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1、雷达原理绪论课件课程简介课程内容：雷达技术基础、主要雷达介绍学习目标：v雷达基础知识v掌握雷达技术及其原理v了解现代雷达新技术、新体制及发展方向雷达原理绪论课件参考资料张明友、汪学刚，雷达系统（第二版），电子工业出版社（教材）MerrillI.Skolnik,RadarHandbook丁鹭飞、耿富录，雷达原理（第三版），西安电子科技大学出版社中航雷达与电子设备研究院，雷达系统，国防工业出版社雷达原理绪论课件第一章学习提示v了解雷达的概况v了解雷达的定义与发展v了解雷达的作用雷达原理绪论课件第一章雷达概述v电磁学的理论发展v1820 Oersted v发现电流磁效应v1820 Amperev导线
2、通电会产生作用力v1831 Faraday & Henryv发现磁感应v1865 Maxwellv提出光的电磁学说v1888 Hertzv用试验证实了电磁波的存在雷达原理绪论课件v1895 Roentgenv发现X 射线v1897 Thomsonv证明了阴极射线为负电荷v1900 Planckv引入了光能量的量子化v1905 Einsteinv发现了光电效应v1925 Davissom, Germer, Thomsonv发现了电子有波动性雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件第一章雷达概述v1.1 雷达的任务v什么是雷达
3、？v雷达vradar vradio detection and rangingv二次辐射、转发和固有辐射利用电磁波的二次辐射、转发或目标固有辐射来探测目标，获取目标空间坐标、速度、特征等信息的一种无线电技术，相应的设备称为雷达站或雷达机，简称雷达雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件v电磁波变化的电场产生磁场变化的磁场产生电场随机热运动，所有物体都辐射电磁波能量，包括：无线电波、光、热辐射波长不同雷达辐射的电磁波：强电流激励调谐回路，向空间传播交变的电磁能量，高频正弦波雷达原理绪论课件v电磁波在介质中传播，遇到什么样的物体会产生二次辐射？v电性能与传播介质不同v目标点产生的二次辐射与原来的电磁波叠加
4、会产生什么情况？v反射v如果目标的尺寸远大于电磁波波长，且其表面非常平滑，电磁波的传播方向改变，入射角等于反射角。v散射v如果目标的尺寸远大于电磁波波长，但其表面粗糙，各单元的二次辐射的指向不同，强度与分布极不均匀。v绕射v如果目标的尺寸远小于电磁波波长，使电磁波连续弯折绕过目标，朝其背后继续传播v谐振v如果目标的尺寸接近电磁波波长，特别是目标是一个导体，其指向与电磁波的电矢量方向平行，相当于一个电偶极子在电磁波强迫振动下产生的二次辐射，形成了特殊的天线效应雷达原理绪论课件无线电磁波的特征传播速度：真空中，无线电磁波以光速传播传播方向：与电场和磁场方向垂直（右手法则，E=H）。遇到反射体时，方
5、向反向功率密度：电磁波的平均强度v电磁波强度：在垂直于传播方向的平面内，每秒通过单位面积的能量。v接收功率=电磁波功率密度天线孔径面积雷达原理绪论课件天线极化：习惯上取为电场方向v线极化：垂直和水平极化v圆极化：水平+垂直极化v接收天线与极化同向，吸收能力最大v反射物改变极化方向，目标识别辅助手段雷达原理绪论课件v雷达接收（回波）信号目标：待测目标的电磁波反射或散射，如飞机、云雨、天体、舰船、山川、森林、陆地、建筑物、车辆、兵器、人员等杂波：不需要的电磁波反射，如地面、海面、植被、山区、建筑物等干扰：有源干扰、无源干扰噪声：环境噪声、系统热噪声雷达原理绪论课件v雷达回波中的可用信息斜距角度：方
6、位角和俯仰角（高低角）径向速度目标特征：大小；形状；表面粗糙度；介电特性雷达原理绪论课件v雷达回波中的可用信息斜距R （ Rmax 可由雷达方程估算）方位角a （q）俯仰角b （j）径向速度vrvr雷达原理绪论课件Object(ratherthanTarget)Scatter(ratherthanReflect)雷达原理绪论课件v雷达的典型组成发射机发射机收发转发开关接收机接收机显示器显示器目标目标雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件1.1雷达的任务v1.1.1雷达回波中的可用信息v1 距离 如何测？v通过测量往返信号的时间差，可以测出距离v需要思考的问题v距离分辨率与什么有关系？
