文档介绍：雷达原理(RadarPrinciples)——读书“笔记”姓名:林中朝学号:西安电子科技大学2010-11-1一、雷达的简介雷达基本工作原理如图1-1,由雷达发射机产生的电磁能,经收发开关后传输给天线,再定向辐射于大气中,如果目标位于定向天线波束内,截取一部分电磁能,再将这些截取能量向各方向散射,部分能量进入到雷达接收机。接收机将散射回波信号经信号处理送终端显示图1-1雷达的原理及基本组成基本雷达方程1、距离R处任一点处的雷达发射信号功率密度:,雷达发射功率。2、对于定向天线,考虑到天线增益G,表示相对于各向同性天线,则3、以目标为圆心,雷达处散射的功率密度:,σ雷达散射截面积。4、雷达天线接收面积,、最大测量距离:当雷达接收功率为接收机最小检测功率(即临界灵敏度)时时,:、天线:辐射能量和接收回波(单基地脉冲雷达),(天线形状,波束形状,扫描方式)。2、收发开关:收发隔离。3、发射机:直接振荡式(如磁控管振荡器),功率放大式(如主振放大式),(稳定,产生复杂波形,可相参处理)。4、接收机:超外差,高频放大,混频,中频放大,检波,视频放大等。(接收机部分也进行一些信号处理,如匹配滤波等),接收机中的检波器通常是包络检波,对于多普勒处理则采用相位检波器。5、信号处理:消除不需要的信号及干扰而通过或加强由目标产生的回波信号,通常在检测判决之前完成(MTI,多普勒滤波器组,脉冲压缩),许多现代雷达也在检测判决之后完成。6、显示器(终端):原始视频,或经过处理的信息。7、同步设备(视频综合器):是雷达机的频率和时间标准(只有功率放大式(主振放大式)才有)。二、雷达发射机雷达发射机的任务和基本组成一、任务:产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信号。1、振幅调制:①CW②pulse:width,repeatfrequency频率调制:①fixedfreq②频率分集③freqcoded④LFM⑤频率捷变3、相位调制:①随机相位②相位相参③相位编码二、分类与组成1、单级振荡式:大功率电磁振荡产生与调制同时完成(一个器件)图2-1单级振荡式发射机(1)定时器提供以为间隔的脉冲触发信号(2)脉冲调制器:在触发脉冲信号激励下产生脉宽为τ的大功率视频脉冲信号。(3)功率射频振荡器:产生大功率射频信号。特点:简单,廉价,高效,难以产生复杂调制,频率稳定性差,。2、主振放大式(主控振荡器加上射频放大链):先产生小功率的CW振荡,再分多级进行调制和放大。图2-2主振放大式发射机(1)定时器:给三个脉冲调制器提供不同时间,不同宽度的触发脉冲信号(2)固体微波源:是高稳定度的CW振荡器,在脉冲调制下形成输出脉冲(3)中间放大器:在微波源脉冲到达后很短时间处于放大状态,在微波脉冲结束后退出放大状态,受脉冲控制(4)出功率放大器:产生大功率的脉冲射频信号特点:调制准确,能够适应多种复杂调制,系统复杂,昂贵,效率低。三、雷达接收机雷达接收机的任务和基本组成任务不失真的放大所需的微弱信号,抑制不需要的其他信号(噪声、干扰等)。超外差雷达接收机的组成优点:灵敏度高、增益高、选择性好、适应性广。图3-1超外差式雷达接收机简化框图1、高频部分:(1)T/R及保护器:发射机工作时,使接收机输入端短路,并对大信号限幅保护。(2)低噪声高放:提高灵敏度,降低接收机噪声系数,热噪声增益。(3)Mixer,LD,AFC:保证本振频率与发射频率差频为中频,实现变频。2、中频部分及AGC:(1)匹配滤波:(2)AGC:、视频部分:(1)检波:包络检波,同步(频)检波(正交两路),相位检波。(2)放大:线形放大,对数放大,动态范围。雷达接收机的主要质量指标1、灵敏度:用最小可检测信号功率表示,检测灵敏度,给定虚警概率,达到指定检测概率时的输入端的信号功率:=|=const,=const保证下面灵敏所需接收机gain=120-160dB,=-120~-140dbw主要由中频完成。2、工作频带宽度:指瞬时工作频率范围,频率捷变雷达要求的接收机工作频带宽度:10-20%。3、动态范围:表示接收机能够正常工作所允许的输入信号强度的变化范围,过载时的|,80-120dB。4、中频的选择与滤波特性:,中频选择通常选择30M~500M,,接收机工作带宽有关。5、工作稳定性和频率稳定度:指当环境变化时,接收机性能参数受到影响的程度,频率稳定度,信号处理,采取频率稳定度、相位稳定度提高的本振,“稳定本振”。6、抗干扰能力:杂波干扰(MTI,MTD)、有源干扰、假目标干扰。7、微电子化和模块化结构。MMIC微波单片集成电路、IMIC中频单片集成电路、ASIC专用集成电路。四、雷达的