无线电定位原理与应用 课件 第二章 雷达距离方程

第二章

雷达距离方程2.1雷达基本组成第一章

绪论第二章

雷达距离方程第三章

雷达发射机第四章雷达接收机第五章雷达测距原理第六章雷达测角原理第七章雷达测速原理第八章成像雷达教材

姜义成,张云.无线电定位原理与应用,

电子工业出版社

访问网址：2.参考书：

(1)丁鹭飞.雷达原理，电子工业出版社

教材内容第二章雷达距离方程雷达的基本组成雷达的基本方程信噪比和最小可检测信号雷达截面积及其起伏特性脉冲积累对作用距离的改善系统损耗干扰条件下的雷达距离方程雷达的概念获得目标位置信息（R，α，β）、速度信息和形状信息等？速度测量角度测量距离测量高分辨成像雷达含义：

RADAR(RADAR----RadioDetectionandRanging)Rαβ雷达基本组成+干扰Jamming+杂波Clutter回波=目标信号Signal+噪声Noise思考题思考：雷达距离方程（RadarRangEquation）涉及的一些概念目标特性(TargetProperties):雷达截面积RCS雷达性能(RadarCharacteristics)发射功率、天线孔径等作用距离Range，distancebetweenTargetandRadar传输特性AtmosphereAttenuation天线波束形状损耗、射频传输损耗第二章

雷达距离方程2.2雷达基本方程第一章

绪论第二章

雷达距离方程第三章

雷达发射机第四章雷达接收机第五章雷达测距原理第六章雷达测角原理第七章雷达测速原理第八章成像雷达教材

姜义成,张云.无线电定位原理与应用,

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教材内容第二章雷达距离方程雷达的基本组成雷达的基本方程信噪比和最小可检测信号雷达截面积及其起伏特性脉冲积累对作用距离的改善雷达基本方程理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达发射机功率为Pt雷达基本方程理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程R雷达发射机功率为：Pt=PeaktransmitterPowerR=distancefromradar雷达基本方程R当各向均匀辐射的天线发射时,距雷达R远处任一点功率密度理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程考虑天线增益G距雷达R处目标所照射到的功率密度为R理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程被目标截获入射功率后再次辐射回雷达,雷达处回波信号功率密度R雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处功率的大小，它可以表示目标被雷达“看见”的尺寸理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达截面积（RCS）雷达基本方程R理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程16R由天线理论知道，天线增益和有效面积之间有以下关系理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程雷达方程的两种基本形式，表示作用距离和雷达参数以及目标特性间的关系理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程请重新梳理：雷达距离方程（RadarRangEquation）互动理解：雷达距离方程（RadarRangEquation）雷达基本方程考虑天线增益G距雷达R处目标所照射到的功率密度为天线增益G表示相对于各向同性天线,实际天线在辐射方向上功率增加的倍数理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程设雷达发射机功率为Pt,当用各向均匀辐射的天线发射时,距雷达R远处任一点的功率密度雷达基本方程被目标截获入射功率后再次辐射回雷达,在雷达处的回波信号功率密度雷达收到的回波功率Pr为雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处功率的大小，它可以表示目标被雷达“看见”的尺寸理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程根据接收机信号检测理论当时

，雷达才能可靠地发现目标当时

，雷达发现目标的距离Rmax当时

，雷达不能检测目标理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程当接收到的回波功率Pr等于最小可检测信号Smin时,雷达达到其最大作用距离Rmax,超过这个距离后,就不能有效地检测到目标最小可检测信号（接收机灵敏度）噪声系数最小可检测信噪比理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程考虑到衰减的雷达方程：

雷达基本方程加深理解：雷达距离方程（RadarRangEquation）雷达基本方程1、 ——与发射机输出脉冲功率的四次方根成正比2、——与接收机灵敏度的四次方根成反比3、或——与天线增益或有效接收面积的平方根成正比加深理解：雷达距离方程（RadarRangEquation）雷达基本方程（1）雷达截面积的含义（2）接收机噪声系数（3）接收机灵敏度雷达距离方程中的专有名词？理想、无损耗、自由空间传播的单基地雷达方程雷达基本方程雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处功率的大小，它可以表示目标被雷达“看见”的尺寸隐形飞机为什么能“隐形”？雷达截面积（RCS）雷达基本方程S1为照射的功率密度，则有雷达截面积（RCS）为描述目标的后向散射特性，在雷达方程的推导中使用了雷达截面积的概念。设P2为目标散射的总功率图片来自于MIT林肯实验室雷达基本方程雷达接收点处，单位立体角内的散射功率在远场条件下目标处每单位入射功率密度在接收机处每单位立体角内产生反射功率×雷达截面积（RCS）S1为照射的功率密度，则有为描述目标的后向散射特性，在雷达方程的推导中使用了雷达截面积的概念。设P2为目标散射的总功率雷达基本方程接收机噪声系数Fn接收机功率增益雷达基本方程接收机灵敏度输入信号功率为识别系数M???课后思考思考一下雷达接收机接收到的回波幅度（或能量）与哪些因素有关？知识小结雷达雷达显示器天馈系统发射机接收机信号处理机显控系统雷达组成雷达基本方程思考题下一堂课内容：第二章雷达距离方程预习知识点：（1）什么是雷达目标门限检测法、最小可检测信号（2）雷达的检测性能和信噪比的关系（3）最小可检测信号的含义（4）积累的作用（5）相参积累和非相参积累的区别1.脉冲体制雷达为什么要积累多个脉冲的回波信号？第二章

