雷达原理(第三版)第8章.ppt

8.5 动目标显示雷达的工作质量及质量指标 8.5.1 质量指标 1. 改善因子(I) 改善因子的定义是, 动目标显示系统输出的信号杂波功率比(So/Co)和输入信号杂波功率比(Si/Ci)之比值。 即 (8.5.1) 式中，Si和So为在目标所有可能的径向速度上取平均的信号功率； G为系统对信号的平均功率增益。之所以要取平均, 是因系统对不同的多卜勒频率响应不同, 而目标的多卜勒频率在很大范围内分布之故。 系统的平均功率增益也等于系统输出噪声功率No与输入噪声功率Ni之比, 即系统噪声增益, 故改善因子的定义考虑了杂波衰减和噪声增益两方面的影响。 实际上由相消滤波器输出的杂波剩余是由多种因素引起的, 它可以写成 Co = Co扫描 + Co杂波内部起伏 + Co系统不稳 + … 总的改善因子受各分项改善因子的限制, 其数值总是小于任一分项的改善因子。 各分项改善因子也称为改善因子的限制值。 相消器输出的杂波功率Co习惯上称为杂波剩余, 它由多种因素形成。从性质上可分为两类: 一类是对有一定宽度的梳状谱分量C1(f)(见图8.22)抑制得不彻底而残留的杂波剩余Co1; 另一类是对应于系统不稳定和噪声类均匀谱分量的输出Co2。设均匀分量杂波在相消器输入端的功率为Ni, 则Co2=NiG, G是相消器对信号的平均功率增益。当考虑Co1和Co2时, 改善因子为 (8.5.3) 式中，I1 = G Ci/Co1。式(8.5.3)说明了杂波特性部分的改善因子I1与总改善因子I的关系, 它们与均匀杂波分量在总杂波中所占的比例有关。当Ni/Ci趋于零时, 系统的改善因子I由I1完全决定。当Ni/Ci 一定时，尽量使I1加大。系统I所能达到的极限值为 (8.5.4) 综上所述, 要使动目标显示雷达有好的改善因子, 必须使各个因素的改善因子都较大, 首先是高频部分的稳定性要好, 使得由它而产生的杂波均匀谱分量很小, 同时也注意到其它部分, 特别要提高相消器对杂波梳状谱的改善因子。 各种因素的改善因子要合理配合, 如果其中一个已经很小, 则过分提高其它的指标对系统性能不会有多少好处。 2. 信杂比改善(ISCR) 对于采用多个多卜勒滤波器的杂波滤波系统(例如下面要研究的动目标检测MTD)来说, 每个滤波器的输出均有不同的改善因子。这时最好在每个滤波器所对应的目标多卜勒频率处定义信杂比改善ISCR。ISCR等于滤波器输出端的信杂比(S/C)o与输入端信杂比(S/C)i两者的比值。值得注意的是, 此时信杂比的改善除了改善因子的因素外, 还应乘上多卜勒滤波器相参积累的增益。 3. 杂波中的可见度(SCV)  SCV定义为在给定检测概率和虚警概率条件下, 检测到重叠于杂波上的运动目标时, 杂波功率和目标回波功率的比值。杂波中的可见度用来衡量雷达对于重叠在杂波上运动目标的检测能力。 例如, 杂波中可见度为20 dB时, 说明在杂波比目标回波强20dB(功率大至100倍)的情况下, 雷达可以检测出杂波中运动的目标来。 杂波中可见度与改善因子的关系为 SCV(dB) = I(dB) - V0(dB) 因为SCV是当雷达输出端的功率信杂比等于可见度系数V0时雷达输入端的功率信杂比的数值。例如, 当V0 = 6dB时, 如果改善因子I = 23dB, 则杂波中可见度SCV=23 dB-6 dB = 17 dB 。 杂波中可见度和改善因子都是主要用来说明雷达的信号处理部分对杂波抑制的能力, 但两部杂波中可见度相同的雷达在相同的杂波环境中, 其工作性能可能有大的差别。因为除了信号处理的能力外, 雷达在杂波中检测目标的能力还和其分辨单元大小有关。 雷达工作时的分辨单元为R2θαθβ (1/2) cτ,其中θα和θβ为方位和仰角波束宽度, τ为脉冲宽度, R为体分布杂波距雷达站的距离。在同样杂波环境中, 分辨单元越大, 也就是雷达的分辨能力越低, 这时进入雷达接收机的杂波功率Ci也越强。为了达到观察到目标时所需信号杂波比, 则要求雷达的改善因子或杂波中可见度进一步提高。 8.5.2 影响系统工作质量的因素 1. 由于杂波内部运动和天线扫描而对改善因子I的限制 对于面分布或体分布的杂波, 由于其内部各反射单元之间的相对运动(例如由风吹动的树叶, 飘动的金属丝等), 使其回波的功率谱占有一定的频宽, 其频谱的形状通常具有高斯形(如式(8.4.5)或(8.4.6)所示), 具有单路或双路迟延的非递归式滤波器, 由于只在f=0及f=n