雷达原理及系统复习优质PPT.ppt
- 文档编号:15558394
- 上传时间:2022-11-04
- 格式:PPT
- 页数:88
- 大小:5.35MB
雷达原理及系统复习优质PPT.ppt
《雷达原理及系统复习优质PPT.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《雷达原理及系统复习优质PPT.ppt(88页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
由公式解:
由公式代入参数可得代入参数可得常见时延与距离:
常见时延与距离:
1s0.15km,6.67s1km,12.3s1.852km(1海里),海里),10s1.5km,100s15km,1ms150km,测距精度与发射信号(时宽)带宽(或处理后脉冲宽度)有关,测距精度与发射信号(时宽)带宽(或处理后脉冲宽度)有关,脉冲越窄、性能越好脉冲越窄、性能越好测角测角利用天线方向性实现利用天线方向性实现目标角位置:
方位角目标角位置:
方位角仰角仰角接收回波最强时的天线波束指向接收回波最强时的天线波束指向天线尺寸增加,波束变窄,测角精度和角分辨力提高天线尺寸增加,波束变窄,测角精度和角分辨力提高角位置还可以利用两个分离接收天线收到信号的相位差来决定角位置还可以利用两个分离接收天线收到信号的相位差来决定2弧度弧度3606000密位,密位,1密位密位0.06测速测速利用回波多普勒频移测相对速度利用回波多普勒频移测相对速度vfd:
多普勒频移(多普勒频移(Hz)vr:
雷达与目标之间的径向速度(雷达与目标之间的径向速度(m/s):
载波波长(载波波长(m)当目标向着雷达运动时,当目标向着雷达运动时,0vr,回波载频提高;
,回波载频提高;
反之反之0时,目标对电磁波以散射为主,以绕射为辅,时,目标对电磁波以散射为主,以绕射为辅,RCS大;
大;
当目标尺寸当目标尺寸时,目标对电磁波以绕射为主,以散射时,目标对电磁波以绕射为主,以散射为辅,为辅,RCS小;
对隐身目标,波长在两个极端即米波或毫小;
对隐身目标,波长在两个极端即米波或毫米波为好。
米波为好。
从地面或水面的反射影响来看:
水平极化的米波雷达,从地面或水面的反射影响来看:
水平极化的米波雷达,由于地面反射,波瓣分裂;
地面反射对厘米波影响较小,由于地面反射,波瓣分裂;
地面反射对厘米波影响较小,故中等作用距离的引导雷达均采用厘米波段。
故中等作用距离的引导雷达均采用厘米波段。
从杂波干扰的影响来看:
在目标(飞机)与云、雨相混从杂波干扰的影响来看:
在目标(飞机)与云、雨相混的情况下,由于飞机的尺寸远大于水滴的尺寸,依目标的情况下,由于飞机的尺寸远大于水滴的尺寸,依目标的反射特性,采用大的的反射特性,采用大的可以提高输入信杂比。
当目标可以提高输入信杂比。
当目标(飞机)以地物为背景时,由于飞机的尺寸远小于地物(飞机)以地物为背景时,由于飞机的尺寸远小于地物的尺寸,依目标的反射特性,采用小的的尺寸,依目标的反射特性,采用小的较好。
较好。
雷达发射机的任务和基本组成雷达发射机的任务和基本组成任务任务产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信号产生大功率的特定调制的电磁振荡即射频信号组成组成单级振荡式单级振荡式主振放大式主振放大式大功率电磁振荡产生与调制在一个器件中同时完成大功率电磁振荡产生与调制在一个器件中同时完成先产生小功率的先产生小功率的CW振荡,再分多级调制和放大振荡,再分多级调制和放大输出功率输出功率输出信号功率输出信号功率平均功率平均功率峰值功率峰值功率单位时间内发出的功率能量单位时间内发出的功率能量Pav,脉冲重复周,脉冲重复周期内的输出平均功率。
期内的输出平均功率。
