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1、 思考题 第二章 1假设雷达接收机的噪声系数为 3 dB，求解输出端的信噪比与输人端的信噪比相比下降了 多少 dB？ 2如果某雷达规定的虚警时间为 2 小时，接收机带宽为 8 MHz。 (a) 虚警概率和虚警数是多少？ (b) 若要求虚警时间大于 5 小时，门限与噪声的标准差之比(/ T V)是多少? 3为什么降低雷达的工作频率可减小云雨回波的影响，而且不会明显地减小雷达目标的截 面积？ 4证明 Swerling I 型的概率密度函数与自由度为 2 的 2 分布概率密度函数相同。 5工作频率为 1 GHz 的雷达，其天线宽度 D=30m，最大非模糊距离为 200 km，天线转一 圈的扫描时间为
2、 l0 s。则每次扫描雷达接收的来自点目标的回波脉冲数是多少？ （利用以弧度表示的天线半功率波束宽度关系式D/2 . 1 5 . 0 ） 6推导在理想无损耗、自由空间传播时雷达的方程。 7虚警概率一定时，若提高发现概率，可采用的方法有哪些？ 8 高斯噪声通过窄带中频滤波器)(tsr后加到包络检波器， 则其输出端噪声包络振幅为瑞利 分布：) 2 exp()( 2 2 2 rr rp，设门限电平为 T V，计算虚警概率，并指出虚警概率与哪 些因素有关。 9分别简述用 10 dB 表示的杂波可见度和用 10 dBm 表示功率的含义。 习题与参考答案（仅供参考）习题与参考答案（仅供参考） 习题 1 噪
3、声系数 输出信噪比 输入信噪比 o i n NS NS F )/( )/( ,由此可知， n F 的物理意义是由于接收机内 部噪声的影响，使接收机输出端信噪比相对输入端信噪比变坏的倍数。 假设雷达接收机的噪声系数为 3 dB，输出端的信噪比与输人端的信噪比相比下 降了 3dB. 习题 2 虚警概率 fa P是指仅有噪声存在时，噪声电压超过门限 T V的概率，因此也可 近似用噪声包络超过门限的总时间与观察时间之比来求得，即 1 6 1 ()11 =1.7361e-11 ()2 3600 8 10 N K K K fa N Kfaif K K t t P TT B T 平均 平均 if B为接收机
4、中频带宽； 平均 )( K t为噪声脉冲的平均宽度，近似为 if B的倒数。 虚警数 6 1 n=2 3600 8 10 fa fa P 同样，也可求得虚警时间与门限电平、接收机带宽等参数之间的关系： 由于) 2 exp( 11 2 2 T iffaif fa V BPB T 所以门限与噪声的标准差之比(/ T V) 根据 6 2ln()2ln(5*3600*8*10 ) T faif V T B 计算 习题3： 气象微粒的尺寸远小于雷达波长，故气象微粒处于瑞利区，当降低雷达工作 频率时，气象微粒的截面积将显著减小。而雷达目标尺寸较云雨微粒大得多，通 常处于光学区，截面积趋于固定值。所以，降低
5、雷达工作频率可减小云雨回波的 影响，而又不会明显减小雷达目标的截面积。 习题4证明Swerling I型的概率密度函数与自由度为2的 2 分布概率密度函数 相同。 （略）参考2.35小节 习题5工作频率为1 GHz的雷达，其天线宽度D=30m，最大非模糊距离为200 km，天线转一圈的扫描时间为l0 s。则每次扫描雷达接收的来自点目标的回波脉 冲数是多少？ （利用以弧度表示的天线半功率波束宽度关系式D/2 . 1 5 . 0 ） 参考： 0.5 /0.3 1.21.20.012 30 cf DD max 2 r c Rf，所以 max 2/ r fRc 目标回波的脉冲数 r fn 5 . 0
6、（式中， 5 . 0 为天线波束宽度； 为天线扫描速度） 。 5 0.5 8 0.012 2 2 10 360/103 10 r nf 习题6 首先讨论在理想无损耗、自由空间传播时的雷达方程，设天线有效接收面积 为 r A，则雷达接收到回波功率 r P为 4 2 2 4R AGP SAP rtt rr ，当接收到的回波功率 min SPr（最小可检测信号） 时，达到雷达最大作用距离 max R，超过这个距离后，雷达就不能有效地检测到目 标。 通常脉冲雷达收发共用天线，则有以下关系 GGG rt ， ert AAA 则有 4/1 min 3 22 max 4 S GP R t 最小可检测信号为M
7、FBkT N S FBkTS nn o nni0 min 0min 习题7: 当虚警概率一定时， 发现概率与信噪比成正比， 要提高发现概率， 可增加信噪比。 习题8： 虚警概率) 2 exp() 2 exp()( 2 2 2 2 2 T V Tfa V dr rr rVpP T 虚警概率与门限电平 T V和信噪比有关系 当噪声的概率密度函数一定时，虚警概率的大小完全取决于门限电平 T V。当信 噪比一定时，发现概率与虚警概率成正比，发现概率增加时，虚警概率增加；发 现概率减小时，虚警概率减小。 习题9 ：参考 第三章 1. 在什么情况下选用主振放大式发射机？在什么情况下选用单级振荡式发射机?