7、v误差？v测距单位v1微秒0.15公里雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件v2 径向速度v如何测速？v对目标的连续测量可获得径向速度。v动目标的多普勒频移也可以用来获得径向速度。雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件v举例：v已知某雷达的发射频率为9600MHz，目标以300米/秒的速度直线飞向雷达，则回波信号的频率为？雷达原理绪论课件v3角方向v如何测？v用方向性天线来实现。v当接收信号最大时，天线所指方向就是目标方向。v通过两个分离接收天线收到的相差来测量。v单位：1度为16.7密位雷雷达达原原理理相位比较器接收机接收机雷达原理绪论课件v4高度测量雷达原理绪论课件v5尺寸v若雷达具有足够的分辨率，它
8、就能测量目标的宽度和尺寸。v分辨率问题：距离分辨率和角度分辨率v如何解决？v脉冲压缩雷达（PCR）v合成孔径技术（SAR）雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件v6形状v通过获得的距离和横向距离，同时雷达绕着物体旋转或者物体绕雷达选择确定物体形状。v不同极化波的散射场可以得到物体对称性的信息。v表面粗糙度是一个相对值，取决于照射的波长。v可以变频，观测目标反射由镜面反射到漫反射的转折点。雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件 1.1.2 雷达的探测能力雷达方程雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件v1.2 雷达的基本组成v发射机发射机v天线天线v接收机接收机v数据采集数据采集v显示显示v信号处理
9、信号处理v控制系统控制系统v通讯系统通讯系统雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件雷达原理框图雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达发射机雷雷达达原原理理工作方式工作方式l单级振荡式发射机单级振荡式发射机l主振放大式发射机主振放大式发射机使用器件使用器件l真空电子管发射机真空电子管发射机l晶体管固态发射机晶体管固态发射机雷达原理绪论课件雷雷达达原原理理磁控管磁控管 行波管行波管 速调管速调管 雷达原理绪论课件雷雷达达原原理理固态发射机固态发射机雷达原理绪论课件收发开关与天线v收发开关的作用v气体放电元件，有时也用环形器等进一步隔离发射机与接收机。雷达原理绪论课件雷雷达达原原理理接收机与
10、显示系统接收机用途：放大、检波和处理雷达发射之后返回的所需的回波。接收机的形式：超再生接收机，晶体视频接收机，调谐式接收机，超外差式接收机。显示系统：距离显示器、平面显示器、高度显示器和综合显示器等。一般都是在CRT上实现的。雷达原理绪论课件1.3雷达的工作频率v高频（HF，330MHz）v特点？v甚高频（VHF，30300MHz）v20世纪30年代的雷达大多工作在这个频段。v特点？雷达原理绪论课件v超高频（UHF，3001000MHz）v在很多情况下，在甚高频雷达也适用于超高频雷达vL波段（12GHz）v特点？雷达原理绪论课件vS波段（24GHz）v中距离的警戒雷达（S波段的低端）和跟踪雷达
11、（S波段的高端）均可使用v受天气影响明显，可用作气象雷达vC波段（48GHz）v常用于武器制导和导航v中程气象雷达可以采用此波段雷达原理绪论课件vX波段（812.5GHz）v跟踪雷达和民用雷达的常用波段v雷达体积小，重量轻，波瓣窄，适于移动。v 如下大雨将被大大削弱。vKu，K和Ka波段（12.540GHz）v作用距离短，高分辨率v此波段高频器件能产生的功率不大。雷达原理绪论课件v毫米波波段（40300GHz）v目前为止，没有运行在Ku波段以上的雷达，毫米波雷达之适用于无大气衰减或者近程中。v激光频率（红外，可见和紫外），具有良好的角度和距离分辨率。v不能用于大空域的警戒。雷达原理绪论课件雷达