脉冲发出时间点的功率脉冲发出时间点的功率Pt,脉冲期间射频振荡的,脉冲期间射频振荡的平均功率。
平均功率。
总效率总效率输入发射机的总平均功率输入发射机的总平均功率输出和输入的功率比输出和输入的功率比工作比,占空比工作比,占空比雷达发射机的性能指标雷达发射机的性能指标习题习题某雷达发射机峰值功率为某雷达发射机峰值功率为800kW,矩形脉,矩形脉冲宽度为冲宽度为3s,脉冲重复频率为,脉冲重复频率为1000Hz,求,求该发射机的平均功率和工作比。
该发射机的平均功率和工作比。
雷达接收机雷达接收机作用:
通过适当的滤波将天线上接收到的微弱高频信号从噪作用:
通过适当的滤波将天线上接收到的微弱高频信号从噪声和干扰中选择出来,并经放大和检波后,送至显示器、信声和干扰中选择出来,并经放大和检波后,送至显示器、信号处理器或由计算机控制的雷达终端设备中。
号处理器或由计算机控制的雷达终端设备中。
超外差技术超外差技术如图所示,当接收的电波频率如图所示,当接收的电波频率fRF变化时,本振频率变化时,本振频率fL和选频滤和选频滤波器的中心频率波器的中心频率f0=fRF能够同步改变,从而使输出的能够同步改变,从而使输出的fIF固定不固定不变,这种技术称为外差技术,当变,这种技术称为外差技术,当fIF低于低于fRF而高于信号带宽而高于信号带宽B时时就称为超外差技术。
超外差技术具有灵敏度高、选择性好、工就称为超外差技术。
超外差技术具有灵敏度高、选择性好、工作稳定、中频部分可标准化等优点。
作稳定、中频部分可标准化等优点。
选频滤波选频滤波混频器混频器本振本振滤波滤波解调解调滤波滤波无线电波无线电波解调输出解调输出fLfIFfRF接收机主要质量指标接收机主要质量指标1.灵敏度:
灵敏度:
Simin,用最小可检测信号功率,用最小可检测信号功率Simin表示,表示,检测灵敏度,给定虚警概率检测灵敏度,给定虚警概率Pfa,达到指定检测概,达到指定检测概率率Pd时的输入端的信号功率:
时的输入端的信号功率:
通常所需接收机通常所需接收机gain=120160dB,Simin-120-140dbw主要由中频完成。
主要由中频完成。
2.动态范围:
表示接收机能够正常工作所允许的输入动态范围:
表示接收机能够正常工作所允许的输入信号强度的变化范围。
信号强度的变化范围。
过载时的过载时的Si/Simin,80120dB接收机的噪声系数接收机的噪声系数接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的比值。
其公式为:
比值。
规定输入噪声以天线等效电阻规定输入噪声以天线等效电阻RA在室温在室温T0=290K时产生的热噪声为标准时产生的热噪声为标准雷达显示器的主要类型雷达显示器的主要类型距离显示器。
距离显示器。
A显,显,J显显平面显示器。
平面显示器。
PPI显示器显示器高度显示器。
高度显示器。
E显显距离距离R处任一点的雷达发射信号功率密度:
处任一点的雷达发射信号功率密度:
考虑到定向天线增益考虑到定向天线增益G:
基本雷达方程推导基本雷达方程推导目标散射截面积设为目标散射截面积设为,则其接收的功率其接收的功率为S1以目标为圆心,雷达处散射的功率密度:
以目标为圆心,雷达处散射的功率密度:
雷达收到功率:
Ar:
雷达天线接收面积:
雷达天线接收面积rr雷达接收到的回波功率反比于目标雷达接收到的回波功率反比于目标与雷达站间距离与雷达站间距离R的四次方的四次方收发不同天线时收发不同天线时收发同天线时收发同天线时收发不同天线时,最大作用距离收发不同天线时,最大作用距离收发同天线时,最大作用距离收发同天线时,最大作用距离雷达实际作用距离受目标后向散射截面积雷达实际作用距离受目标后向散射截面积、Simin、噪声、噪声和其他干扰的影响,具有不确定性,服从统计学规律。
和其他干扰的影响,具有不确定性,服从统计学规律。
