雷达原理(第三版)第5章总结.ppt

5.5.3 叠加损失(Collapsing Loss) 产生叠加损失可能有以下几种场合: 在失掉距离信息的显示器(如方位-仰角显示器)上, 如果不采用距离门选通, 则在同一方位仰角上所有距离单元的噪声脉冲必然要参加有信号单元上的“信号加噪声”脉冲一起积累; 某些三坐标雷达, 采用单个平面位置显示器显示同方位所有仰角上的目标, 往往只有一路有信号, 其余各路是单纯的噪声; 如果接收机视频带宽较窄, 通过视放后的脉冲将展宽, 结果在有信号距离单元上的“信号加噪声”就要和邻近距离单元上展宽后的噪声脉冲相叠加, 等等。这些情况都会产生叠加损失。 马卡姆(Marcum)计算了在平方律检波条件下的叠加损失。 他证明,当m个信噪比为(S/N)m的“信号加噪声”脉冲和n个噪声脉冲一起积累时, 可以等效为(m+n)个“信号加噪声”的脉冲积累, 但每个脉冲的信号噪声比为m/m+n(S/N)m。这时, 叠加损失可表示为 (5.5.2) 式中, (S/N)m,n是当n个额外噪声参与m个“信号加噪声”脉冲积累时, 检测所需的每个脉冲的信噪比; (S/N)m是没有额外噪声, m个“信号加噪声”积累时, 检测所需的每一个脉冲信噪比。 定义重叠比 (5.5.3) 用检测因子Do来表述叠加损失时, 由于m个“信号加噪声”的脉冲积累后, (S/N)m=D0(m), 而m个“信号加噪声”与n个噪声积累可等效为(m+n)个脉冲积累, 但每个脉冲的信噪比降为1/ρ, 因此所需的检测因子(输入信噪比)为ρDo(ρm)。Do(m)和Do(ρm)可以查有关曲线得到。叠加损失LC用分贝表示时可得下式: (5.5.4) 上面的结果是在平方律检波的条件下得到的, 有人已证明在线性检波时, 叠加损失要更大一些, 只有当信号脉冲积累数m增加时, 两者的差别才减小。 5.5.4 设备不完善的损失 从雷达方程可以看出, 作用距离与发射功率、 接收机噪声系数等雷达设备的参数均有直接关系。  发射机中所用发射管的参数不尽相同, 发射管在波段范围内也有不同的输出功率, 管子使用时间的长短也会影响其输出功率, 这些因素随着应用情况变化, 一般缺乏足够的根据来估计其损失因素, 通常用2 dB的数量来近似其损失。  接收系统中, 工作频带范围内噪声系数值也会发生变化, 如果引入雷达方程的是最好的值, 则在其它频率工作时应引入适当的损失。此外，接收机的频率响应如和发射信号不匹配, 也会引起失配损失。已经知道在白高斯噪声作用上, 匹配滤波器是雷达信号的最佳线性处理器, 它可以给出最大的信号噪声比, 并且这个峰值信号噪声比等于接收信号的能量E的二倍比输入单边噪声功率谱密度N0, 即 实际接收机不可能达到匹配滤波器输出的信噪比, 它只能接近这个数值, 因此，实际接收机比理想的匹配接收机要引入一个失配损失, 这个损失的大小与采用的信号形式、接收机滤波特性有关。 在第三章表3.4中列出了各种简单形状脉冲信号的准匹配滤波器引起的失配损失, 典型的数据不到1 dB。 表中列出的失配损失是在最佳带宽之下计算的。雷达最佳带宽在典型的简单脉冲雷达中一般认为是Bτ=1.37。但实际上雷达并不一定采用最佳带宽工作, 这是因为考虑到频率系统的不稳定性或在跟踪雷达中为了提高雷达的精度往往中频带宽比最佳带宽宽许多的缘故。接收机带宽采用非最佳带宽时信噪比损失更大, 但系统试验表明, Bτ最佳值适应范围是很宽的, 当带宽比最佳值大 1 倍, 或小一半时附加衰减不超过1 dB。 5.5.5 其它损失 到目前为止, 我们已经将自由空间的雷达方程式(5.2.7)中各项主要参数作了必要的讨论。公式中，Pt(发射机功率)、Gt(天线增益)、λ(工作波长)、Bn(接收机噪声带宽)、Fn(接收机噪声系数)等参数在估算作用距离时均为已知值; σ为目标散射截面积, 可根据战术应用上拟定的目标来确定, 在方程中先用其平均值σ代入, 而后再计算其起伏损失; CB和损失L值可根据雷达设备的具体情况估算或查表; 检测因子Do值和所要求的检测质量(Pd、Pfa)、积累脉冲数及积累方式(相参或非相参)、目标起伏特性等因素有关, 可根据具体的条件计算或查找对应的曲线(例如图5.9、5.10、5.16等)找到所需的检测因子Do(m)值。考虑了这些因素后, 按雷达方程(5.2.7)式即可估算出雷达在自由空间时的最大作用距离。 5.6 传播过程中各种因素的影响 5.6.1 大气传播影响 1.大气衰减 图 5.17 大气衰减曲线 图 5.18 双程大气衰减曲线 (a) 仰角0°时; (