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1、一、绪论雷达：无线电探测与测距。利用电磁波对目标检测、定位、跟踪、成像和识别。 雷达利用目标对电磁波的反射或散射现象来发现目标并测定其位置的。定时器 发射机 收发开关 天线显示器 接收机 天控系统 组成框图雷达测量原理雷达发射信号：雷达接收信号：雷达利用收发信号之间的相关性获取目标信息雷达组成：天线：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波收发开关： 发射状态 将发射机输出功率接到天线，保护接收机输入端 接收状态 将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号发射机：在特定的时间、以特定的频率和相位产生大功率电磁波接收机：放大微弱的回波信号，解调目标信息雷达的工作频率：工作频率范围：22mhz-3
2、5ghz扩展范围：2mhz-94ghz绝大部分雷达工作在：200mhz-10000ghz雷达的威力范围：最大作用距离、最小作用距离、最大仰角、最小仰角、方位角范围分辨力：区分点目标在位置上靠近的能力距离分辨力：同一方向上两个目标之间最小可区别的距离角度分辨力：在同一距离上的两个不同方向的点目标之间最小能区别的角度数据率：雷达对整个威力范围内完成一次搜索所需要的时间倒数，也就是单位时间内雷达所能提供对一个目标数据的次数。跟踪速度：自动跟踪雷达连续跟踪运动目标的最大可能速度发射功率的和调制波形：发射功率的大小直接影响雷达的作用距离发射信号的调制波形： 早期简单脉冲波形，近代采用复杂波形脉冲宽度：脉
3、冲雷达发射信号所占的时间。影响探测能力和距离分辨力重复频率：发射机每秒发射的脉冲个数，其倒数是重复周期。决定单值测距的范围，影响不模糊速区域大小天线波束形状天线：一般用水平面和垂直面内的波束宽度来表示天线的扫描方式：搜索和跟踪目标时，天线的主瓣按照一定规律在空间所作的反复运动。机械性扫描和电扫描接收机的灵敏度：通常规定在保证50%、90%的发现概率条件下，接收机输入端回波信号的功率作为接收机的最小可检测信号功率。这个功率越小接收机的灵敏度越高，雷达的作用距离越远。显示器的形式和数量：雷达显示器是向操纵人员提供雷达信息的一种终端设备，是人际联系的一个环节。电子战对抗中的雷达：电子战（EW）:敌我
4、双方利用无线电电子装备或器材所进行的电磁信息斗争，包括电子对抗和电子反对抗。电子对抗（ECM）：为了探测敌方无线电电子装备的电磁信息（电磁侦察），削弱或破坏其使用效能所采取的一切战术、技术措施（电子干扰、伪装、隐身和摧毁）电子反对抗（ECCM）：在敌方实施电子对抗的条件下，保证我方有效采用电磁信息所采取的一切战术、技术措施（反侦察、抗干扰、反伪装、反隐身、反摧毁）雷达反干扰天线抗干扰：低旁瓣、旁瓣对消、波束控制、随机扫描发射机抗干扰：提高有效辐射功率、频率捷变、频率编码、频率分集、脉冲压缩、波形隐蔽、窄脉冲、重频时变接收机、信号处理机抗干扰：接收机抗饱和、重频、脉宽鉴别、MTI、MTD、积累检
5、测二、发射机发射机任务：产生大功率高频振荡发射信号。脉冲雷达要求发射机产生一定宽度、一定重复频率、一定波形的大功率射频脉冲列基本类型：连续波发射机、脉冲调制发射机（单极振荡式发射机、主振荡式发射机）输出功率：发射机送到天线输入端的功率峰值功率：脉冲期间发射机输出功率的平均值（不要过分增大法设计的峰值功率）平均功率：脉冲重复周期内输出功率的平均值：工作比D:常规脉冲雷达工作比0.001脉冲多普勒雷达工作比10-2 10-1量级连续波雷达工作比100%总功率：发射机输出功率与输入功率之比主振放大式发射机特别注意改善输出级效率信号形式：信号形式由雷达体制决定常规脉冲雷达为简单脉冲波形，特殊体制雷达为
