1、v1 緒論緒論v2 雷達發射機雷達發射機v3 雷達接收機雷達接收機v4 雷達終端顯示器和錄取設備雷達終端顯示器和錄取設備v5 雷達作用距離雷達作用距離v6 目標距離、角度測量目標距離、角度測量v7 動目標檢測及測速動目標檢測及測速教材：雷達原理（第三版）丁鷺飛等Skolnik主編(王軍等譯)，雷達手冊(第二版)，電子工業 出版社，2003 。Skolnik主編(左群聲等譯)，雷達系統導論(第三版),電子 工業出版社,2007鄭新等,雷達發射機技術 ，電子工業出版社，2006 。 戈穩等,雷達接收機技術，電子工業出版社，2005。吳順君等,雷達信號處理和數據處理技術，電子工業出版社，2008。嚴

2、利華等，機載雷達原理與系統，航空工業出版社，2010vradarradar的音譯，的音譯，Radio dio Detection etection and nd Ranging anging 的縮的縮寫。無線電探測和測距。寫。無線電探測和測距。v定義：能夠發射電磁波定義：能夠發射電磁波, ,并能通過接收目標對電磁并能通過接收目標對電磁波的反射來發現目標并對目標進行定位的一種裝置。波的反射來發現目標并對目標進行定位的一種裝置。v特點：能主動、遠距離、全天候、全天時獲取目標特點：能主動、遠距離、全天候、全天時獲取目標信息。信息。（1）雷達檢測判斷目標是否存在（2）目標定位參數提取（估值）（3）目標

3、跟蹤對目標信息的連續測量（4）目標識別判斷是目標是什么（5）目標成像獲取目標的結構形狀斜距斜距R R : : 雷達到目標的直線距離雷達到目標的直線距離OP方位方位 : : 目標斜距目標斜距R R在水平面上的投影在水平面上的投影OB與某一起始方向與某一起始方向 ( (正北、正北、 正南或其它參考方向正南或其它參考方向) )在水平面上的夾角。在水平面上的夾角。 仰角仰角： 斜距斜距R R與它在水平面上的投影與它在水平面上的投影OB在鉛垂面上的夾角在鉛垂面上的夾角, , 有時也稱為傾角或高低角。有時也稱為傾角或高低角。R為目標到雷達的單程距離，為目標到雷達的單程距離，tR為電磁波往返于目標與雷達為電

4、磁波往返于目標與雷達之間的時間間隔，之間的時間間隔，c為電磁波的傳播速率為電磁波的傳播速率(3108米米/秒秒)舉例舉例:tR=1us, R=150m發射機接收機R R2Rtc R12Rct21R2R121221 2RRttRRccc發射機接收機R1 1R12Rtc2R22Rtcr12c發射機 tp脈沖寬度：脈沖間隔： tp，脈沖重復頻率：PRF=1/tp占空因子（工作比）： D=/ tp接收機發射機 tptR接收機tRtp+tRup1=22 PRFcRct min1()2sRct最小可測距離最小可測距離收發開關轉換時間收發開關轉換時間(recovery time)最大可測距離max12tot

5、Rc PRTtdead time090180270360090180 090180 2sin2aRR 將角度分辨率轉化為切向（方位向）分辨率aRaaRRD2rdvf 當目標向著雷達運動時，當目標向著雷達運動時， ，回波載頻變，回波載頻變大，大， 。目標背離雷達運動時，。目標背離雷達運動時， 回波載頻回波載頻減小，減小， 。0rv 0df 0rv 0df 多普勒頻率與目標和雷達之間相對速度的關系多普勒頻率與目標和雷達之間相對速度的關系:2 cosdvf2rdvf2rdvf雷達地雜波抑制（雷達地雜波抑制（MTI, MTD雷達）雷達）改善雷達方位分辨率（改善雷達方位分辨率（SAR）提高目標識別率（利

6、用微多普勒特性，檢測直升提高目標識別率（利用微多普勒特性，檢測直升機、生命體等目標）機、生命體等目標） 設雷達發射機功率為Pt,當用各向均勻輻射的天線發射時, 距雷達R遠處任一點的功率密度等于功率被假想的球面積4R2所除, 即 1S214 RPStRPt實際雷達總是使用定向天線將發射機功率集中輻射于某些方向上。天線增益G用來表示相對于各向同性天線, 實際天線在輻射方向上功率增加的倍數。 因此當發射天線增益為G時, 距雷達R處目標所照射到的功率密度為 124tPGSRRPt目標截獲了一部分照射功率并將它們重新輻射于不同的方向。 用雷達截面積來表示被目標截獲入射功率后再次輻射回雷達處功率的大小,