12、原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件频段总结雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件v分类：v（1）按定位方法可分为：v有源雷达、半有源雷达和无源雷达。v（2）按装设地点可分为；v地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达v（3）按辐射种类可分为：v脉冲雷达和连续波雷达。v（4）按工作被长波段可分：v米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。1.4 雷达的应用和发展雷达原理绪论课件v（5）按用途可分为：v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、
13、导航雷达等v（6）信号处理方式：v分集雷达，动目标显示雷达，合成孔径雷达等。v（7）按天线的扫描方式：v机械扫描雷达，相控阵雷达，频扫雷达。雷达原理绪论课件v功能：v截获：v雷达对目标进行跟踪v探测：v发现目标的行为与动作v测高：v确定空中目标的高度，一般用俯仰角。v寻的：v指自动定向，飞向指定点的动作v测绘：v系统的搜集数据并系统的显示出地表v侦察：v观测一个区域地形等信息雷达原理绪论课件v搜索：v搜索感兴趣的目标的行为。v测速，测距。v地物回避：v控制飞机的飞行高度和航向，使飞机以改变航线来回避地面的高山等物体。v地形跟随：v控制飞机的飞行高度和航向，使飞机紧贴地面飞行。v跟踪：v连续检测
14、目标的动作。雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件v雷达的命名v命名：根据美国军用标准ASG和其修改本的规定，军用电子设备和系统都得采用AN命名法。vAN/TPS-1D军用设备安装方式（机载，固定等）类型（雷达，声纳等）用途（探测，识别等）顺序号改进的型号雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件v雷达发展史上的重要人物v1864年麦克斯维（英）v1887年赫兹（德）v1903年赫尔斯迈耶（德）v1904年弗莱明（英），真空电子器件，麦克斯维的学生v1937年沃森瓦特（英）v1948年肖克莱（美）晶体三极管v林为干v毕德显v张直中v毛二可v王小谟 v雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件v雷达的研究
15、初期，探索阶段（18641937）v赫兹实验，麦克斯维理论和赫尔斯迈耶的专利，到沃森瓦特设计了第一部雷达。v发展时期：二战后，雷达技术的重要发展归于两个器件。雷达原理绪论课件v成熟期雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件v脉冲压缩雷达（Pulse Compression Radar）v为什么进行脉冲压缩？何时压缩？v相控阵雷达（Phase Array Radar）v利用电子计算机控制移相器改变天线孔径上的相位分布来实现波束在空间扫描，对付多目标，反应时间短，可靠性高，抗干扰强（爱国者，铺路爪）v合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar）v作用效果相当于长线阵天线同时收发，用人工
16、合成了等效孔径。v动目标显示雷达（Moving Target Indication Radar ）v多普勒效应雷雷达达原原理理雷达原理绪论课件雷达的主要参数雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件1.5电子战与军用雷达的发展v1.5.1电子战的科学定义v电子战（EW）：v敌我双方利用无线电电子装备或器材所进行的电磁信息斗争，电子战包括电子对抗和电子反对抗。v传统电子战：v电子对抗（ECM）：v为了探测敌方无线电电子装备的电磁信息，削弱或破坏其使用效能所采取的一切战术、技术措施