当接收功率为接收机最小检测功率当接收功率为接收机最小检测功率Simin时:
时:
信噪比表示的雷达方程信噪比表示的雷达方程最小可检测信噪比最小可检测信噪比匹配接收机匹配接收机检波器检波器检波后积累检波后积累检测装置检测装置检测门限检测门限SiminKT0BnFnD0i由由可得,可得,min则则识别系数识别系数M作用距离作用距离灵敏度灵敏度检测准则检测准则门限检测采用奈曼门限检测采用奈曼-皮尔逊准则。
该准则要求在给定的皮尔逊准则。
该准则要求在给定的信噪比条件下,在满足一定的虚警概率时的发现概率信噪比条件下,在满足一定的虚警概率时的发现概率最大,或者漏警概率最小。
最大,或者漏警概率最小。
降低门限的缺点:
只要有噪声存在,其尖峰超过门限降低门限的缺点:
只要有噪声存在,其尖峰超过门限电平的概率增加,虚警相应增加。
电平的概率增加,虚警相应增加。
恒虚警恒虚警虚警概率一定时,发现概率虚警概率一定时,发现概率Pd才随信噪比的增加才随信噪比的增加而增加,因此检测系统要求虚警保持一个恒定的而增加,因此检测系统要求虚警保持一个恒定的值;
但随着噪声电压的变化,其包络振幅的概率值;
但随着噪声电压的变化,其包络振幅的概率密度可能会发生变化,导致一定门限值的虚警概密度可能会发生变化,导致一定门限值的虚警概率率Pfa发生变化,从而使得在给定信噪比下得不到发生变化,从而使得在给定信噪比下得不到所需的发现概率。
所以,噪声电平变化时,系统所需的发现概率。
所以,噪声电平变化时,系统门限电平应相应变化以获得恒虚警。
门限电平应相应变化以获得恒虚警。
积累对作用距离的改善积累对作用距离的改善积累的作用:
增加信号功率,提高检测性能积累的作用:
增加信号功率,提高检测性能积累的方法:
相干积累,非相干积累积累的方法:
相干积累,非相干积累相干积累相干积累相干积累相干积累非相干积累非相干积累非相干积累非相干积累在检波前完成,亦称检波前积累或中频在检波前完成,亦称检波前积累或中频积累,相干积累要求信号间有严格的相积累,相干积累要求信号间有严格的相位关系,即信号是相干的。
位关系,即信号是相干的。
M个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的个脉冲的中频理想积累可使信噪比提高为原来的M倍倍M个脉冲的视频理想积累对信噪比的改善为原来的个脉冲的视频理想积累对信噪比的改善为原来的MM倍之间倍之间习题习题某雷达波长某雷达波长,最小,最小可检测信号可检测信号,已知探测目标的有,已知探测目标的有效反射面积效反射面积;
求雷达的最大作用距离。
若该雷达为相干脉冲体制雷达,其他条件不若该雷达为相干脉冲体制雷达,其他条件不变时,变时,10个等幅相参中频脉冲信号进行相参个等幅相参中频脉冲信号进行相参积累,如果作用距离要求不变,发射功率积累,如果作用距离要求不变,发射功率Pt可以降低为多少?
可以降低为多少?
由于由于M个等幅相参中频脉冲可以提高输出信噪比个等幅相参中频脉冲可以提高输出信噪比M倍,倍,则达到原来要求的作用距离只需原来发射功率的则达到原来要求的作用距离只需原来发射功率的1/M。
大气折射和雷达直视距离大气折射和雷达直视距离改变雷达的测量距离,产生测距误差;
引起仰角测量误差改变雷达的测量距离,产生测距误差;
引起仰角测量误差原因:
原因:
大气成分随时间、地点而改变,且不同高度的空大气成分随时间、地点而改变,且不同高度的空气的密度也不相同,大气密度随高度变化的结果气的密度也不相同,大气密度随高度变化的结果使折射系数对高度增加而减小。
因此电磁波在正使折射系数对高度增加而减小。
因此电磁波在正常大气下的传播折射常使电波射线向下弯曲。
常大
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 雷达 原理 系统 复习