雷达第三章教学课件

1、Propagation Medium：传播媒介 Antenna：天线 Transmitter：发射机 Tracking &Parameter Estimation：跟踪和参数估计 Console ：控制台,Radar Classes（雷达分类） Ground based 地面 Sea based 海面 Airborne 机载 几乎所有的雷达系统都通过大气和地球表面运转,Propagation Effects on Radar Performance传播中对雷达性能的影响, Atmospheric attenuation 大气衰减 Reflection off of Earths surface

2、 从地球表面反射 Over-the-horizon diffraction 超视距衍射 Atmospheric refraction 大气折射 由于环境的关系，雷达波束会衰减，反射和弯曲,Whats in the Soup?传播媒介中有哪些影响参数, Atmospheric parameters vary with altitude 不同海拔高度的大气参数 Air density and humidity 空气密度和湿度 Rain rate 降雨率 Fog/cloud water content 雾/云的含水量 Index of refraction 折射率 Earths surface 地表

3、 Surface material (water vs land) 表面物质（水与土地） Surface roughness (waves, mountains) 表面粗糙度（水波，山） Earths curvature 地球曲率,Atmospheric Attenuation at Sea Level海平面的大气衰减,Radar power absorbed by water vapor and oxygen 水蒸气和氧气吸收雷达能量 Attenuation is a loss of power characterized by L in radar range equation 雷达距离方

4、程中L代表功率 的衰减 高的频率不适合用于远程低空监视,Outline提纲, Atmospheric attenuation 大气衰减 Reflection from the Earths surface 地表反射 Over-the-horizon diffraction 超视距衍射 Atmospheric refraction 大气折射,Attenuation in Rain and Fog雨和雾带来的衰减,高频率时雷达性能是高度依赖天气的,Outline提纲, Atmospheric attenuation 大气衰减 Reflection from the Earths surface 地

5、表反射 Over-the-horizon diffraction 超视距衍射 Atmospheric refraction 大气折射,Interference Basics干扰的基础, Two waves can interfere constructively or destructively 两个波可以建设性或破坏性的干扰 Resulting field strength depends only on relative amplitude 产生的磁场强度只取决于相对振 and phase of the two waves 幅和两个波的相位 Radar voltage can range

6、from 0-2 times single wave 单一波雷达电压范围可以从0 - 2倍 Radar power is proportional to (voltage) 2 for 0-4 times the power 0 - 4倍的功率时雷达功率跟2成正比(电压) Interference operates both on outbound and return trips for 0-16 times the power 干扰工作在输出和返回0-16倍功率,Reflection from the Earths surface results in interference of th

7、e direct radar signal with the signal reflected off of the surface 信号在地面反射，来自地球表面的反射会对雷达信号产生干扰 Surface reflection coefficient ( ) determines relative signal amplitudes Dependent on: surface material, roughness, polarization, frequency Close to 1 for smooth ocean, close to 0 for rough land 表面的反射系数（）确

8、定相关信号振幅 决定于：表面材料，粗糙度，极化，频率 接近1的光滑的海洋，接近0的粗糙的土地 Relative phase determined by path length difference and phase shift on reflection Dependent on: height, range and frequency 通过的路径长度差和反射相移确定的相对相位 决定于：高度，范围和频率,Propagation over a Plane Earth在地球表面的传播,Multipath Alters Radar Detection Range多路径改变雷达探测距离, Multi

9、path causes elevation coverage to be broken up into a lobed structure 多路径导致海拔覆盖被分解成一个分裂的结构 A target located at the maximum of a lobe will be detected as far as twice the free-space detection range 一个目标位于叶将检测到的最大空间探测距离的两倍 At other angles the detection range will be less than free space and in a null

10、no echo signal will be received 在其他角度探测范围将低于自由空间,在一个死角将接受不到回波信号,Multipath is Frequency Dependent多路径是依赖于频率的,扫描密度随雷达频率的增加而增加,Outline提纲, Atmospheric attenuation 大气衰减 Reflection from the Earths surface 地表反射 Over-the-horizon diffraction 超视距衍射 Atmospheric refraction 大气折射,Diffraction衍射, Radar waves are dif

11、fracted around the curved Earth just as ocean waves are bent by an obstacle 雷达波围绕地球曲面的衍射就像海浪是因为障碍物而产生的弯曲 Web references for excellent water wave photographic 网络上关于这类波浪的图片 examples: /wikipedia/commons/b/b5/Water_diffraction.jpg http:/yhspatriot.yorktown.arlington.k12.va.us/c

12、kaldahl/wave.gif The ability of radar to propagate beyond the horizon depends upon frequency and radar height 雷达传播视野之外的能力取决于频率和雷达高度,绕地球传播,干扰区域,切线光束,衍射区,干扰区- 位于视线范围内的雷达线 衍射区域 - 下面的视线雷达线 - 信号被严重削弱,组合的衍射和多径与雷达频率,60分贝L波段损耗 80分贝X波段损耗,L波段,L波段,最低的多叶的绘制,几何地平线,100英尺的海拔高度在60公里,百英尺高度,低空多路径检测：有利于更高的频率 衍射检测： -倾向

13、于较低的频率- 是很难在任何频率,提纲,大气衰减 从地球表面反射 在视距衍射 大气折射,雷达波束的折射,由于减少空气的折射指数，雷达射线向下弯曲,效果是一样的当折射光线从水中射入空气,折射存在的雷达射线 在没有折射下雷达射线,在折射存在雷达地平线,由麻省理工开放图,在折射不存在雷达地平线,地球半径修改导致折射效应,大气折射是代替实际地球半径a，计算中，由等效地球半径ka和 假设直线传播的 4 / 3是一个典型的K值,通过地球大气层的折射天线由于波束弯曲,在Ka等效地球半径表示波束的形状,平均传播被称为“4 / 3地球,异常传播,当K不等于4 / 3 归类为：超折射，次折射和管道 超折射扩展雷达地平线 次折射限制雷达地平线 导入陷阱的雷达能量接近地球表面 4 / 3地球半径的43地球半径 次折射 超折射 的影响,次折射 超折射,4 / 3地球半径,4 / 3地球半径,管道,管道对目标检测的影响,表面无管,发现目标