17、。v包括电子侦察、干扰、隐身、摧毁。v电子反对抗（ECCM）：v在敌方实施电子对抗条件下保证我方有效的使用电磁信息所采取的一切战术、技术措施。v包括电子反侦察、反干扰、反隐身、反摧毁。雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达侦察概述雷达侦察概述1.雷达侦察的任务与分类 雷达侦察是获取雷达情报的主要手段，其基本任务是：利用装备有雷达侦察系统的侦察卫星、电子侦察飞机、电子侦察船和地面侦察战，对敌方的各种雷达辐射源进行不间断的侦察，获取和检测有用的信息。雷达原理绪论课件雷达侦察的分类1)电子情报侦察（ELINT）：广泛侦收，以获取雷达技术情报为主，查明敌方雷达的战术技术参数，特点是长期分析综合，供战略决
18、策使用。2)电子支援侦察（ESM）属于战术情报侦察，为指挥员和作战系统提供当前战场上的敌方电子装备的位置、工作参数等，特点是实时战场侦收，即时决策指挥。3)雷达寻的和告警（RHAW）用于作战平台的自身防护。特点是实时侦收、指示威胁雷达信号.4)引导干扰为雷达干扰提供威胁雷达的方向、频率、威胁程度等信息，选择最佳干扰样式和干扰时机，引导干扰机。特点是实时侦收、跟踪威胁雷达信号，控制干扰机。5）引导杀伤武器通过对威胁雷达信号的侦察和识别，引导反辐射导弹攻击威胁雷达。特点是实时侦收、跟踪预定威胁信号，控制杀伤武器雷达原理绪论课件雷达侦察系统的技术特点1)作用距离远，预警时间长雷达：接收2次回波，与距
19、离4次方成反比侦察：接收直射波，与距离2次方成反比一般侦察作用距离1.5倍的雷达作用距离，因此可以比雷达提前发现目标。2)安全、隐蔽侦察系统是无源的，具有良好的隐蔽性和安全性。3)获取信息多侦察系统本身具有宽的时、频、空、极化、调制域，可以获取十分丰富的信息。雷达原理绪论课件雷达侦察系统的基本组成测向天线阵与接收机检测每个到达脉冲的方位角；测频天线与接收机检测每个到达脉冲的载频、到达时间、脉冲幅度、脉宽和脉内调制；预处理根据上述检测参数进行脉冲分选已知雷达：由已知雷达数据库支持分出各已知雷达数据列未知雷达由先验知识库支持分出各未知雷达数据列；主处理对分类的雷达数据列进行辐射源检测、参数测量、威
20、胁判别、对预处理的修订和数据分配等。雷达原理绪论课件v 取得军事优势的重要手段和保证 典型战例1：二次世界大战的诺曼地登陆，盟军完全掌握了德军的40多部雷达的参数和配置，通过干扰和轰炸，使德军雷达完全瘫痪。盟军参战的2127艘舰船，只损失了6艘。 海湾战争：多国部队凭借高技术优势，在战争的整个过程中使用了各种电子对抗手段，使伊军的雷达无法工作、通信中断、指挥失灵。双方人员损失为百人比数十万人。雷达原理绪论课件v 是武器系统和军事目标生存和发展的必不可少的自卫武器 如导弹拦截, 不使用电子对抗手段时，防空导弹的杀伤概率为5090，使用电子对抗手段时，防空导弹的杀伤概率下降为1以下。雷达原理绪论课
21、件v现代电子战：v 电子攻击（EA）v 以削弱、抵消或者摧毁敌方战斗力为目的，使用电磁能或者定向能攻击敌方人员或者装备。v电子防护（EP）v 使用电子战保护人员或者装备，或者消弱敌方电子战的效力的各种行动。v 电子战支援（ES）v 搜索、截获、识别、定位有意或者无意的辐射，为指挥员服务雷达原理绪论课件vElectronicwarfarevElectroniccountermeasuresvElectroniccounter-countermeasuresvElectronicattackvElectronicprotectvElectronicsupport雷达原理绪论课件现代电子战的特点：
22、1） 强调电子战的攻击性，因此包含了定向能武器； 2） 电子攻击的目的不仅是降低敌方电子装备的性能，而且是消弱、抵消或者摧毁敌方的战斗力。攻击的目标包括设备和操作人员。 3） 电子防护包括对敌我双方的装备和人员的影响。雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件电子战内涵的变化：v第一次世界大战v通信对抗v第二次世界大战v预警雷达对抗v越南战争v制导雷达对抗v中东战争v反辐射攻击v海湾战争v综合电子战v未来v信息战 雷达原理绪论课件v1.5.2 雷达反干扰雷达干扰的基本原理： 雷达发射 传播 目标 雷达接收 空间 干扰机雷达干扰的机理和途径：l破坏电波传播路径l产生干扰信号进入雷达接收机，破坏目标检测l减
