第1章雷达技术基础

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1、现 代 雷 达 技 术第第1 1章章 雷达技术基础雷达技术基础第1章 雷达技术基础课程介绍 课程课程简介简介 课程内容：课程内容：雷达雷达技术基础技术基础、主要现代雷达介绍主要现代雷达介绍 学习目标：学习目标： 巩固雷达基础知识巩固雷达基础知识 全面掌握现代雷达技术及其原理全面掌握现代雷达技术及其原理 了解现代雷达新技术、新体制及发展方向了解现代雷达新技术、新体制及发展方向第1章 雷达技术基础课程介绍 参考资料参考资料张明友、汪学刚，张明友、汪学刚，雷达雷达系统（第二系统（第二版）版），电子工业电子工业出版社出版社（教材）（教材） Merrill I. Skolnik,Radar Handbo

2、ok 丁鹭飞、耿富录，丁鹭飞、耿富录，雷达原理（第三版）雷达原理（第三版），西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社 中航雷达与电子设备研究院，中航雷达与电子设备研究院，雷达雷达系统系统，国防工业国防工业出版社出版社第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 雷达的雷达的定义定义？ 雷达雷达 Radar Radio Detection and Ranging 原意：原意：无线电无线电探测探测与与测距测距，无线电定位，无线电定位 利用电磁波的二次辐射、转发或目标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、特征来探测目标，获取目标空间坐标、速度、特征等信息的

3、一种无线电技术，相应的设备称为雷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，简称雷达达站或雷达机，简称雷达第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 电磁波电磁波 变化变化的电场产生磁场的电场产生磁场 变化变化的磁场产生电场的磁场产生电场 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，高频正弦波空间传播交变的电磁能量，高频正弦波电磁波，辐射能量电磁波，辐射能量第1章 雷达技术基础1.

4、1 雷达的概念 无线电磁波的特征无线电磁波的特征 传播速度传播速度：真空中，无线电磁波以光速传播：真空中，无线电磁波以光速传播 传播方向传播方向：与电场和磁场方向垂直（右手法则，：与电场和磁场方向垂直（右手法则，E = H）。遇到反射体时，方向反向）。遇到反射体时，方向反向 功率密度功率密度：电磁波的平均强度：电磁波的平均强度 电磁波强度：在垂直于传播方向的平面内，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。瞬时值每秒通过单位面积的能量。瞬时值 = EH 接收功率接收功率 = 电磁波功率密度电磁波功率密度 天线孔径面积天线孔径面积第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 无线电

5、磁波的特征（续）无线电磁波的特征（续） 天线极化天线极化：习惯上取为：习惯上取为电场方向电场方向 线极化：垂直和水平极化线极化：垂直和水平极化 圆极化：水平圆极化：水平 + 垂直极化垂直极化 接收天线与极化同向，吸收能力最大接收天线与极化同向，吸收能力最大 反射物改变极化方向，目标识别辅助手段反射物改变极化方向，目标识别辅助手段椭圆极化椭圆极化第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 雷达接收（回波）信号雷达接收（回波）信号 目标目标：待测目标的电磁波反射或散射，如待测目标的电磁波反射或散射，如飞机、飞机、云雨、天体、舰船、山川、森林、陆地、建筑云雨、天体、舰船、山川、森林、陆地、建筑物、车辆、

6、兵器、人员等物、车辆、兵器、人员等 杂波杂波：不需要的电磁波反射，如地面、海面、：不需要的电磁波反射，如地面、海面、植被、山区、建筑物等植被、山区、建筑物等 干扰干扰：有源干扰、无源干扰：有源干扰、无源干扰 噪声噪声：环境噪声、系统热噪声：环境噪声、系统热噪声第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 雷达雷达坐标系坐标系 极坐标系极坐标系：斜距、方位角、俯仰角，常用斜距、方位角、俯仰角，常用 其它坐标其它坐标：斜距、方位角、高度，测高仪斜距、方位角、高度，测高仪 雷达回波中的可用信息雷达回波中的可用信息 斜距斜距 角度：角度：方位角方位角和和俯仰角俯仰角（高低角）（高低角） 径向速度径向速度 目

