雷达原理复习总结

雷达原理综述第一章(要点)1、雷达的基本概念雷达概念：雷达的音译，无线电探测和测距的缩写。无线电探测和测距，无线电定位。雷达任务：利用电磁波从目标的反射来寻找目标并定位目标，是电磁波的传感器和探测工具，可以主动、实时、远距离、全天候、全天时地获取目标信息。从雷达回波中能提取出什么有用的信息，用什么方法？雷达到目标的倾斜距离R :直线距离OP水平面上方位角:目标倾斜距离r的投影OB与水平面上某个起始方向(正北、正南或其他参考方向)之间的角度。仰角:倾斜距离r与其在垂直面水平面上的投影ob之间的角度，有时也称为倾斜角或高低角。2.目标距离的测量测量原理其中r是从目标到雷达的单向距离，即电磁波和雷达之间的时间间隔，c是电磁波的传播速度(=3108米/秒)距离测量的分辨率两个目标在距离方向上的最小可分辨距离r=c2最大明确距离3.目标角度的测量方位分辨率取决于哪些因素4.雷达的基本组成雷达的主要部分是什么，每个部分的功能是什么同步设备：整个雷达运行的频率和时间标准。发射器：产生高功率射频脉冲。收发器开关：是发送和接收公共天线所必需的，以完成天线之间的切换以及发送器和接收器之间的通信。天线：将发射的信号引导并辐射到太空，并接收目标回波。接收器：放大回波信号，并在检测后将其用于目标检测、显示或其他雷达信号处理。显示：显示目标回波，指示目标位置。天线控制(伺服)装置：控制天线波束在空间扫描。电源第二章1.雷达发射机的任务为雷达提供调制载波的大功率射频信号，由天线通过馈线和收发开关辐射。2.雷达发射机的主要质量指标工作频率或频带、输出功率、总效率、信号形式、信号稳定性3.雷达发射机的分类单级振荡型、主振荡放大型4.单级振荡器和主振荡器放大器发射机产生信号的原理及其各自的优缺点单级振荡类型：脉冲调制器：在触发脉冲信号的激励下，产生脉宽为的脉冲信号。优点：简单、廉价、高效；缺点：难以产生复杂的调制，频率稳定性差，脉冲间不相干；主振动放大类型：固体微波源：高稳定性的连续波振荡器。优点：波形复杂，稳定性高，处理连贯缺点：复杂而昂贵的系统第三章(要点)1.接收器的基本概念接收者的任务天线接收到的微弱高频信号是从伴随的噪声和干扰中经过适当的滤波、放大和检测后，发送到显示器、信号处理器或由计算机控制的雷达终端设备。超外差接收机概念所接收的信号与本地振荡电路的振荡频率混合，以获得中频信号，这被称为外差接收。产生的中频信号被中频放大器放大，称为超外差。检测中频信号以获得视频信号。接收器的主要组件接收机的主要质量指标灵敏度最小，接收机工作带宽，动态范围，中频选择和滤波特性，工作稳定性和频率稳定性，抗干扰能力，微电子和模块化结构2.接收器的噪声系数(强调)噪声系数和噪声温度的定义噪声系数：接收器输入端的信噪比与输出端的信噪比之比。实际接收机输出的额定噪声功率与“理想接收机”输出的额定噪声功率之比。噪声温度：温度te简称为“等效噪声温度”或“噪声温度”，然后接收器变成“理想接收器”其中，Si为输入额定信号功率；Ni为输入额定噪声功率(Ni=kT0bn)；输出额定信号功率也是如此；否是输出额定噪声功率。噪声温度NA=kTABn3.匹配滤波在高斯白噪声背景下，最大化输出信噪比的最佳滤波器是匹配滤波器。4.自动增益控制模式自动增益控制跟踪雷达获得归一化的角度误差信号。瞬时自动增益控制防止等幅波干扰、宽脉冲干扰和低频调幅波干扰造成中频放大器过载。短程增益控制防止近程杂波干扰造成中频放大器过载。第四章1.雷达终端显示的任务雷达终端显示器用于显示雷达获得的目标信息和情报，包括目标的位置和运动、目标的各种特征参数等。2.显示器的主要类型距离显示、平板显示、高度显示、情况显示和集成显示、光栅扫描显示3.距离显示和平面位置指示器(理解)距离显示是一维空间显示，显示目标的倾斜坐标。目标回波的大小由荧光屏上光点偏转的大小来表示。属于偏转调制显示器。平板显示器是二维显示器，显示目标倾斜距离和方位角的两个坐标。目标的坐标由平面上的亮点位置表示，属于亮度调制显示。第五章(要点)1.雷达方程公式雷达方程中的不确定性(1)设备的实际损耗和环境因素(2)目标的雷达截面最小可检测信号功率Smin最大作用距离与各种因素的关系2.临界信号临界信号阈值检测纽曼-皮尔逊准则：在给定的信噪比下，满足一定的虚警概率，最大化检测概率。发现概率、虚警概率与阈值水平的关系1.当虚警概率(阈值)不变时，信噪比越大，发现的概率越大。2.