雷达原理与系统46 (2)培训讲学.ppt

雷达原理与系统,西安电子科技大学电子对抗研究所 2014年2月,主要内容,1、绪论 2、雷达发射机 3、雷达接收机 4、雷达终端显示器与录取设备 5、雷达作用距离 6、目标距离的测量 7、目标角度的测量 8、目标速度的测量,主要内容,9、连续波雷达 10、脉冲多普勒雷达 11、相控阵雷达 12、数字阵列雷达 13、脉冲压缩雷达 14、双基地雷达 15、合成孔径雷达,1.1 雷达的任务,,,,正北为方位0，仰角以水平面为0 正北同上，以海面/地平面高度为0,1.1 雷达的任务,,,,1.1 雷达的任务,,,,1.1 雷达的任务,,,,1.1 雷达的任务,,,,1.1 雷达的任务,1.2 雷达的基本组成,1.3 雷达的工作频率,雷达的工作频率：3MHz 300GHz(100m 1mm) 主要工作频段：300MHz 18GHz(1m 2cm) 3 30MHz战略预警超视距雷达 30 300MHz 米波远程预警雷达 300MHz分米波/厘米波警戒/引导/制导 30GHz火控/末制导雷达 30 300GHz毫米波火控/末制导雷达,1.4 雷达的应用和发展,1.4.1 雷达的应用 军用雷达： 按照作用距离：远程预警雷达 R600km 中/近程搜索和警戒雷达 150km

2.5.1 刚性开关脉冲调制器,阴极脉冲调制器设计举例 要求Tr=200s，=1s，E=104V，=0.95，RH=1K,2.5.1 刚性开关脉冲调制器,调制阳极脉冲调制器 前沿充电：E/V1/C0，恒流充电Ic 前沿时间 后沿放电：C0/偏压/V2，恒流放电Id 后沿时间,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,E,Ic,C0,-Eg,-,偏压,V3,V2,+,,偏压与 激励电路,,,偏压与 激励电路,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,V1,,,,,,,,,,,,,,,前沿触发,后沿触发,C0波形,-Eg,E,,,,,2.5.1 刚性开关脉冲调制器,调制阳极脉冲调制器设计举例 要求 E=4000V，C0=200PF，Eg=200V， Ic=20A， Id=10A，求前后沿时间,,2.5.2 软性开关脉冲调制器,典型电路 谐振充电：E/Lch/PFN/B，充电时间 匹配放电：PFN/V1/B， ，放电时间 PFN节数n，每节电感L，电容C,,E,PFN,VD1,Lch,R2,C2,V2,R1,V1,脉冲触发,PFN上端,脉冲变压器 次级波形,2E,2E,,VD2,2.5.2 软性开关脉冲调制器,软性开关脉冲调制器设计举例 要求：Tr=1ms，=2s，B=1:1，RH=1K，n=5 根据脉宽和特性阻抗建立方程组，求解L，C 根据Tr求解Lch,,3 雷达接收机,3.1 接收机组成与主要质量指标 3.2 噪声系数和灵敏度 3.3 接收机的高频部分 3.4 本振和自动频率控制 3.5 动态范围和增益控制 3.6 滤波和接收机带宽,,,,,,3.1 接收机组成与主要质量指标,接收机的作用：放大需要的目标回波信号，抑制各种干扰信号 3.1.1 接收机组成 保护器：在发射或收到强信号时，保护接收机（使用收发开关和限幅器） LNA： 低噪放，抑制噪声，放大微弱的目标回波信号（如：F=2，G=25dB） MIX： 混频，将回波信号频率迁移到合适、固定的中频（fi=30MHz，60MHz等） 中放： 放大中频带内目标回波信号（G=100120dB），抑制带外噪声 LO： 本振，提供稳定振荡fL，与发射频率f0保持稳定的中频频差：fi=fLf0 增益控制：保持输出信号功率处于预定的范围，线性：近程增益控制（STC）， 瞬时自动增益控制（IAGC），AGC；非线性：对数放大器，限幅放大器等 检波器：解调回波调制信号，包络检波器（振幅）；相位检波器（频率和相位） 视放： 放大信号电平使之适合于信号处理，线性放大，限幅放大，对数放大,,3.1 接收机组成与主要质量指标,3.1.2 主要质量指标 灵敏度 ，典型值 满足检测要求的最小输入信号功率 测试方法,3.1 接收机组成与主要质量指标,3.1.2 主要质量指标 工作带宽： 分别为雷达最低、最高工作频率 动态范围： 为满足检测要求的最大输入信号功率 选择性和滤波特性（接收带宽B）匹配滤波特性 工作稳定性和频率稳定度 抗干扰能力（抗有源干扰、无源干扰和杂波干扰等）,3.2 噪声系数和灵敏度,3.2.1 接收机噪声 内噪声：有接收机内部电路和器件产生的噪声，如晶体管噪声，电阻噪声等 外噪声：由电磁环境和其它物体辐射产生的噪声，如宇宙噪声，工业噪声等，等效输入功率为 ，分别为波尔兹曼常数，天线噪声温度，等效噪声带宽 为频率、仰角、位置等函数，典型地面雷达 参见p54图3.6。

等效噪声带宽：,,,,,效噪声带宽Bn与常用接收机带宽B的比较,3.2 噪声系数和灵敏度,3.2.2 噪声系数和噪声温度 定义： 线性系统输入端信噪比与输出端信噪比的比值,对于无源网络 测试方法,,,,,3.2 噪声系数和灵敏度,3.2.2 噪声系数与噪声温度 例如：已知线性接收机输入端接匹配负载时测得输出功率为 ，接入 输入信号时测得输出功率为 ，接收机带宽为2MHz，求该接收机噪声系数 解：,,,,,,3.2 噪声系数和灵敏度,3.2.2 噪声系数与噪声温度 等效噪声温度 ，将 等效为噪声温度增量 系统噪声（内外噪声）温度 级联电路的噪声系数 证明：,,,,,,3.2 噪声系数和灵敏度,3.2.2 噪声系数与噪声温度 例如：某线性接收机及组成部件参数如图，求其噪声系数 解： 接收机前端部件对系统噪声的影响巨大，LNA贡献重大,,,,,,,,,,馈线/收发开关/限幅保护器,LNA,MIX,中放,,G=0.2,F=2 G=2。