6、复杂调制波形雷达常用信号形式波形调制类型工作比简单脉冲脉冲压缩高工作比多普勒调频连续波连续波矩形振幅调制线性调制脉内相位编码矩形调幅线性调频正弦调频相位编码0.01-10.1-1030-50100100信号的稳定度或频谱纯度信号的稳定度：信号各项参数（振幅、频率（或相位）、脉冲宽度及脉冲重复频率）是否随时间做不应有的变化信号的频谱纯度：雷达信号在应有信号频谱之外的寄生输出（频谱纯度为稳定度在频域中的表示）相参信号：信号的相参性：两个信号相位间存在确定关系。单级振荡式发射机：振荡器工作状态由脉冲调制器控制，每个射频脉冲起始射频相位由振荡器噪声决定具有随机性，即射频信号相位不相参。主振放大式发射机
7、：主控振荡器提供基准连续波信号，射频脉冲通过脉冲调制器控制射频功率放大器产生。相继射频脉冲具有固定的相位关系。脉冲调制器任务：产生等幅、等宽、等时间间隔的视频脉冲序列控制发射机输出高频脉冲序列。脉冲调制器解决的关键问题：尽可能降低对于电源部分的高峰值功率的要求，实现用较小功率电源产生较大峰值功率射频脉冲。固态发射机的优点：1、不需要阴极加热、寿命长；2、具有很高的可靠性；3、体积小、重量轻；4、工作频带宽、效率高； 5、系统设计和运用灵活； 6、维护方便，成本较低。固态高功率放大器模块：应用先进的集成电路工艺和微波网络技术，将多个大功率晶体管的输出功率并行组合，即可制成固态高功率放大器模块。输
8、出功率并行组合的主要要求是高功率和高效率。根据使用要求，主要有两种典型的输出功率组合方式。三、接收机接收机的任务：接收和检测雷达的回波信号并进行处理，为测量系统及控制系统提供包含目标信息的各种必须信号。处理信号：选择信号时间、频率，放大信号高放、中放、视放，变换信号混频、检波超外差式雷达接收机主要组成部分：高频部分，又称为接收机“前端”，包括接收机保护器、低噪声高频放大器、混频器和本机振荡器；中频放大器，包括匹配滤波器；检波器和视频放大器。接收机的工作频带宽度：表示接收机的瞬时工作频率范围。要求雷达发射机和接收机具有较宽的工作带宽。频率捷变雷达要求接收机的工作频带宽度为(1020)%。动态范围
9、：表示接收机能够正常工作所容许的输入信号强度变化的范围。表示方法：使接收机开始出现过载时的输入功率与最小可检测功率之比措施：采用对数放大器、 各种增益控制电路等抗干扰措施中频的选择和滤波特性：减小接收机噪声的关键参数是中频的滤波特性。如果中频滤波特性的带宽大于回波信号带宽, 则过多的噪声进入接收机。如果所选择的带宽比信号带宽窄, 信号能量将会损失。工作稳定性和频率稳定度：工作稳定性是指当环境条件(例如温度、 湿度、机械振动等)和电源电压发生变化时, 接收机的性能参数(振幅特性、频率特性和相位特性等)受到影响的程度, 希望影响越小越好。大多数现代雷达系统需要对一串回波进行相参处理, 对本机振荡器
10、的短期频率稳定度有极高的要求(高达10-10或者更高), 因此，必须采用频率稳定度和相位稳定度极高的本机振荡器, 即简称的“稳定本振”。抗干扰能力：有源干扰和无源干扰有源干扰：敌方施放的各种杂波干扰和邻近雷达的异步脉冲干扰。无源干扰：指从海浪、雨雪、地物等反射的杂波干扰和敌机施放的箔片干扰。 这些干扰严重影响对目标的正常检测, 甚至使整个雷达系统无法工作。常见的接收机噪声模型：电阻热噪声、天线噪声天线噪声：天线噪声是外部噪声, 它包括天线的热噪声和宇宙噪声, 前者是由天线周围介质微粒的热运动产生的噪声, 后者是由太阳及银河星系产生的噪声, 这种起伏噪声被天线吸收后进入接收机, 就呈现为天线的热
