雷达原理课件

1、雷达原理，1雷达配置和测量原理2雷达新技术3雷达主要指标4雷达的信号形式5雷达类型6建议的雷达测试解决方案，1雷达配置和测量原理，雷达是Radio Detection and Ranging的缩写，意思是“无线检测和距离测量”，即用无线方法发现和测量目标现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方向和高度，还测量目标速度，并从目标回声获取目标的详细信息。1.1雷达配置、雷达的简单配置框、雷达的主要配置框、雷达主要由天线、发射器、接收器、信号处理和显示设备组成，基本配置框如图1所示。通常，雷达工作频率范围为2MHz35GHz，其中超视距雷达工作频率为230MHz，工作频率为1001000MHz范围，工

2、作频率通常为14GHz范围，工作频率通常为中程雷达，工作频率为4GHz或更高。一般是短距离雷达。老式雷达发射波形很简单。通常是脉冲宽度为T、重复频率为T的高频脉冲串。天线采用机器天线，接收信号处理很简单。这种雷达的问题是抗干扰能力很差，不能在复杂的环境中使用。随着航空航天技术的快速发展，飞机、导弹、人造卫星、航天器等以雷达为检测和控制手段，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨率和多用途的测量要求。新一代雷达大大改进了雷达现有的技术。其中，应测试频率突变和线性相位信号、编码低截获概率雷达技术、动态目标指示和脉冲雷达频率段、1)目标倾斜距离测量、脉冲雷达接收时域波形、1.2雷达测量原理、脉冲雷达接收

3、时域波形、连续波雷达频域波形、雷达系统测试中从雷达到目标的距离和目标速度。雷达到目标的距离由电磁波从发射到接收所需的时间确定，雷达接收波形如图3所示。雷达到达目标的距离R是R0.5ctr表达式(2)中c=3108m/s，tr是往返传播时间，2)目标角度位置的测量，目标角度表示方位角或高度。这两个角的位置基本上是利用天线的方向实现的。雷达天线将电磁能量聚集在窄波中，当天线瞄准目标时回波信号最强。回波的角度位置也可以通过测量两个分离接收天线接收信号的相位差来确定。1)目标倾斜距离测量，3)目标尺寸和形状，如果雷达测量的分辨率足够高，则可以提供目标尺寸测量。雷达和目标进行相对运动时，可以利用多普勒效

4、应切线距离维度的分辨率。此外，通过比较对象对徐璐其他极化波的散射场，可以测量目标形状的不对称性。复杂目标的反向振幅随时间变化，可以通过频谱分析检测到，此信息为目标识别提供了适当的基础。4)由于相对速度测量、多普勒效应，从移动目标反射的回波信号频率与发射信号频率相比，添加了多普勒频偏组件。上图是多普勒雷达回波信号谱。测量回波信号的多普勒频移，在目标速度信息VR:VR 0.5 FD/style(3)中，FD是多普勒频移，可以获得雷达信号波长。目标面对雷达飞行多普勒频率为正，目标背对雷达飞行时多普勒频率为负。UHF波段FD的多普勒频率在10Hz100Hz范围内，HF波段多普勒频率为1Hz10Hz，我

5、们可以估计UHF波段多普勒雷达频率准确度约为108109，HF波段多普勒雷达频率准确度约为107108。AWG需要外部信号。多普勒雷达回波信号谱，1.3雷达探测能力基本雷达方程雷达能在多远的距离发现目标，由雷达方程回答。雷达方程将雷达作用距离和雷达发射、接收、天线、环境等因素连接起来。雷达能检测到的最远距离Rmax包括：Rmax(PtGAe/(162Smin)1/4式Pt是发射器功率，G是天线增益，Ae是天线有效接收区域，雷达回波功率横截面积，Smin是雷达最小可检测信号。雷达方程能准确反映雷达参数对探测能力的影响程度，不能充分反映实际雷达的性能。因为影响作用距离的很多环境和实际因素不包含在方

6、程式中。飞机、导弹、人造卫星、航天器等以雷达为检测和控制手段，对雷达提出了高精度、远距离、高分辨率和多用途的测量要求。新一代雷达大大改进了雷达现有的技术。主要体现在锁相技术和高精度振荡器上。频率敏捷性和线性相位；低截获概率雷达技术采用编码扩频；动态目标显示和脉冲多普勒技术；电扫描和相控阵列；数字信号处理和高速信号处理芯片；超高速集成电路和专用集成电路。2雷达新技术，一般雷达测试除了频率、功率、相位噪声、噪声系数等一般测试外，仅在低水平进行射频、微波部件测试的同时，提供用于测试的雷达信号形式是非常简单的，不符合复杂的雷达信号测试要求。更重要的是，雷达在实际工作过程中接收的信号不是纯粹的发射回波，

7、而是各种杂波和多普勒效应，特别是地形复杂或海面多样的情况下，接收器需要检测的物体的回波要大得多。所有这些目前没有产生雷达接收器接收的实际波形的通用测量装置。(阿尔伯特爱因斯坦、Northern Exposure(美国电视剧)、Northern Exposure(美国电视剧)因此，每个雷达开发单位投入大量人力和物力开发各种雷达模拟器，但这些模拟器往往受多种设计要素的影响，但只是实际雷达波形的简化，典型的应用这样，在雷达开发和使用过程中就不能及时发现问题和隐患。因此，需要找到在实际环境下模拟雷达信号的新方法。Tektronix上的AWG、WCA、TDS8000和TLA是解决此问题的有利工具。3.1

