雷达原理总结
雷达发射机
任务:产⽣⼤功率,特定调制的
射频信号
类型-单级震荡式、主振放⼤式 组成-信号发⽣+射频震荡器
质量指标
⼯作频率及波段、输出功率、信号
形式、信号的稳定度或频谱纯度
调制⽅式
振幅调制
连续波信号
脉冲信号
频率调制
线性调频、频率捷变、固定载
频、频率编码……
相位调频
随机相位-单级震荡式产⽣
相位相参-主振放⼤式产⽣
相位对时间求导是频率,频率对
时间积分是相位
雷达接收机
任务:接收⽬标的回波信号,不
失真的放⼤所需要的微弱信号,
抑制其他信号
其他信号:噪声、⼲扰、杂波
超外差式雷达接收机的组成
⾼频部分
混频器及本振:实现下变频,将
信号频率变为中频
中频部分
中频放⼤器:主要通过匹配滤波
器实现,提⾼输出SNR
AGC⾃动增益控制,保证对⽬标的
⾃动⽅向跟踪
视频部分 检波器、视频放⼤器
指标
接收机灵敏度
接收机带宽-接收机的瞬时⼯作
频率
动态范围
使接收机开始出现过载时的输⼊
功率与最⼩可检测功率之⽐,叫
做动态范围
输⼊信号太强时,接收机将发⽣
饱和⽽失去放⼤作⽤,这种现象
称为过载
匹配滤波器:接受中频滤波频率特性⼀
般是匹配滤波器,使输出信噪⽐最⼤
雷达作⽤距离
基本雷达⽅程
接收机灵敏度、最⼩可检测信号
雷达的实际检测能⼒取决于信噪⽐
检测因⼦D0,检测⽬标信号所需的最⼩输出信噪⽐,是
接收机匹配滤波器输出端测量的信噪⽐
检测因⼦和能量表示的雷达⽅程
⻔限检测
有信号⽽误判为没有信号(漏警)
只有噪声时误判为有信号(虚警)
脉冲积累对检测性能的改善
脉冲积累个数为M,
Θ(0.5)是3dB,
脉冲累积后信噪⽐扩⼤M倍
D0为脉冲累计后每⼀
个脉冲的信噪⽐
最⼤作⽤距离
⽬标起伏会导致最⼤作⽤距离减⼩
雷达⽅程的不同形式
⼆次雷达
双基地雷达
有损耗的雷达⽅程
有⼲扰的雷达⽅程
测距
脉冲法测距
测量的是时间差
分辨率与分辨⼒
调频法测距
采⽤的是连续波测距,需要对波
形进⾏调制,⽐如三⻆波调制
⼆频率差就和⽬标到雷达的距离有
关系
测⻆
相位法测⻆
原理:两天线间距为d,故它们
所收到的信号由于存在波程差
∆R,⽽产⽣⼀相位差φ
短基线保证最⼤⽆模糊测⻆范围;⻓基线保证⾼的
测⻆精度,但⽆模糊测⻆范围⼩。所以要采⽤多基
线测⻆
振幅法测⻆
原理:振幅法测⻆是⽤天线收到的回波信号幅度值
来做⻆度测量的,该幅度值的变化规律取决于天线
⽅向图以及天线扫描⽅法
最⼤信号法
天线扫描的过程就是雷达天线⽅
向图函数最⼤值指向不断发⽣变
化的过程
如果把从扫描起始时刻到扫描结束时刻,
雷达收到⽬标回波的幅度作图,其幅度的
变化过程就类似于天线⽅向图函数的变化
过程,开始⽐较⼩,然后逐渐增⼤,到最
⼤值再慢慢减⼩。最⼤信号法就是在找幅
度变化过程中的极⼤值所在的位置
缺陷是测量精度不是很⾼
等信号法
原理:等信号法测⻆⾤⽤两个相同且彼此部分重叠的波束,
两个天线⽅向图交叠处⼤概在 3dB 点处。如果⽬标处在两
波束的交叠轴⽅向,则由两波束收到的信号强度相等,否则
⼀个波束收到的信号强度⾼于另⼀个,当两个波束收到的回
波信号相等时,等信号轴所指⽅向即为⽬标⽅向。
精度⽐最⼤信号法要⾼,还可以⽤于⻆度
跟踪,作⽤距离要⽐最⼤信号法⼩
⾃动测⻆的原理 旋转轴,波束轴,使其向⽬标⽅向上靠近
运动⽬标检测
多普勒效应
多普勒效应原理:是指发射源和
接受者之间有相对径向运动时,
接收到的信号频率将发⽣变化
雷达发射连续波的情况
发射信号
回波信号
⽬标与雷达站间距R(t)为
vr是⽬标相对雷达站
的径向运动速度
时延可近似为
多普勒频率,产⽣的频率差为
脉冲雷达
发射信号
回波信号
盲速
消除盲速,并不是指完全将盲速
消除,⽽是增⼤第⼀盲速,只要
⽬标速度⼩于第⼀盲速,就不会
出现盲速,可以使⽤重频参差的
⽅法
消除盲相可以采⽤零中频处理
(I、O双通道)
频闪
满⾜奈奎斯特采样即可避免频闪
的出现
可以利⽤多普勒效应来鉴别运动
⽬标回波和固定⽬标回波
动⽬标显示雷达
⽬的:经过相位检波之后,去除
固定⽬标的回波,只保留运动⽬
标的回波。
⽅法:通过延时可以消除固定⽬
标回波
回波和杂波的频谱
动⽬标检测MTD和动⽬标显示⽐
较
线性动态范围更⼤
改善因⼦提⾼
增加了滤波器组
⽤硬件实现了⼀个类似FFT的效
果
抑制了地杂波
增加了杂波图
评论1