雷达距离方程2.3信噪比和最小可检测信号第一章

绪论第二章

雷达距离方程第三章

雷达发射机第四章雷达接收机第五章雷达测距原理第六章雷达测角原理第七章雷达测速原理第八章成像雷达教材

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(1)丁鹭飞.雷达原理，电子工业出版社教材内容第二章雷达距离方程雷达的基本组成雷达的基本方程信噪比和最小可检测信号雷达截面积及其起伏特性脉冲积累对作用距离的改善课前思考预习知识点：（1）什么是雷达目标门限检测法、最小可检测信号（2）雷达的检测性能和信噪比的关系（3）最小可检测信号的含义（4）积累的作用（5）相参积累和非相参积累的区别1.脉冲体制雷达为什么积累多个脉冲的回波信号？课前回顾雷达距离方程（理想、无损耗、自由空间传播）课前回顾雷达基本组成信噪比和最小可检测信号典型雷达的信号处理过程：

匹配滤波的概念：时域冲激响为，其频域函数形为

接收机噪声系数FnFn物理意义：由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出端信噪比相对于输入端信噪比变坏的倍数。信噪比和最小可检测信号最小可检测信号(接收机灵敏度):输入信号功率为：识别系数M信噪比和最小可检测信号门限检测接收机噪声通常为宽频带高斯噪声，雷达信号检测能力受到与信号能量谱占有相同频带的噪声能量的限制。由于噪声的起伏特性，信号检测是一个统计问题。接收信号检测框图

门限检测

检测门限的设定直接影响目标的检测性能：会出现两个错误率：可能出现以下四种情况：

怕漏警：减少VT，Pfa则增大；怕虚警：增大VT，Pla则增大检测性能和信噪比

检测性能和信噪比当虚警概率一定时，发现概率与信噪比成正比，要提高发现概率，可增加信噪比；当信噪比一定时，发现概率与虚警概率成正比，发现概率增加时，虚警概率增加；发现概率减小时，虚警概率减小。

检测性能和信噪比

第二章

雷达距离方程2.3雷达基本方程第一章

绪论第二章

雷达距离方程第三章

雷达发射机第四章雷达接收机第五章雷达测距原理第六章雷达测角原理第七章雷达测速原理第八章成像雷达教材

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(1)丁鹭飞.雷达原理，电子工业出版社教材内容第二章雷达距离方程雷达的基本组成雷达的基本方程信噪比和最小可检测信号雷达截面积及其起伏特性脉冲积累对作用距离的改善雷达截面积（RCS）P2为目标散射的总功率，S1为照射的功率密度，则有图片来自于MIT林肯实验室

雷达截面积σ来表示被目标截获入射功率后再次辐射回雷达处功率的大小，它可以表示目标被雷达“看见”的尺寸目标的后向散射特性与4个因素有关，包括目标本身性能、视角、极化和入射波波长。其中与波长的关系最大，常以相对于波长的目标尺寸对目标进行分类。

雷达截面积及其起伏特性思考一下为什么降低雷达工作频率可减小云雨回波的影响，而又不会明显减小雷达目标的截面积？雷达截面积及其起伏特性简单形状目标的雷达截面积雷达截面积及其起伏特性复杂目标的雷达截面积雷达截面积及其起伏特性目标起伏特性要正确地描述雷达截面积起伏，必须知道它的概率密度函数和相关函数。1.施威林(Swerling)目标模型表示目标起伏的流行方法是PeterSwerling给出的Swerling模型。目标起伏分为四种类型：有两种不同的概率密度函数，同时又有两种不同的相关情况。一种是在天线一次扫描期间回波起伏是完全相关的，而扫描至扫描间完全不相关，称为慢起伏目标；另一种是回波起伏在脉冲与脉冲之间是完全不相关的，称为快起伏目标。（1）SwerlingI型，慢起伏，瑞利分布（2）SwerlingII型，快起伏，瑞利分布（3）SwerlingIII型，慢起伏（4）SwerlingⅣ型，快起伏雷达截面积及其起伏特性第二章

雷达距离方程2.2雷达基本方程第一章

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雷达距离方程第三章

雷达发射机第四章雷达接收机第五章雷达测距原理第六章雷达测角原理第七章雷达测速原理第八章成像雷达教材

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(1)丁鹭飞.雷达原理，电子工业出版社教材内容第二章雷达距离方程雷达的基本组成雷达的基本方程信噪比和最小可检测信号雷达截面积及其起伏特性脉冲积累对作用距离的改善脉冲积累对作用距离的改善1.相参积累：积累可以在包络检波前完成，称为检波前积累或中频积累。中频积累要求信号间有严格的相位关系，即信号是相参的，所以又称为相参积累。2.非相参积累：积累在包络检波器之后进行，称之为检波后积累或视频积累。由于信号在包络检波后只保留幅度信息而丢失了相位信息，因而检波后积累就不需要信号间有严格的相位关系，因此又称为非相参积累将N个等幅相参中频脉冲信号进行相参积累，可以使信噪比提高