8、雷达主要战术技术指标观察空域观察时间和数据速度测量准确度分辨率抗干扰能力观察和跟踪的目标数数据的入站和传输能力工作可靠性和可服务的工作环境条件核爆和反轰炸能力机动性能，3雷达主要指标，天馈性能雷达信号形式发射机性能测量方程雷达信号处理雷达数据处理能力，3.2雷达主要技术指标，工作频率输出功率发射机效率信号稳定性或频谱纯度， 3.3雷达发射机主要指标、灵敏度工作频带宽度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、3.4雷达接收机主要指标、雷达信号脉冲格式可分为连续波雷达和脉冲雷达，大部分雷达为脉冲，根据徐璐其他信号调制格式可分为多普勒雷达、脉冲压缩雷达、频率快变雷达等。 根据信号

9、的瞬时带宽，雷达可以分为窄带雷达和宽带雷达。4雷达的信号形式、4.1雷达调制、雷达的一般信号形式、4.2雷达发射波形、简单脉冲雷达信号时域波形、简单脉冲雷达信号谱、雷达信号谱、其他参数谱、脉冲压缩雷达波形、典型的C波段本振相位噪声、伯克码具有非常尖锐的自相关性，在雷达中非常广泛。，降压编码型，各种雷达波形，降压编码相关特性，5雷达类型，5.1雷达分类，军用雷达按角色分类，雷达按调制制式分类和核心指标分类。CW雷达：相位噪声、收发隔离、灵敏度/动态范围FMCW雷达：相位噪声、隔离调制线性简单脉冲雷达：测量分辨率、更高的收发隔离脉冲多普勒雷达：相位噪声、峰值功率、PRF、噪声系数、I/Q通道匹配、

10、add脉冲即使是机载警报雷达，探测距离也只有300400公里。此外，隐形飞机的隐形设计，很难探测普通雷达。天波超视距雷达以628MHz运行，探测距离一般为10003500公里。部族超视距雷达的工作频率为312MHz，探测距离一般为300400公里。短波信号传播原理、超视距雷达探测隐形飞机的原理是因为飞机大小与超视距雷达的波长相似，所以能产生共振，放大信号，容易检测。另外，隐身飞机的电波吸收材料主要在高频段发挥作用。超视距雷达工作原理、5.3复杂的实际接收环境雷达回波、探测低空目标时，雷达只能接收强/海面反射的背景噪声。为了探测巡航导弹和雷达截面面积较小的飞行目标，需要对雷达要求高杂波可见性。杂

11、波可见性是描述脉冲多普勒雷达或移动目标指示雷达地面杂波目标能力的质量系数。复杂的回波信号谱，地面雷达以固定的大地为雷达平台，地面物体相对于雷达不运动，地面反射回波没有多普勒频率偏移，只有在信号中心频率附近才有小幅度。机载雷达平台正在运动，原先不移动的物体的回声产生多普勒频率偏移。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视剧)，因此，分辨“运动”的图片和“运动”的对象比地面雷达困难得多。下图所示的复杂回波信号频谱对雷达性能测试更有意义。多用途信号谱，5.4雷达新技术开发，在更大的空域范围内观察各种目标的能力。减少雷达横截面面积提高1030dB的隐身目标能力，提高雷达在恶劣环

12、境下工作的可靠性/效率和生存能力。提高雷达测量的分辨率和精度，以适应具有准确打击能力的各种作战平台的发展要求。执行目标分类、标识和标识目标属性。对地面(海面)和空中移动目标进行高分辨率成像。多台雷达组网、雷达信息进入各种C3I系统及作战平台的综合能力。在军事需求方面，对下一代雷达的重点要求如下。雷达频率的扩大。工作频率是毫米波/红外/激光雷达方向，低端是VHF/UHF和HF频带。雷达目标识别。根据雷达观测数据和从雷达回波中提取的目标信息对目标进行分类/识别，识别目标属性，区分真假目标。雷达成像技术。利用大瞬时带宽实现目标的高分辨率一维成像，同时使用合成孔径雷达(SAR)和逆合成孔径雷达(ISA

13、R)相控阵列天线技术。与相控阵天线相关的发射/接收组件、数字波束形成技术、数字信号处理技术、自适应波束形成技术、高级信号处理和数据处理技术、雷达新技术不断发展，以满足军事需求的增长。主要成果包括：6提出的雷达测试解决方案，6.1 TDS8000和TDS7000测频时域测量中心频率瞬时功耗占用带宽PRI/PRF(脉冲重复频率)寄生和谐波PRI抖动阻断比刑警测量优点：通用工具的大带宽易于使用。注意：频率混淆动态范围频率回应存储深度FFT分析抖动分析：连接图如下：TDS8000与Agilent86100的比较、用于信号模拟(有点)的6.2 AWG、用于矢量分析的6.3 WCA、LFM矢量、CW调制图形、6.4 DSP硬件和软件调试(逻辑分析器)TI公司DSP单磁盘速度、新产品发布多/多，国内