23、小目标的雷达截面积雷达干扰的基本原理： 雷达发射 传播 目标 雷达接收 空间 干扰机雷达干扰的机理和途径：l破坏电波传播路径l产生干扰信号进入雷达接收机，破坏目标检测l减小目标的雷达截面积雷达原理绪论课件雷达干扰系统主要组成如下：l干扰决策、资源管理根据威胁雷达检测识别结果和系统资源配置，制定干扰策略，分配干扰资源l干扰资源由引导式、转发式两类资源系列组成引导式资源干扰能源来自于自身的振荡器转发式资源干扰能源来自于接收或存储的雷达信号l功率合成、波束形成在指定方向上发出大功率干扰信号。雷达原理绪论课件雷达对抗的主要技术特点雷达对抗的主要技术特点v1)宽频带、大视场v雷达侦察系统的频率覆盖范围为
24、：v1040GHz，75140GHzv具备陆、海、空、天全空域、全方位、全高度的对抗能力v2)瞬时信号检测、测量和高速信号处理v适应传统脉冲雷达、捷变频雷达、低辐射雷达信号的检测与识别能力，对雷达参数的测量实时完成，信号的处理必须是高速实现。雷达原理绪论课件v干扰类型v按能量 v有源（active）干扰：v其干扰能量是由雷达发射信号以外的其他辐射源产生的v无源（passive）干扰：v其干扰能量是由非目标物体对雷达照射信号的散射产生的。v按干扰的人为因素 v有意干扰：v由人为因素而有意产生的干扰 v无意干扰：v由自然或其他无意识产生的干扰雷达原理绪论课件v按干扰信号的作用原理 v遮盖性干扰：v
25、在雷达接收机中干扰信号与目标回波信号叠加在一起，使得雷达难以检测到有用目标信息v欺骗性干扰：v指在雷达接收机中干扰信号与目标回波信号难以区别，以假乱真，使雷达不能正确检测目标信息。雷达原理绪论课件v按雷达、目标、干扰机的的空间位置v远距离支援干扰：v干扰机远离雷达和目标v（旁瓣）v遮盖性干扰v随队干扰：v干扰机位于目标附近v（旁瓣）v遮盖性干扰。v自卫干扰：v干扰机位于目标上v（主瓣）v一般采用欺骗式干扰。有时也采用遮盖干扰v近距离干扰：v干扰机到雷达的距离领先于目标v一般采用遮盖性干扰雷达原理绪论课件1.与天线有关的电子反干扰v主瓣干扰：v关断接收机v旁瓣干扰：v旁瓣消隐（SLB），旁瓣相消
26、（SLC）v交叉极化干扰：要求同极化比交叉极化增益高25dB雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件自适应天线阵列瑞利准则：两个在角度上分开不小于 的等幅噪声源才能被分辨，L是孔径长度。自适应天线的零点总比天线的波瓣尖锐，用零点位置来确定信号的位置，所以具有超分辨率。雷达原理绪论课件2.与发射机有关的电子干扰v最直接的方法：加大雷达发射机的功率。进行功率管理。v缺点：停在某一特定方向后，将不能观测到其他应观测的方向。v对诱饵，欺骗式干扰无效。v适用于严重干扰的情形。v更有效的方法：使用复杂，可变和不相同的发射信号使电子干扰处于负荷最重的境地。如频率捷变和分集技术；波形编码，欺骗性干扰困
27、难，无法预知码型，同时提高了目标检测能力。雷达原理绪论课件v空间分集：也称天线分集v是移动通信中使用较多的分集形式。就是采用多付接收天线来接收信号，然后进行合并。为保证接收信号的不相关性，这就要求天线之间的距离足够大，在理想情况下，接收天线之间的距离只要波长的一半就可以了。v极化分集：v水平路径和垂直路径是不相关的，因而信号也呈现不相关的衰落特性。这就可在发射和接收端各装两付天线，一个水平极化天线，一个垂直极化天线，这就可以得到两个不相关的信号。这一技术在蜂窝移动用户激增时，在改进链路的传输效率和提高容量方面有很明显的效果。雷达原理绪论课件v角度分集。v信号在传输过程中受环境的影响，使得到达接
