫描范围大，扫描控制简单，缺点是：扫描速度慢，惯性大；电扫描的优点是：扫描速度快，波束数量、形状、驻留时间等控制灵活，缺点是：扫描控制复杂。7-5 解：1、根据无栅瓣条件，每个阵元间距2、选择，扫描角为6时，相邻移相器的相移量，采用4位数字移相器时移相器控制数据，得到各数字移相器控制数据如下表：i01234567891011n(i)0235689111214151扫描角为30时，相邻移相器的相移量，得到各数字移相器控制数据如下表：i01234567891011n(i)071461341121018153、当扫描角为时，7-6 解：图中所示的相邻移相器相位为：，所以若波束指向角为，则各移相器控制数据分别为：0，14，12，10；若波束指向角为，则相邻移相器相移量应为：各移相器控制数据分别为：i0123n(i)048127-7 解：根据最大作用距离确定雷达的脉冲重复周期：波束立体角：搜索空域立体角：搜索周期：数据率：7-8 解：波导波长： 相邻馈线长度L引起的相移为：，取模后波束指向角为：。7-9 解：相邻馈源的波程差：产生的相邻相位差：，取模后波导波长：，馈源间距：波束指向角为：7-10 解：1、 该系统原理是：利用不同抽头的迟延线形成相移，该相移正好与电波相移一致，合成不同指向的同时多波束。在图示系统中的3波束指向如下图：2、 当时，需要的相邻相移为：30MHz频率的空间波长为10m，电缆波长为：传播速度为：电缆长度：，迟延时间3、 形成5个间隔的波束，5路接收延迟线设置如下图。 A0 B0 C0 D0 E0 左2 左1 中 右1 右2 DL DL DL B1 C1 D1 4DL DL DL DL 4DL A4 B2 C2 D2 E4 左2波束=A8+B6+C4+D2+E0 DL DL 左1波束=A4+B3+C2+D1+E0 B3 D3 中间波束=A0+B0+C0+D0+E0 4DL 3DL 2DL 3DL 4DL 右1波束=A0+B1+C2+D3+E4 右2波束=A0+B2+C4+D6+E8 A8 B6 C4 D6 E87-11 解：由于目标偏离等信号方向（锥轴方向），在天线扫描过程中，引起目标回波信号振幅受到角度偏离的调制，调制深度取决于偏离角的大小，调制频率与锥扫频率一致，调制初相取决于目标偏离的方向。opq7-12 解：误差包络 120 2V 0 t 2p/ws当目标处于位置B，相位鉴别器的方位基准信号采用，仰角基准信号采用，此时天线等信号轴O点将向B点平移运动，直到与B点重合。第八章8-1 解： fd -p/2 0 p/2 a, 当O点为时间零点时，带入式得到： fd回波频率为 0 t 相干检波器输出为如图所示，包络受多卜勒频率调制的脉冲串8-2 解：相干视频信号波形 5105Hz 4ms 6ms相干视频信号的振幅谱 250Hz 333KHz 500KHz 667KHz8-3 解：相邻两回波脉冲信号相位差的变化量：8-4 解：相干检波器输出波形 A显画面 tr t8-5 解：1、，2、， 8-6 解：目标多卜勒频率：，当a从到时，多卜勒频率从0连续变化到，当雷达重复频率时，共有个盲速点（首点除外），这些方向满足：8-7 解：盲速和频闪效应均为不满足取样定理条件（多卜勒频率低于脉冲重频一半），因此存在速度（多卜勒频率）测量的多值性。其中盲速时的多卜勒频率恰为脉冲重频的整数倍。8-8 解：相消器输出：，带入参数： 13.3V n 0 1 2 3 4 5 6 7 当时，频率响应值最大，此时最大值为20V。8-9 解：对相干振荡器定相的目的是消除磁控管振荡器随机性的相位分量，以便在相位检波过程中保留目标回波中的多卜勒频率。如果本振相邻周期间频率变化值，动目标显示范围075km，脉冲重复周期为：，引起的相消剩余为：。8-10 解： 固定目标对消后残留 运动目标 由于正交双通道处理避免了强固定目标回波造成的连续盲相所以可观测动目标。8-11 解：在参差T条件下，如果目标的多卜勒频率低于多个脉冲重复频率的最小公倍数，则可以分辨运动目标和固定目标；在均匀T条件下，如果目标的多卜勒频率不是脉冲重复频率的整数倍，则可以分辨运动目标和固定目标。8-12 解：设输入相参振荡信号和接收机回波信号分别为：，则，其中，所以8-13 解：由于正交双通道处理的输出分别为： 经过各自的一次相消滤波器后分别为： 8-14 解： |H(jw)| -p -0.72 0 0.72 p w8-15 解：由于体杂波强度正比于雷达的空间分辨力，因此以雷达的杂波强度高于甲雷达：,因此，以雷达需要有比甲雷达高30dB的改善因子才能发现同一目标。8-16 解：8-17 解：由于临界灵敏度时的杂波剩余功率与信号功率相等，因此杂波下的可见度为：8-18 解： 20ms 80KHz多卜勒频率： t 在时出现盲速 667ms 8KHz f0-8KHz f0 f0+8KHz 固定目标 f0-6KHz f0+2KHz f0+10KHz 运动目标有效脉冲数16，采用16点FFT滤波器数量为16，滤波器中心频率分别为：，带宽为0.5KHz，每个滤波器频率特性为：如果将重复频率提高到，若有效脉冲数不变，则信号频谱形状不变，但频率展宽一倍，仍用16点FFT滤波器，中心频率间距和带宽为1KHz；若有效脉冲数也提高到32，则信号频谱形状