7、或用下式表示在雷達處的回波信號功率密度: 的大小隨具體目標而異, 它可以表示目標被雷達“看見”的尺寸。雷達接收天線只收集了回波功率的一部分, 設天線的有效接收面積為A, 則雷達收到的回波功率Pr為 22212444RRGPRSSt224(4 )trPGAPASR當接收到的回波功率Pr等于最小可檢測信號Smin時, 雷達達到其最大作用距離Rmax, 超過這個距離后, 就不能有效地檢測到目標。 1/4max2min(4)tPGARS考慮到天線增益與孔徑之間的如下關系：24 AGmin24(4 )trPGAPSR目標可檢測條件：目標可檢測條件：1/422max3min(4)tPGRS 1/42max

8、2min4tPARS或者發射機發射機接收機接收機收發開關收發開關 天線天線同步器同步器顯示器顯示器發射機：提供大功率的射頻信號天 線 ：輻射大功率射頻信號和接收微弱的目標回波信號接收機：對接收到的微弱回波信號進行放大、濾波、變頻處理顯示器：顯示雷達所獲取的的目標信息和情報S波段全固態發射機作用：發射和接收雷達信號發射模式發射模式 天線把來自發射機的高功率信號輻射到自由空間中，并把能量聚積在一定的角域范圍內。接收模式接收模式 天線從一定角域范圍內接收雷達目標發射回來的微弱信號。雷聲公司生產的ALR-67(V)3雷達雷達警戒接收機接收機 接收機保護器低噪聲高頻放大器混頻器中頻放大器(匹配濾波器)檢

9、波器視 頻放大器至終端設備本振高 頻 部 分高頻輸入顯示器顯示器電磁波頻譜中，雷達使用頻率范圍電磁波頻譜中，雷達使用頻率范圍甚低頻(超長波)低頻(長波)中頻(中波)高頻(短波)甚高頻(超短波)特高頻(分米波)超高頻(厘米波)極高頻(毫米波)亞毫米波100 km10 km1 km100 m10 m1 m10 cm1 cm1 mm0.1 mm雷達頻率廣播段紅外線音頻視頻微波段頻率3 kHz30 kHz300 kHz3 MHz30 MHz300 MHz3 GHz30 GHz300 GHz3000 GHz波長雷達頻段的表示雷達頻段的表示 （最初為保密，后來（最初為保密，后來IEEE標準化）標準化）10

10、cm5cm3cm 常用雷達工作頻率范圍：常用雷達工作頻率范圍：220MHz35GHz。更低到。更低到2MHz (地波超視距雷達地波超視距雷達) ，更高到，更高到94GHz(毫米波雷達毫米波雷達)。物理尺寸物理尺寸發射功率發射功率波束寬度波束寬度大氣衰減大氣衰減f軍用雷達軍用雷達v按所在平臺分：地面雷達，機載雷達，艦載雷達，地面雷達，機載雷達，艦載雷達，星載雷達，車載雷達。星載雷達，車載雷達。v地面雷達按功能分：空中監視雷達，目標引導與空中監視雷達，目標引導與指示雷達、衛星與導彈預警雷達、超視距雷達、指示雷達、衛星與導彈預警雷達、超視距雷達、火控雷達、導彈制導雷達，精密跟蹤測量雷達等。火控雷達、

11、導彈制導雷達，精密跟蹤測量雷達等。v機載雷達有：機載預警雷達，機載火控雷達，轟機載預警雷達，機載火控雷達，轟炸雷達，測高雷達，氣象雷達，空中偵察雷達等。炸雷達，測高雷達，氣象雷達，空中偵察雷達等。民用雷達民用雷達v空中交通管制雷達，內河與港口管制雷達，氣象空中交通管制雷達，內河與港口管制雷達，氣象雷達等，還有飛機上的導航雷達，宇宙航行中的雷達等，還有飛機上的導航雷達，宇宙航行中的飛船對接交會，星體上著陸用雷達以及遙感雷達飛船對接交會，星體上著陸用雷達以及遙感雷達等，還有探地雷達，汽車防撞雷達，公路上車速等，還有探地雷達，汽車防撞雷達，公路上車速測量雷達等等。測量雷達等等。v按信號形式可分為：