28、收的信号不可能是同方向的，这样在接收端安装方向性天线就可得到不相关的信号进行合并。v频率分集。v频率分集是指在多于一个载频上传送信号，其原理是基于在信道相干带宽之外的频率上不会出现同样的衰落。这一技术比空间分集节省天线数目，缺点是不仅需要占用更多的频谱资源，而且需要有和频率分集中采用的频道数相等的若干个接收机。雷达原理绪论课件v时间分集。v对于一个随机衰落的信号，若对其振幅进行顺序取样，对时间间隔大于相干时间的两个样点是互不相关的。这一技术是指以超过信道相干时间的时间间隔重复发送信号，以便让再次收到的信号有独立的衰落环境，从而产生分集效果。v时间分集的性能基本由移动台的运动速度决定，也就是说决
29、定于重复发送信号之间的衰落特性，若移动台是静止的，时间分集就失效了，因为相干时间是和移动台的运动速度成反比的。雷达原理绪论课件3.与接受机信号处理机有关的电子干扰v（1）接收机抗饱和：宽动态范围（对数线性对数），快时间常数（FTC）和自动增益控制（AGC）v（2）信号鉴别：CFAR重复频率鉴别器v（3）信号处理：数字相参信号处理对杂波和箔条干扰有很好的作用。多普勒动目标检测。雷达原理绪论课件1.5.3隐身和反隐身斗争RCS下降12dB，则探测距离少一半。更为重要的是雷达接收的信噪比是随着雷达散射截面的下降也线性下降，将进一步导致探测距离下降。1.发挥单基地雷达的潜力2.采用先进的组网技术3.超
30、视距雷达（HFOTH）4.双/多基雷达5.冲击雷达和极宽频带雷达雷达原理绪论课件隐身技术v在武器系统研制过程中设法降低其可探测性，使之不易被敌方发现、跟踪和攻击，从而提高武器系统的生存能力和作战效率。v本质：分析设计对象的目标特征信号并加以控制，降低或改变目标的特征信号，使之相对敌方的侦查系统成为难以探测目标。v目标的特征信号：是一个广泛的概念，包括视觉、听觉、红外、无线电等等，因此也就有针对各种不同探测手段的隐身技术。雷达原理绪论课件几个认识上的误区(1)隐身是完全“看不见”隐身技术只是缩短探测器的有效作用距离，以达到有效压缩敌方反应时间，增加自身在战场上的生存能力和作战能力(2)需要全频段
31、、全空域的隐身能力不但在技术上无法实现，实际上也是没有必要的。只要抓住主要矛盾，避开不利的使用环境，就可以用较小的代价获得较高的效益(3)隐身措施都是采用最先进的技术雷达原理绪论课件隐身技术的发展v一战时，德国空军曾用透明材料制造过飞机，使地面人员难以发现它们v雷达发明以后1945年美国研制出一种吸收雷达波的涂料，代号为MX-40，据说使用效果很好v1954年U-2，设计时考虑了隐身，如在机身上涂满黑色的可降低雷达波散射程度的“铁漆”涂料vSR-71翼身融合、双垂尾内倾、大后掠边条翼和三角翼，机身表面喷涂 “铁漆”，并用了许多专门研制的特殊材料和涂层vB-1B蛇形进气道，内装两个加热导流片。新
32、改进的机头雷达罩上、机翼前缘天线罩、翼根整流罩、机翼后缘、高升力装置和尾翼上都涂有雷达波吸收材料；座舱挡风玻璃上采用真空电子镀膜层；头部、机身和平尾侧面涂有雷达波吸波材料；头部和后部雷达天线安装隔框做成倾斜式的；在整体设计上采用翼身融合体结构雷达原理绪论课件vF-117是高亚音速隐身战斗机。翼展13.2m，机长20.1m，机高3.78m，正常起飞重量23.8t。外形为后掠翼前三点起落架布局，垂尾采用V字形双垂尾，并采用了吸波材料。机身的上表面是由许多块平面组成的多面体，把雷达波以各种角度向飞机上半部天空中散射。各种措施使得F-117A的雷达散射截面积很小，为l/10m21/l00m2。洛克希德
33、公司洛克希德公司F-117A雷达原理绪论课件vB-2隐身轰炸机(美国诺斯普罗公司)v采用了新型的飞翼气动外形，没有平尾、翼身融合。整个飞机的外形呈光滑曲线以求达到最佳的隐身效果。大量采用石墨碳纤维材料、锯齿状雷达散射结构、蜂窝状雷达吸波结构、雷达吸波材料涂层，进一步缩小了雷达反射截面积。v据称，B-2A在正常探测距离下的雷达反射截面积与一只小鸟相当。轰炸机的所有燃料和武器系统全部设计在机体内，因此外形异常“干净”。机体使用了隐身材料，有些地方还涂有吸波材料。这些都有效地实现了良好的隐身性能。诺斯普罗公司诺斯普罗公司B-2雷达原理绪论课件vF-22 采用连续可变曲率的复杂大弧面，但飞机的基本布局