11、起伏噪声。天线噪声的大小用天线噪声温度TA表示, 其电压均方值为式中, RA为天线等效电阻。 P(f)与f有关，称之为色噪声。噪声系数和噪声温度：额定功率增益： 四端网络输出额定信号功率与输入额定信号功率之比，即信噪比：信号与噪声功率之比噪声系数：接收机输入端信噪比与输出端信噪比的比值。Si为输入额定信号功率; Ni为输入额定噪声功率(Ni =kT0Bn); S0为输出额定信号功率; 0为输出额定噪声功率。噪声系数F表示由于接收机内部噪声的影响, 使接收机输出端的信噪比相对其输入端的信噪比变差的倍数。 表示实际接收机输出的额定噪声功率No与“理想接收机”输出的额定噪声功率NiGa之比。接收机的
12、灵敏度：表示接收机接收微弱信号的能力。用接收机输入端的最小可检测信号功率Si min来表示。受噪声电平的限制。灵敏度和噪声系数的关系：识别系数，用M表示提高灵敏度就是减少最小可检测信号功率，即： 降低接收机的总噪声系数F0高增益、低噪声高放； 合理的选择Bn； 在保证整机性能的前提下，尽量减小M的数值。引起频率变化的原因：1、磁控管振荡器的预热漂移、温度漂移、负载变化引起的频率拖曳效应以及电子频移2、电源变化、温度变化引起本机振荡器的频率漂移3、采用机械跳频抗干扰的雷达中，由于机械跳频统调不准确而引起的失谐误差。接收机的动态范围：接收机能正常工作所容许的输入信号强度变化范围。 增益控制电路：作
13、用：1、防止过载（强信号），在弱信号时使接收机处于高增益状态2、确保接收机有稳定的增益，补偿接收机增益的变化3、满足不同的观测条件和调整状态时的不同要求目的：在雷达工作时，在雷达的作用范围内，通过适时适当地调整接收机的增益，使其输出的信号基本上稳定在所需的电平上，而不随目标的距离、接收机本身参数的变化而改变。种类：自动增益控制AGC，瞬时自动增益控制IAGC，近程增益控制STC自动增益控制AGC：在跟踪雷达中, 为了保证对目标的自动方向跟踪, 要求接收机输出的角误差信号强度只与目标偏离天线轴线的夹角(称为“误差角”)有关, 而与目标距离的远近、目标反射面积的大小等因素无关。为了得到这种归一化的
14、角误差信号,使天线正确地跟踪运动目标, 必须采用自动增益控制(AGC)。 近程增益控制STC：近程增益控制电路又称“时间增益控制电路”或“灵敏度时间控制(STC)电路”, 它用来防止近程杂波干扰所引起的中频放大器过载。匹配滤波器：匹配滤波器是在白噪声背景中检测信号的最佳线性滤波器, 其输出信噪比在某个时刻可以达到最大。如果已知输入信号s(t), 其频谱为S(), 则可以证明匹配滤波器在频率域的特性为:四、雷达终端显示器显示器的任务：以光学图形、图像的表现形式，将雷达探测到的目标信息通过视觉传递给雷达操作者。显示内容：包括目标的位置及其运动情况，目标的各种特征参数等。计算机图形显示主要优点：1、
15、控制灵活，改动方便 2、可以实现比较复杂的功能电子束偏转方式：随机扫描：用随机定位的方式控制电子束的运动。只要给出与位置(X,Y)相应的扫描电压(电流)，就可在荧光屏上的任意位置显示信息。光栅扫描：由在屏幕上一条接一条的水平扫描线构成，根据输入指令相应地增强某些部分的水平扫描线时，就可产生显示信息。雷达信息处理内容：1、从雷达接收机的输出中检测目标回波，判定目标的存在。2、测量并录取目标的坐标。3、录取目标的其它参数，如机型、架数、国籍、发现时间等，并对目标进行编批。目标角坐标的录取：等信号法和加权法五、雷达的作用距离天线增益和面积的关系：天线增益定义：在相同输入功率的条件下，天线在最大方向上产生的功率密度与理想点源天线（无方向性理想天线）在同一点产生的功率密度
