雷达原理-第五章-雷达作用距离.ppt

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1、第5章雷达作用距离5.1雷达方程5.2显小可检测信号5.3脉冲积累对检测性能的改善5.4目标截面积及其起伏特性5.5系统损耗5.6传播过程中各种因素的影响5.7雷达方程的几种形式5.1雷达方程一、概述二、基本雷达方程三、由方程得出的主要结论四、方程的其它形式五、其它雷达方程六、目标的雷达截面积(RCS)1.雷达方程的意义雷达与目标之间的空间能量关系雷达主要的战技指标雷达发现目标的最远距离2.预备知识自由空间介质各向同性、均匀电磁波以光速匀速、直线传播电磁波在传播中无能量损耗一、概述5.1雷达方程天线增益与面积的关系天线增益定义：在相同输入功率的

2、条件下，天线在最大方向上产生的功率密度与理想点源天线（无方向性理想天线）在同一点产生的功率密度的比值，即为该天线的增益系数。5.1雷达方程则：在雷达与目标连线方向距雷达天线R远处的雷达辐射功率密度为1、设：雷达发射功率为天线的增益为jR二、基本雷达方程5.1雷达方程2.设：目标散射面积为目标将接收到的功率无损耗地辐射出去则：目标二次辐射功率为5.1雷达方程jR3.设：目标将截获功率全部无耗均匀辐射则：雷达天线处回波功率密度为设：雷达天线的有效接收面积为则：在雷达接收处回波功率为：5.1雷达方程由天线理论知道：4.单基地雷达收发共用天线，即：所以

3、：或者：5.1雷达方程5.根据接收机信号检测理论当时，雷达才能可靠地发现目标当时，雷达发现目标的距离Rmax当时，雷达不能检测目标∴5.1雷达方程——雷达方程的两种基本形式5.1雷达方程三、由方程得出的主要结论1、——与发射机输出脉冲功率的四次方根成正比2、——与接收机灵敏度的四次方根成反比3、或——与天线增益或有效接收面积的平方根成正比5.1雷达方程4、——与目标截面积的四次方根成正比5、与有关当时，呈反比关系当时，呈正比关系5.1雷达方程四、方程的其它形式1.用信噪比表示雷达方程∴——与接收机的噪声系数以及显示器的识别系数的四次方根成反比

4、5.1雷达方程2.用信号能量表示雷达方程∵∴——提高作用距离的实质是提高雷达发射机辐射信号的能量5.1雷达方程五、其它雷达方程二次雷达方程——目标上装有应答器目标应答器收到雷达信号后，转发特定的应答信号。雷达利用应答信号来发现和跟踪目标。1.二次雷达的特点雷达收到的回波信号只经过单程传播。二次雷达系统能可靠地工作——应答器能收到雷达信号——雷达能检测应答器转发的信号5.1雷达方程2、二次雷达方程的推导5.1雷达方程已知：雷达发射功率Pt，雷达天线增益Gt，应答天线有效接收面积，应答器的灵敏度则：上行作用距离(1)上行作用距离5.1雷达方程(2)

5、下行作用距离已知：应答器发射功率，应答器天线增益，雷达天线接收增益，雷达接收机灵敏度则：下行作用距离5.1雷达方程二次雷达的作用距离一般要求5.1雷达方程六、目标的雷达截面积(RCS)雷达是通过目标的二次散射功率来发现目标的。为了描述目标的后向散射特性,在雷达方程的推导过程中,定义了“点”目标的雷达截面积σ,P2=S1σP2为目标散射的总功率,S1为照射的功率密度。雷达截面积σ又可写为5.1雷达方程由于二次散射,因而在雷达接收点处单位立体角内的散射功率PΔ为据此,又可定义雷达截面积σ为(5.1.10)5.1雷达方程图5.1目标的散射特性5

6、.1雷达方程σ定义为,在远场条件(平面波照射的条件)下,目标处每单位入射功率密度在接收机处每单位立体角内产生的反射功率乘以4π。为了进一步了解σ的意义,按照定义来考虑一个具有良好导电性能的各向同性的球体截面积。设目标处入射功率密度为S1,球目标的几何投影面积为A1,则目标所截获的功率为S1A1。由于该球是导电良好且各向同性的,因而它将截获的功率S1A1全部均匀地辐射到4π立体角内,根据式(5.1.10)，可定义5.1雷达方程(5.1.11)式(5.1.11)表明：导电性能良好各向同性的球体,它的截面积σi等于该球体的几何投影面积。这就是说,任

7、何一个反射体的截面积都可以想像成一个具有各向同性的等效球体的截面积。5.1雷达方程等效的意思是指该球体在接收机方向每单位立体角所产生的功率与实际目标散射体所产生的相同,从而将雷达截面积理解为一个等效的无耗各向均匀反射体的截获面积(投影面积)。因为实际目标的外形复杂,它的后向散射特性是各部分散射的矢量合成,因而不同的照射方向有不同的雷达截面积σ值。5.1雷达方程除了后向散射特性外,有时需要测量和计算目标在其它方向的散射功率,例如双基地雷达工作时的情况。可以按照同样的概念和方法来定义目标的双基地雷达截面积σb。对复杂目标来讲,σb不仅与发射时的照射

8、方向有关,而且还取决于接收时的散射方向。5.1雷达方程5.2最小可检测信号一、最小可检测信号二、最小可检测信噪比三、门限检测四、检测性能和信噪比一、最