HotZ-雷达原理与系统-第一章 绪论part2资料.ppt

雷 达 原 理 第一章 绪论 §1.1.1 雷达回波中的可用信息 雷达回波中的可用信息 距离和空间角度 目标位置变化（时间变化规律） 目标尺寸和形状（分辨率） 目标形状的对称性（极化） 表面粗糙度及介电特性 雷达坐标系 α β 球（极）坐标系 斜距R，雷达到目标的直线距离 方位角α，目标斜距R在水平面上的投影OB与某起始方向（参考方向）在水平面上的夹角 仰角β，目标斜距R与其在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角 圆柱坐标系 水平距离D，方位角α，高度 H D = R cos β； H = R sin β ； α = α α 雷达的基本工作原理 单基地脉冲雷达 收发开关 天线 大气 目标反射 大气 天线 收发开关 发射机 接收机 电信号 电磁波 回波 测距 tr C ：光速， 利用发射信号回波时延求得 例：一单基地脉冲雷达目标回波时延为1μs，求目标离雷达的距离。 解：由公式 代入参数可得 常见时延与距离： 1μs－－0.15km， 6.67μs－－1km， 12.3μs－－1.852km（1海里）， 10μs－－1.5km， 100μs－－15km， 1ms－－150km， 测距精度与发射信号（时宽）带宽（或处理后脉冲宽度）有关，脉冲越窄、性能越好 测角 利用天线方向性实现 目标角位置：方位角α 仰角β α 接收回波最强时的天线波束指向 天线尺寸增加，波束变窄，测角精度和角分辨力提高 角位置还可以利用两个分离接收天线收到信号的相位差来决定 2π弧度＝360°＝6000密位，1密位＝0.06 ° 测速 利用回波多普勒频移测相对速度 v fd ：多普勒频移（Hz） vr ：雷达与目标之间的径向速度（m/s） λ：载波波长（m） 当目标向着雷达运动时， 0 vr ，回波载频提高；反之0 vr ，回波载频降低。 径向速度也可用距离的变化率来求得 目标的尺寸和形状 利用足够高的分辨力获得 距离分辨力： 角分辨力： τ：脉冲宽度 B：信号带宽 β0：天线半功率宽度 λ：信号波长 D：天线孔径 常用提高切向维分辨力的方法： 当雷达和目标间有相对运动时出现fd，利用多普勒频域的分辨力来获得切向维的分辨力。 典型应用：SAR、ISAR 习题 已知脉冲雷达中心频率f0＝3000MHz，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000μs，回波信号的频率为3000.01MHz，目标运动方向与目标所在方向的夹角60°，求目标距离、径向速度与线速度。 v §1.1.2雷达探测能力→基本雷达方程 距离R 处任一点处的雷达发射信号 功率密度： 考虑到定向天线增益G： 以目标为圆心，雷达处散射的功率密度： 雷达收到功率： 最大测量距离： 当接收功率为接收机最小检测功率Smin时： 雷达天线接收面积 战术参数：与战术使用有关的参数 技术参数：为保证战术参数分配到雷达各组成部分的技术指标 §1.1.3雷达的战术和技术参数 战术参数通常包括： 威力范围、威力范围内的多目标探测能力、精度（测量值与真实值之间的最小误差）、分辨能力（所能区分的最小目标空间范数值）、体积、重量、尺寸、无故障工作时间、故障恢复时间等等。 技术参数通常包括： 雷达天线、发射机、接收机等技术指标。如：天线波束（形状，宽度），增益，带宽，频率范围，工作方式，灵敏度，功率等。 收发开关 第二节 雷达的基本组成 脉冲雷达基本组成 辐射能量和接收回波 产生发射信号 收发隔离 高频放大，混频，中频放大，检波，视频放大 消除不需要的信号及干扰,通过或加强由目标产生的回波信号 原始视频， 或经过处理的信息 雷达的频率和时间标准 控制天线转动 发射机： 产生辐射所需强度的脉冲功率。脉宽τ，重复频率 fr 直接振荡式： 在脉冲调制器控制下产生的高频脉冲功率被直接馈送到天线。 主振放大式： 由高稳定度的频率源（频综器）作频率基准，在低功率电平上形成所需波形的高频脉冲串，在发射机中放大并驱动末级功放来获得大功率馈给天线。 频率稳定度高，每次辐射是相参的，便于回波信号作相参处理。可产生所需的各种复杂脉压波形 天线 脉冲雷达天线具有强方向性。方向性越强，波瓣宽度越窄，雷达测向的精度和分辨力越高。天线常为抛物面反射体，馈源在焦点上，反射体将高频能量聚成窄波束。 天线的扫描方式 机械扫描 电子扫描 平面相控阵 电子扫描阵列天线 收发开关 收发共用天线雷达系统所特有 发射时 接收时 通发射机，断接收机端，避免强大的发射功率进入接收机，烧毁接收机高放混频部分。 通接收机，断发射机端，避免微弱的接收功率因发射机旁路而更加减弱。 组成 高频传输线和放电管，或环行器及隔离器 接收机 结构多为超外差式，由高放、混频、中放、检波、视放等电路组成。 放大回波信号 信号处