12、脈沖雷達，連續波雷達，脈沖壓縮雷達，脈沖多脈沖雷達，連續波雷達，脈沖壓縮雷達，脈沖多普勒雷達，噪聲雷達，頻率捷變雷達等。普勒雷達，噪聲雷達，頻率捷變雷達等。v按角跟蹤方式可分為： 單脈沖雷達，圓錐掃描雷達，隱蔽錐掃雷達。單脈沖雷達，圓錐掃描雷達，隱蔽錐掃雷達。v按測量目標參量可分為： 兩坐標雷達，三坐標雷達，測高雷達，測速雷達，兩坐標雷達，三坐標雷達，測高雷達，測速雷達，目標識別雷達。目標識別雷達。v按天線掃描方法分：按天線掃描方法分：v 機械掃描雷達，相控陣雷達，頻掃雷達。機械掃描雷達，相控陣雷達，頻掃雷達。v按信號處理方式分：按信號處理方式分：v 相參雷達，非相參雷達，動目標顯示雷達，合相

13、參雷達，非相參雷達，動目標顯示雷達，合成孔徑雷達，逆合成孔徑雷達，各種分集雷達等。成孔徑雷達，逆合成孔徑雷達，各種分集雷達等。任務：用于發現戰略轟炸機、洲際導彈。波段：超高頻(UHF)和甚高頻(VHF)，用以減少大氣吸收的損耗。作用距離：幾千公里。功率：兆瓦任務：用于發現飛機波段：主要是L和S波段作用距離 ：公里功率：兆瓦v任務：用于殲擊機的引導和指揮作戰任務：用于殲擊機的引導和指揮作戰v波段：波段：X、L和和S波段波段v作用距離：幾百公里作用距離：幾百公里v功率：兆瓦功率：兆瓦火控雷達火控雷達v 任務：用于跟蹤海面或空中目標，為武器指揮控制系統提任務：用于跟蹤海面或空中目標，為武器指揮控制系

14、統提供目標坐標數據。供目標坐標數據。v 波段：波段：Ka、波段、波段v 作用距離：幾十到上百公里作用距離：幾十到上百公里v 功率：幾十到幾百功率：幾十到幾百kW雷達先驅雷達先驅 1865年，年，Maxwell 推導推導了主宰電磁波現象的麥克斯了主宰電磁波現象的麥克斯韋爾方程。他從數學上指出，韋爾方程。他從數學上指出，震蕩的電荷產生電磁場，且震蕩的電荷產生電磁場，且該電磁場以光速傳播，他同該電磁場以光速傳播，他同時指出，可見光只是電磁能時指出，可見光只是電磁能量所具有的頻譜的很小一部量所具有的頻譜的很小一部分分1886年，Hertz進一步擴展了Maxwell的光學電磁場理論。Hertz通過實驗證

15、明了電可以以電磁波的形式發射，并且其傳播速度等于光速，同時還具有一些其它的性質。這直接導致后來無線電通訊、電視、雷達等的發明。1889年，他試驗演示了無線電波碰到物體會產生反射。1887年，Hertz在從事無線電研究過程中，還意外發現了光電效應。雷達先驅雷達先驅早期的聲音探測預警早期的聲音探測預警雷達用于探測飛機之前，采用這些聲音探測器來提供預警，最大作用距離可以達到公里。世界上第一部雷達世界上第一部雷達1904年，德國的Huelsmeyer申請了一項名為“telemobiloscope”的專利。這是一個利用電波來探測遠處金屬物體的發射機接收機系統。Telemobiloscope設計用來防止輪

16、船之間的碰撞。他的這一想法最初產生于看到一位因輪船相撞失去兒子而悲痛欲絕的母親世界上第一部作戰雷達世界上第一部作戰雷達英國的chain Home 雷達是第一個完整的防空系統，也是真正用于作戰的第一部雷達，它用來對高空飛行的飛機探測和測距。早期的機載雷達早期的機載雷達螺旋槳飛機上的雷達天線噴氣式飛機上的雷達天線，可用于夜間作戰1940年，麻省理工學院年，麻省理工學院(MIT)建立了輻射實建立了輻射實驗室，主要從事雷達研究。在最初年時間里，驗室，主要從事雷達研究。在最初年時間里，美國投入億美元對飛機截獲、導航、火控美國投入億美元對飛機截獲、導航、火控等雷達技術進行研究。據稱其投資強度和研制等雷達技術進行研究。據稱其投資強度和研制原子彈的投資幾乎一樣。原子彈的投資幾乎一樣。二戰中的雷達二戰中的雷達 用雷達控制高射炮擊落一架飛機平均由用雷達控制高射炮擊落一架飛機平均由5000發降發降為為50發，命中率提高發，命中率提高100倍。倍。被譽為“天之驕子”標志性成果標志性成果1939年,英國人發明了高功率微波磁控管，高功率微波器件的出現，大大促進了雷達技術的發展。從此，可克服VHF頻段的局限，開發出窄波束、寬帶寬，工作于L和S波段的大型