雷达原理及系统
88页1、雷达原理与系统 课程复习雷达原理与系统 课程复习 什么是雷达(什么是雷达(radar)?)? Radio Detection and Ranging 无线电探测与测距 测量目标的距离、方位和仰角 测量目标的速度 提供目标的其他信息,如:形态、表面信息等 无线电探测与测距 测量目标的距离、方位和仰角 测量目标的速度 提供目标的其他信息,如:形态、表面信息等 雷达坐标系雷达坐标系 球(极)坐标系球(极)坐标系 斜距斜距R,R,雷达到目标的直线距离雷达到目标的直线距离 方位角方位角,目标斜距,目标斜距R在水平面上 的投影 在水平面上 的投影OB与某以起始方向(参考 方向)在水平面上的夹角 与某以起始方向(参考 方向)在水平面上的夹角 仰角仰角,目标斜距,目标斜距R与 其在水平面上的投影 与 其在水平面上的投影 OB在铅垂面上的夹角在铅垂面上的夹角 雷达的基本工作原理雷达的基本工作原理 单基地脉冲雷达单基地脉冲雷达 收发开关收发开关天线天线大气大气 目标反射目标反射大气大气天线天线收发开关收发开关 发射机发射机 接收机接收机 电信号电信号电磁波电磁波 回波回波 测距测距 tr 2 r ct R
2、 2 r R t c C :光速,:光速, 利用发射信号回波时延求得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例:一单基地脉冲雷达目标回波时延为1s,求 目标离雷达的距离。 解:由公式 ,求 目标离雷达的距离。 解:由公式 2 r ct R代入参数可得代入参数可得150Rm 常见时延与距离:常见时延与距离: 1s0.15km, 6.67s1km, 12.3s1.852km(1海里),海里), 10s1.5km, 100s15km, 1ms150km, 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 测角测角 利用天线方向性实现 目标角位置:方位角 利用天线方向性实现 目标角位置:方位角 仰角仰角 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 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 2
3、弧度弧度3606000密位,密位,1密位密位0.06 测速测速 利用回波多普勒频移测相对速度利用回波多普勒频移测相对速度 2 r d v f r v v cos r vv fd :多普勒频移(多普勒频移(Hz) vr:雷达与目标之间的径向速度(雷达与目标之间的径向速度(m/s) :载波波长(载波波长(m) 当目标向着雷达运动时, ) 当目标向着雷达运动时, 0 vr,回波载频提高; 反之 ,回波载频提高; 反之0 时,目标对电磁波以散射为主,以绕射为辅,时,目标对电磁波以散射为主,以绕射为辅,RCS大; 当目标尺寸 大; 当目标尺寸 时,目标对电磁波以绕射为主,以散射 为辅, 时,目标对电磁波以绕射为主,以散射 为辅,RCS小;对隐身目标,波长在两个极端即米波或毫 米波为好。 小;对隐身目标,波长在两个极端即米波或毫 米波为好。 从地面或水面的反射影响来看:水平极化的米波雷达, 由于地面反射,波瓣分裂;地面反射对厘米波影响较小, 故中等作用距离的引导雷达均采用厘米波段。 从杂波干扰的影响来看:在目标(飞机)与云、雨相混 的情况下,由于飞机的尺寸远大于水滴的尺寸,依目标 的反射特性,采用
4、大的 从地面或水面的反射影响来看:水平极化的米波雷达, 由于地面反射,波瓣分裂;地面反射对厘米波影响较小, 故中等作用距离的引导雷达均采用厘米波段。 从杂波干扰的影响来看:在目标(飞机)与云、雨相混 的情况下,由于飞机的尺寸远大于水滴的尺寸,依目标 的反射特性,采用大的可以提高输入信杂比。当目标 (飞机)以地物为背景时,由于飞机的尺寸远小于地物 的尺寸,依目标的反射特性,采用小的 可以提高输入信杂比。当目标 (飞机)以地物为背景时,由于飞机的尺寸远小于地物 的尺寸,依目标的反射特性,采用小的较好。较好。 雷达发射机的任务和基本组成雷达发射机的任务和基本组成 任务任务产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信号产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信号 组成组成 单级振荡式 主振放大式 单级振荡式 主振放大式 大功率电磁振荡产生与调制在一个器件中同时完成 先产生小功率的 大功率电磁振荡产生与调制在一个器件中同时完成 先产生小功率的CW 振荡,再分多级调制和放大振荡,再分多级调制和放大 输出功率输出功率 输出信号功率输出信号功率 平均功率平均功率 峰值功率 单位时间内发出的功率能量 峰值功率 单
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