大气折射影响雷达作用距离：理论与实际分析

雷达原理课程讲义深入探讨了雷达作用距离与大气折射之间的关系。雷达，全称Radio Detection and Ranging，通过发射电磁波并接收其被目标反射回来的信号来实现目标探测和参数测量。在实际操作中，大气折射对雷达的性能有着显著影响。 首先，随着海拔高度的增加，大气密度减小，导致电磁波的传播路径发生弯曲，这种现象称为大气折射。由于反射率下降和折射率上升，雷达接收到的回波相当于从更远的等效距离测量，这会增加雷达的视线距离，使地球的等效曲率半径看起来增大。因此，实际的雷达直视距离（d0）会小于理论值，即存在一个最大直视距离的限制。 雷达的距离测量依赖于脉冲重复间隔（PRI）和电磁波往返时间（tr）。通过计算tr与PRI的关系，可以得出目标与雷达之间的距离，同时距离分辨力受到信号带宽和天线分辨率的影响。角位置的测量则依据雷达波束宽度，天线孔径决定了雷达的角分辨力。 多普勒效应在雷达中扮演重要角色，它利用发射信号频率（fr）和接收信号频率（ft）的变化来测量目标的径向速度。雷达还可以根据接收到的回波幅度来判断目标的形状，但精确度受限于距离分辨力和角分辨力。 雷达工作在不同的频段，如UHF、L、S、C、X、Ku、K和Ka等，每种频段有特定的应用范围。按照用途，雷达可分为军用和民用，军用雷达包括预警、搜索警戒、引导指挥、火控和战场监视等多种类型。民用雷达主要用于气象预报、航空导航和航天器对接等。 最后，雷达信号的形式多样，有常规脉冲、脉冲压缩、脉冲多普勒、连续波等，以及单脉冲和圆锥扫描等角跟踪方式。理解这些原理有助于我们更好地理解和优化雷达系统的设计与应用。