8、2. 雷达发射机的技术参数主要有哪些？ 3. 某雷达发射机峰值功率为 800kW，矩形脉冲宽度为 3s，脉冲重复频率为 1000Hz，求该 发射机的平均功率。 4. 真空微波管的选择通常遵循哪些原则？常用的真空微波管有哪些？他们各有什么特点？ 5. 固态雷达发射机有哪些优点？ 6. 脉冲调制器通常由哪几部分组成？各部分的功能是什么？脉冲调制器通常分为哪几种？ 各有什么特点？ 习题与参考答案（仅供参考）习题与参考答案（仅供参考） 习题1 ： 对发射信号的频率、相位和谱纯度任一参数有较高要求的情况下选用主振放 大式发射机，在对雷达参数均无较高要求的情况下选用单级振荡式发射机。 习题2： 雷达发射机
9、的主要技术参数工作频率、输出功率、总效率、脉冲波形、发射 信号的稳定性和频谱纯度、发射机效率。 习题3 ： 习题4习题6：了解即可，参考书上相应章节 第 4 章 1给出雷达接收机双通道处理的原理框图，并说明采用双通道处理必要性。 2设雷达在一定空域扫描，其天线方向性函数为高斯函数，给出脉冲工作雷达静止目标回 波频谱结构示意图（脉宽为，重复频率为 r f） 。 3解释接收机噪声系数的定义及物理含义。 4以脉冲雷达为例，雷达接收机分别采用双通道处理和单通道处理，接收信号的频谱有何 差异？ 习题与参考答案（仅供参考）习题与参考答案（仅供参考） 习题1：参考 90 雷达接收机双通道处理的原理框图 任何
10、一个中频实信号)(tS都可以表示为 )(cos)()(tttatS i 其中)(ta和)(t分别为信号的幅度和相位调制函数。信号又可以用复数表示为 )()( 2 1 )()( 2 1 )( )()( tjtj tjtjtjtj ii ii etuetu eetaeetatS 式中， )( )()( tj etatu 称为复调制函数，它包含了信号)(tS的全部信息量。 。 为防止频谱折叠而保持中频信号所含全部信息量，应把复函数)(tu单独取出来。实现 方法是信号)(tS乘以复函数 tj i e 即可则 tjtjtjtjtj iiiii etutueetuetuetS 2 )( 2 1 )( 2
11、1 )()( 2 1 )( 通过低通滤波后取出其复函数)(tu而滤去其高次项 tj i etu 2* )( ，可得 )(sin)()(cos)()()( )( ttjattaetatu tj 正交双通道处理，具体实现方法为：一条支路和基准电压t i cos进行相干检波，得到 同相支路 I； 另一路和基准电压t i sin进行相干检波， 得到正交支路 Q。t i sin可由t i cos 移相 90得到。其输出值分别为)(cos)(tta和)(sin)(tta，如果要取振幅函数)(ta，则 为 22 QI； 如果要判断相位调制函数的正负值 （多普勒频率 d f的正负值） ， 则需比较 I,Q 两
12、支路的相对值来判断，正交支路的输出也可以重新恢复为中频信号。 习题 2设雷达在一定空域扫描，其天线方向性函数为高斯函数，给出脉冲工作雷达静止目 标回波频谱结构示意图（脉宽为，重复频率为 r f） 。 习题 3解释接收机噪声系数的定义及物理含义。 于雷达接收系统，接收机的噪声系数 n F定义为 时的噪声功率输出理想接收机在标准室温 输出实际接收机的噪声功率 00 TGBkT N F nn n 式中，N为接收机输出的噪声功率； n G为接收机功率增益，即 输入信号功率 输出信号功率 i o n S S G 0 T为标准室温，一般取 290K；k为玻尔兹曼常数，取 1.3810-23 J/K。 由于
13、理想接收机的输入噪声功率 i N为 ni BkTN 0 故噪声系数 n F也可写成 输出信噪比 输入信噪比 o i n NS NS F )/( )/( 由此可知， n F的物理意义是由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出端信噪比相对 输入端信噪比变坏的倍数。 4以脉冲雷达为例，雷达接收机分别采用双通道处理和单通道处理，接收信号的频谱有何 差异？ 任一实中频信号任一实中频信号可写成：)(cos)()(tttatS I 信号的复数形式为 tjtj tjtjtjtj II II II etuetu eeeetatttttatS )()( 2 1 )( 2 1 )(exp)(exp)( 2 1 )(
14、)()( 式中 )( )()( tj etatu 为复调制函数 例：例： tj d d etatutt )()()( 单络处理：单络处理： tjtj I tjtj I IIII etuetutututetuetuttS 22 )()( 4 1 )()( 4 1 cos)()( 2 1 cos)( d0 ff- 0 U(f) f 虚线是Sr(f) 经低通滤波处理，取出缓变低频量缓变低频量： )(cos)( 2 1 )()( 4 1 )()( 4 1 )()( ttaetaetatutu tjtj Cos 为偶函数，所以可以取出大小，但无法判断正负，即无法判断目标运动方向。 单路和正交双路处理的频
15、谱：单路和正交双路处理的频谱： 双通道：双通道： tjttStjttSetS IIII tj I sincos)(sincos)()( )()( 2 1 )()( 2 1 )( *2* tuetueetuetuetS tjtjtjtjtj IIIII 经低通滤波经低通滤波可得)( 2 1 * tu tj I etS )(同理可得同理可得)( 2 1 tu 得到复信号，频谱为单边的，不会有谱折叠，保留了完整的信息（包括幅度信息何 相位信息） ，此外还可降低 DSP 时的数据采样率，优点很多。 第 5 章 1雷达测量目标距离常用的方法有哪些？ 2在调频法测距中，发射信号为连续高频等幅波，其频率按周期性三角波的规律变化（如 图） ，若目标径向运动速度为 r v，雷达与目标之间的距离为R，求出 r v和R的表达式。 0 -ff0 0f