当信噪比不变时，虚警概率越低，检测概率越低；虚警概率越大，发现概率越大。3.当检测概率为50%时，相应的信噪比仍然很高。信噪比对发现概率有很大影响。5.当检测概率高时，检测所需的信噪比对虚警时间的依赖性不敏感。3.脉冲积累对信噪比的影响检测前累积(相干累积):m个等幅相干脉冲的累积可将信噪比提高m倍。检测后累积(非相干累积、视频累积):M个等幅脉冲累积可将信噪比提高M-M1/2。4.目标的雷达截面积雷达截面积与这些因素有关与波长有什么关系雷达散射截面模型(分类基础)第六章1.目标距离测量的方法有哪些脉冲测距和调频测距2.脉冲测距手动测距(早期雷达):基于扫描范围和显示屏上回波脉冲位置的直接测距。自动测距(现代雷达):电子设备用于自动测量和读取回波到达的延迟时间。类似于入场设备的距离坐标。3.解决距离模糊的方法有哪些？4.自动距离跟踪电子运动指数自动跟踪目标回波，并连续给出目标距离数据。整个自动测距系统应包括三个相互关联的部分：目标搜索、捕获和自动跟踪。第七章1.角度测量的物理基础无线电波的线性传播，天线的方向性2.角度测量方法掌握角度测量的种类，了解各种角度测量方法的基本原理。振幅法利用天线接收的回波信号的幅度值最大信号法：接收回波最强的方向为目标方向等信号法：两个部分重叠的相同光束用于角度测量，目标的方向和角度偏离等信号轴a天线系统很复杂。机械扫描：简单，机械运动惯性大。扫描速度不高4.相位扫描法的特点如何解决栅瓣问题波束宽度的特征是什么？随着扫描角度的增加，波束扩大，天线增益降低。同相馈电阵列天线的有效长度Nd cos 0比法线方向减小。第八章1.多普勒频率的概念定义：当发射器和接收器之间存在相对径向移动时，接收信号频率将会改变。窄带信号的多普勒效应。多普勒频率特性：在音频范围内，正负取决于目标是靠近还是远离雷达。多普勒频率： fd=fr-ft采用拍频法提取。2、盲速、频闪当雷达处于脉冲操作时，会出现盲速和频闪。盲速：目标具有一定的径向速度，但如果其回波信号被相位检测并作为一系列等幅脉冲输出，即与固定目标回波相同，则目标速度变为盲速。频闪：鉴相器输出的回波信号的包络调制频率不再与目标的径向速度成正比，这将导致速度模糊。3.运动目标显示雷达的工作原理静止目标抵消原理参考电压(或相位参考电压)被施加到相位检测器的输入端。电压应与发射信号的频率一致，并保持发射信号的初始相位，并在接收信号的整个周期内持续存在。回波信号与参考电压同相比较，视频脉冲从鉴相器输出。固定目标有恒幅脉冲序列，运动目标有调幅脉冲序列。在发送到终端(显示器或数据处理系统)之前，需要使用消除设备或杂波滤波器来消除固定的杂波并保存运动目标信息。4.运动目标显示雷达的改进因素(定义)提高因素由运动目标显示系统输出的信号杂波的输出功率比与输入信号杂波功率比之比。家庭作业问题第一章1、为了获得100公里的最大明确距离，雷达的脉冲重复频率是多少？当目标处于最大明确距离时，雷达信号的往返时间有多长？如果雷达的脉冲宽度是1.5微秒，在距离坐标中脉冲能量在空间的范围是多少？如果要用1.5微秒的脉冲宽度完全区分两个同等大小的目标，它们必须相距多远？这台雷达的占空比是多少？2.安装在汽车上的雷达用来确定汽车正前方行驶的距离。该雷达的工作频率为10G，脉冲宽度为10ns(1ns=1000us)，最大工作距离为150米。与150米的最大明确距离相对应的脉冲重复频率是多少？距离分辨率是多少？如果天线波束宽度为6度，150米距离上的横向距离(方位角)分辨率是多少？(d)如果天线增益G=30dB，并且最小可检测信号为5 * 10 (-13) W，则在150米距离内检测雷达截面积为10m2的目标所需的发射功率是多少？第二章1.雷达发射机的分类和主要技术参数是什么？2.为什么机载多普勒雷达必须使用主振荡放大器发射机？3.在雷达系统中使用固态发射机的特点是什么？第三章1.接收机的带宽为Bn=500千赫，增益为20分贝，噪声系数为3分贝。接收器内部噪声在输出端的额定功率N是多少？接收器的等效噪声温度Te是多少？(k=1.38*10(-23) J/K，T0=290K)2.接收机的线性部分由传输线、变频器和中频放大器组成。前两部分的额定功率增益分别为G1=0.82和G2=0.2，后两部分的噪声系数分别为F2=6和F3=3。试着找出总噪声系数。第五章1.雷达带宽B=50千赫，平均虚警时间为10分钟，该雷达的虚警概率是多少？假警报的总数是多少？2.众所周知，某雷达的主要参数是：5MW的发射