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雷达的组成及其原理 课程名称：现代阵列并行信号处理技术 姓名：杜凯洋 学号： 2015010904025 教师：王文钦教授 一．简介 雷达（ Radar，即 radio detecting and ranging），意为无线电有哪些信誉好的足球投注网站和测距。它是运用各种无线电定位方法， 探测、识别各种目标， 测定目标坐标和其它情报的装置。在现代军事和生产中， 雷达的作用越来越显示其重要性， 特别是第二次世界大战，英国空军和纳粹德国空军的“不列颠”空战，使雷达的重要性显露的非常清楚。雷达由天线系统、发射装置、接收装置、防干扰设备、显示器、信号处理器、电源等组成。其中，天线是雷达实现大空域、多功能、多目标的技术关键 之一；信号处理器是雷达具有多功能能力的核心组件之 雷达种类很多，可按多种方法分类： 1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。 2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。 3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。 4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。 5）按用途可分为： 目标探测雷达、 侦察雷达、武器控制雷达、 飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。 二. 雷达的组成 （一）概述 1、天线：辐射能量和接收回波（单基地脉冲雷达） ，（天线形状，波束形状，扫描方 式）。 2、收发开关：收发隔离。 3、发射机：直接振荡式（如磁控管振荡器） ，功率放大式（如主振放大式） ，（稳定，产生复 杂波形，可相参处理） 。 4、接收机：超外差，高 频放大，混频，中频放大，检波，视频放大等。 （接收机部分也进行一些信号处理，如匹配滤波等），接收机中的检波器通常是包络检波，对于多普勒处理则采用相位检波器。 5、信号处理：消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号，通常在检测 判决之前完成 （ MTI，多普勒滤波器组， 脉冲压缩），许多现代雷达也在检测判决之后完成。 6、显示器（终端） ：原始视频，或经过处理的信息。 7、同步设备（视频综合器） ：是雷达机的频率和时间标准（只有功率放大式（主振放大式） 才有）。 （二）雷达发射机 1、单级振荡式：大功率电磁振荡产生与调制同时完成（一个器件） 2 -1 单级振荡式发射机 1）定时器提供以 Tr 为间隔的脉冲触发信号 2） 脉冲调制器：在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的大功率视频脉冲信号。 3）功率射频振荡器：产生大功率射频信号。 特点：简单，廉价，高效，难以产生复杂调制，频率稳定性差， 10 4 10 5 。 2、主振放大式（主控振荡器加上射频放大链） ：先产生小功率的 CW 振荡，再分多级进行 调制和放大。 2-2 主振放大式发射机 1）定时器：给三个脉冲调制器提供不同时间，不同宽度的触发脉冲信号 2）固体微波源：是高稳定度的CW 振荡器，在脉冲调制下形成输出脉冲 3）中间放大器：在微波源脉冲到达后很短时间处于放大状态，在微波脉冲结束后退出放大状态，受脉冲控制 4）出功率放大器：产生大功率的脉冲射频信号 特点：调制准确，能够适应多种复杂调制，系统复杂，昂贵，效率低。 （三）雷达接收机 一、 超外差雷达接收机的组成 优点：灵敏度高、增益高、选择性好、适应性广。 图 3 -1 超外差式雷达接收机简化框图 1、高频部分： 1） T/R 及保护器：发射机工作时，使接收机输入端短路，并对大信号限幅保护。 2）低噪声高放：提高灵敏度，降低接收机噪声系数，热噪声增益。 3） Mixer ， LD， AFC：保证本振频率与发射频率差频为中频，实现变频。 2、中频部分及 AGC： 1）匹配滤波： ( S / N ) omax 2） AGC： auto gain control. 3、视频部分： （1）检波：包络检波，同步（频）检波（正交两路） ，相位检波。 （2）放大：线形放大，对数放大，动态范围。 雷达接收机的主要质量指标 1、灵敏度 Si min ：用最小可检测信号功率 Si min 表示，检测灵敏度，给定虚警概率 到指定检测概率 Pd 时的输入端的信号功率： Si min =Si | Pfa =const， Pd =const 保证下面灵敏所需接收机 gain=120-160 dB， Si min ＝ -120～-140dbw 主要由中频 完成。 、工作频带宽度：指瞬时工作频率范围，频率捷变雷达要求的接收机工作频带宽度： 10-20% 。 3、动态范围：表示接收机能够正常工作所允许的输入信号强度的变化范围，过载时的 Si min ，80-120 dB。  Pfa ，达 Si | 4、中频的选择与滤波特性： f0 1 f R ，中频选择通常选择 30M ～500M ，抑制镜频 .实际 2 与发射波形特性，接收机工作带宽有关。