7、标特征：大小；形状；表面粗糙度；介电特目标特征：大小；形状；表面粗糙度；介电特性性第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 雷达回波中的可用信息雷达回波中的可用信息 斜距斜距 R （ Rmax 可由可由雷达方程估算雷达方程估算） 方位角方位角 a a （q q） 俯仰角俯仰角 b b （j j） 径向速度径向速度 vrvr目标PHRBDbaO正北雷达第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 目标斜距的测量目标斜距的测量 利用电磁波从发射机经目标反射或散射到达接收利用电磁波从发射机经目标反射或散射到达接收机的传播用时机的传播用时 测距方法：时延法；三角定位法测距方法：时延法；三角定位法 物理依据物理

8、依据 电磁波在均匀介质中的直线传播特性电磁波在均匀介质中的直线传播特性 电磁波在大气或真空中的传播速度接近光速，电磁波在大气或真空中的传播速度接近光速，且误差可忽略且误差可忽略 各种物体对电磁波的散射特性各种物体对电磁波的散射特性第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 目标目标角度角度的测量的测量 利用雷达天线波束的指向性利用雷达天线波束的指向性 测角方法：振幅法（最大信号法，双波束法）；测角方法：振幅法（最大信号法，双波束法）；相位法；时延法相位法；时延法 物理依据物理依据 电磁波在均匀介质中的直线传播特性电磁波在均匀介质中的直线传播特性 雷达天线的指向性，或电磁波的定向传播特性雷达天线的指

9、向性，或电磁波的定向传播特性第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 目标目标速度速度的测量的测量 利用运动目标回波中的多普勒频移信息利用运动目标回波中的多普勒频移信息 测速方法：多普勒滤波；斜距变化率测速方法：多普勒滤波；斜距变化率 物理依据物理依据 物体相对运动所产生多普勒频移现象物体相对运动所产生多普勒频移现象，目标背离，目标接近0000)()/(2)(rrrdvvmsmvHzf第1章 雷达技术基础1.1 雷达的概念 目标目标大小、形状大小、形状的测量的测量利用高分辨雷达利用高分辨雷达距离分辨力，大带宽脉冲压缩距离分辨力，大带宽脉冲压缩切向分辨力（角度分辨力）：大孔径、合成切向分辨力（角度

10、分辨力）：大孔径、合成孔径孔径 目标目标电磁特征电磁特征的测量的测量利用目标的散射特性。极化；散射空间分布利用目标的散射特性。极化；散射空间分布用于目标识别、成像、敌我识别用于目标识别、成像、敌我识别第1章 雷达技术基础1.3 雷达的工作频率 雷达的工作频率雷达的工作频率 常用常用 220MHz35GHz；实际实际 3MHz300GHz 工作频率不同的雷达在工程实现时差别很大工作频率不同的雷达在工程实现时差别很大 工程中常采用字母来命名雷达波段：工程中常采用字母来命名雷达波段：L：1G3G，22cmS：2G4G，10cmC：4G8G，5cmX：8G12G，3cmKu：12G18G，2.2cmK

11、a：27G40G，8mm米波、毫米波、激光波段米波、毫米波、激光波段第1章 雷达技术基础1.3 雷达的工作频率 雷达分辨力雷达分辨力 雷达区分两个相邻目标的能力雷达区分两个相邻目标的能力 距离分辨力：脉冲宽度；与带宽成反比距离分辨力：脉冲宽度；与带宽成反比 角度分辨力：波束宽度；与孔径成反比角度分辨力：波束宽度；与孔径成反比单脉冲测角，鉴角曲线陡度单脉冲测角，鉴角曲线陡度 速度分辨力（多普勒分辨力）：与相干积累时速度分辨力（多普勒分辨力）：与相干积累时间成反比；相干积累脉冲个数间成反比；相干积累脉冲个数第1章 雷达技术基础1.3 雷达的工作频率 雷达系统组成雷达系统组成 天线及扫描控制天线及扫