雷达方程原理

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1、一.雷达方程简单形式的雷达方程：（2.1）ð（1）接收机噪声除系统热噪声引起的噪声功率之外，接收机会产生一定的噪声输出，要引入噪声系数，噪声系数也反映了信号通过接收机时的信噪比衰减情况。重新整理雷达方程：（2.8）ð可用于进行理想自由空间中的目标探测，分析目标的雷达截面积对目标探测产生的影响。（2）雷达脉冲积累多脉冲积累用于提高信噪比，改善雷达的检测能力，降低虚警漏警概率。n个相同信噪比的脉冲进行理想情况下的积累后，总信噪比为单个脉冲信噪比的n倍。但实际情况下，第二检波器会引入效率损耗，使信号能量变为噪声

2、能量，积累效率。将脉冲积累的信噪比代入原雷达方程得到：（2.33），也可以由积累效率和单个脉冲信噪比表示为：(2.34)。（3）RCS起伏观测复杂目标（如飞机）时，小的观察角变化将引起雷达到目标散射中心的距离和时间发生变化，从而引起各回波信号的相对相位发生变化，导致RCS起伏。引入起伏损耗，用代替。当个独立采样积累时，。此时的雷达方程为：(2.45)。（4）发射机功率雷达的平均发射机功率更能反映雷达的性能，可以用它代替峰值功率。将代入雷达方程得到：（2.51），一般情况下，可将设计为1。（5）其它情况需要

3、考虑的因素包括：系统损耗、地杂波、最高精度等。另外，针对不同目标（点目标或分布目标等）设计的雷达，可改造其雷达方程，分析一些重要的参数。一.MTI（动目标显示）与MTD（动目标检测）在杂波环境下检测运动目标最有效的方法，是利用雷达和目标之间的相对运动产生的多普勒频移。（1）MTI技术当雷达距运动目标距离为R时，波长的个数为2R/，信号往返传播路径的总相位变化为。由得到多普勒频移。MTI滤波器用于滤除杂波干扰，即对消器，是MTI的核心。由于固定目标回波的多普勒频率为0，慢速运动的杂波中所含的多普勒频移也集中

4、在零频率附近，所以它们的回波经过相位检波后，输出信号的相位不随时间变化或变化缓慢，所以将同一距离单元在相邻的重复周期内的相检输出做减法运算，固定目标的回波将被完全对消，慢速运动目标的杂波也会得到很大衰减。增加对消次数也可以增强滤波能力。常用MTI滤波器：一次对消器、二次对消器。（2）MTD技术MTD是相对于传统MTI技术的一种改进，主要表现在：1.改善滤波器的频率特性，是滤波器更接近区最佳线性滤波，提高改善因子；2.可以检测强地杂波中的低速目标；3.可以抑制气象引起的慢速运动杂波。MTD的核心是线性数字M

5、TI加窄带多普勒滤波器组。线性MTI具有大动态范围，窄带多普勒滤波器组具有信号匹配滤波特性。二.雷达天线（1）雷达天线的主要功能通过天线，电磁场在空间和传输线之间传播转换，携带信息。天线增益G度量了目标方向上集中辐射的能量。有效孔径度量了从目标导雷达的后向散射聚集的回波能量。同时，天线测量回波信号的到达角度，提供目标的方位俯仰信息。天线通过空间滤波，让来自非主波方向的不需要的信号无法进入，通过频域滤波可以滤除不需要的信号。另外，可以通过雷达天线确定多次观察目标之间的时间间隔。对于特定的雷达系统，可通过雷达

6、天线外观来直观地展示雷达特性，相对而言雷达分析统机柜并不能直观显示雷达的各项性能。（2）天线参数天线增益：用来度量雷达天线在特定方向上集中发射能量的能力。分别有方向性增益和功率增益。，辐射强度指在某特定方向上单位立体角内辐射的功率，表示为。，，称为天线效率。功率增益考虑了在天线中的消耗性的损耗，其他方面与方向性增益考量的类似。波瓣图：即天线辐射方向图，反映了天线的波束宽度、副班电平、差波束宽度等指标。有效孔径：度量天线对入射波呈现的有效面积，。极化：指电场的指向，多为线极化，水平或垂直极化。（1）反射面天

7、线比：焦距与孔径直径D之比。大的比值表示反射面浅，容易支撑和机械定位，馈源离反射面远，需要初级方向图窄且馈源大。卡塞伦格天线：双反射面天线，常用于单脉冲跟踪雷达。馈源在或靠近抛物面顶点，不需要到位于抛物面正常焦点馈源的长传输线。产生方位俯仰和差的硬件设备可以安放在反射器后面，可以减少反射器前面的孔径遮挡。（2）相控阵天线机电（械）扫描扫描速度慢，且可靠性差，相比之下电子扫描通过快速控制移相器的相位，从而让天线的等相位面改变，实现快速高效的天线扫描。相邻线阵单元之间的相位差，来自各个单元的所有电压和为可用来

8、表示。相控阵天线可发射大功率，同时进行搜索和跟踪，通过控制其相位分布可以改变波属形状。缺点是设计复杂，成本高昂。分类：线阵和面阵，有源阵和无源阵，强馈阵和空馈阵，共形阵和稀疏阵。一.成像技术（1）雷达目标识别目标识别要提取的信息为目标基本特征、类型、种类等，包括：1.将目标回波从复杂环境中分离出来，并从回波中提取能识别目标的特征。2.用某种判决方法来判定提取出的特征信号属于哪类或哪种目标。对于动目标识别，可利用MTI技术将目标