34、还是比较常规的v近似菱形的机头锥截面和机身，达到“以角代面”，机头锥侧面尖利的折缝在气动上起到了类似 F-18 的前缘边条的作用，整个机身侧面的折缝在电磁上也起到类似 B-2 的扁平、尖利边缘的作用v采用弯曲的进气道，以增加入射雷达波的反射次数，并在每次反射中吸收掉一点能量，最终的回波就会削弱很多 菱形截面的菱形截面的F-22前机身前机身雷达原理绪论课件常见的隐身技术v缩小雷达反射截面v降低红外线信号特征v降低视觉信号特征v降低听觉信号特征v等离子体技术雷达原理绪论课件缩小雷达反射截面v目标的RCS并不是固定的v技术途径有：1.改变飞行器的外形和结构，避免设计出在雷达方向上产生强反射的外形；2
35、.使用非金属材料；3.采用吸收雷达波的涂敷材料和结构材料；4.遮掩或消除剩余的反射。雷达原理绪论课件等离子体技术v等离子体气体在某种外在因素的激发下，电离生成密度近似相等的自由电子、正离子和少量负离子而形成的第四态物质。理论研究和实验结果表明，等离子体对雷达波具有十分显著的吸收、耗散效果。v优点：吸波频带宽、吸收率高、隐身效果好、使用简便、使用时间长、价格便宜；不影响飞行性能；由于没有吸波材料和涂层，大大降低了维护费用。此外，俄罗斯进行的风洞试验表明，利用等离子体隐身技术还可以减少飞行器飞行阻力30%以上。v难度和问题：这是一项十分复杂的系统工程，包括大气等离子体技术、电磁理论与工程、空气动力
36、学、机械与电气工程等学科，研究此项技术必须首先做好各学科之间的交叉、配合的研究。所需电源功率很高，设备庞大雷达原理绪论课件隐身飞机设计特征v座舱与机身融合v采用翼身融合体结构设计，使飞机表面尽可能圆滑平坦v角椎状机头、多面体机身设计v机翼、尾翼隐身设计v进气道设计v其它外挂设备及机载天线设备雷达原理绪论课件v最新隐身技术v等离子体：用等离子气体层包围 v仿生：海欧和八哥v应用“微波传播指示”技术：雷达波在大气里传播时要形成“传播波道” ，在波道外盲区飞行。v开发新型隐身材料 ：手性材料，纳米隐身材料。 雷达原理绪论课件A.平方米100平方米10平方米.1平方米雷达原理绪论课件气象雷达v气象雷达
37、具有探测降水和由局部的温度和湿度变化所引起的大气折射指数改变的功能，雷达回波也可由于飞机、尘埃、飞鸟或昆虫产生。v最适合的频段v310GHzv探测和确定降水的区域、测量降水的强度、移动和可能还包括降水类型。v较高的频率用于探测更小的水凝物如云滴，甚至是雾滴。v较低频率的雷达具有探测晴空折射指数v常用K波段雷达探测各种不产生降水的云，v用X、C和S波段雷达探测降水,其中S波段最适用于探测暴雨和冰雹，v用超高频和甚高频雷达可以探测对流层平流层-中层的晴空流场。雷达原理绪论课件v大多数业务雷达仍限于分析受雷达波束照射（脉冲）体积内与水凝物的尺度分布和数量有关的回波振幅特征。此振幅用以确定称为反射率因
38、子（Z）的参数，然后通过应用经验关系，估算单位体积的降水质量或降水强度。主要应用于探测、勾画和估算近似连成片的大范围内的地面瞬时降水量。v多普勒雷达具有确定发射脉冲与接收脉冲之间相位差的功能，这种相位差可用来测量粒子的平均多普勒速度，它表示在脉冲体积内水凝物的径向位移速度分量的加权平均反射率。多普勒谱宽是该速度空间变率的度量，据此可表示云中风切变和湍流的某些特征。雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件现代雷达逆合成孔径雷达（ISAR）无源雷达雷达原理绪论课件v逆合成孔径雷达（ISAR）固定雷达对旋转目标进行二维高分辨成像主要优点v目标转角速度大时，成像质量好v横向分辨力与距离无关，成像作业距离远v适
39、于监视和识别空中或海面目标v二维分辨能力相互独立雷达原理绪论课件主要不足v横向分辨力依赖目标旋转，对固定、平移及转速较低的目标成像困难v目标运动姿态难以精确预知或估计v低转速目标的成像需时长（几秒十几秒）应用领域v自动目标识别、战场观察、天体成像、机场及地面交通监视雷达原理绪论课件v无源雷达基本工作原理v本身不发射电磁波，利用目标自身辐射、已知外辐射源辐射、伙同频段协作雷达信号对目标进行探测和定位。也称被动雷达优点v完全隐身，战场生存能力强难点v不宜获得大的SNR雷达原理绪论课件匹配滤波参考信号的选取v利用同频段协作雷达的辐射信号v例：多基地雷达的接收端v利用外辐射源的电磁信号v例：广播、电视、无线通信、GPSv利用目标自身辐射的电磁信号v例：LFMCW雷达自延时信号雷达原理绪论课件雷达原理绪论课件
