雷达基本理论与基本原理(2)

2019-03-10 20:01

意义下的峰值信噪比为2Eav/N0);

5.1.4对于高斯白噪声,它是最佳滤波器,输出的瞬时信噪比最大,且等于输入的信噪比;

K5.1.5对于有色噪声,其频率响应函数为:5.2 雷达模糊度函数

U*(f)Ni(f)?j2?f0tme2

当目标信号实际到达时刻与匹配滤波器设定的时刻存在一个时间差?,信号的多普勒频率与匹配滤波器设定的多普勒频率之间存在一个频率差fd时,目标回波输出同设定的匹配接收机输出之间的失配程度叫做雷达模糊度函数,并记为:

?(?,fd)??u(t)u*(t??)e?j2?ft

dm???通过对雷达模糊度函数的分析,我们可以知道雷达能够在何种程度上将两个距离相差?R?c?/2,在径向速度上相差?V??fd/2的目标分开。也就是说,雷达对于目标距离和速度的分辨率和可能的模糊度有多大。 二、雷达的基本组成 1、雷达天线 1.1天线的作用

雷达天线的作用主要分为两个方面:(1)、将雷达发射机产生的高能量电磁波辐射(有一定的方向性)向外部自由空间;(2)、接受目标的回波(包括外部噪声)。

1.2天线的主要参数

1.2.1天线的效率:将高频电流转化为电磁波能量的有效程度(短波损耗小)

?A?1.2.2天线的方向性系数

P? PA辐射功率相等时,某天线的最大辐射方向与各向同性天线的功率通量密度的比值,或者在该条件下,场强平方的比值。此外,也可以定义为其最大辐射方向的同一接收点场强相同的条件下,各向同性天线的辐射功率与定向天线的总功率的比值。

1.2.3 天线的增益

与前两个参数类似 1.2.4 天线的有效面积

天线最大接收面积对准来波方向接收,且负载与天线完全匹配时,天线向负载输出的功率假设为PRmax,设想此功率是由一块与来波方向垂直的面积接收,这个面积就叫做天线的有效面积。

G?2Ae?

4?1.2.5 天线的波束宽度:半功率点处的波束宽度。 1.2.6 天线的工作带宽 2、雷达发射机 2.1雷达发射机的作用

产生所需强度的高频脉冲信号,并将高频信号馈送到天线发射出去。 2.2 雷达发射机的分类及特点 2.2.1单极振荡式发射机

定时信号脉冲调制器大功率射频振荡器到天线电源上图是单极振荡式发射机组成框图,其结构简单,比较轻便,效率较高,成本低,但是频稳性差,难以产生复杂的信号波形,相继的射频脉冲信号之间的相位不相等,难以满足脉冲压缩,脉冲多普勒等现代雷达系统的要求。 2.2.2主振放大式发射机

上图是主振放大式发射机组成框图,主振放大式发射机具有很高的频率稳定度,可以发射相位相参信号,能产生复杂的调制波形,并且适用于频率捷变雷达。 2.3 雷达发射机的主要技术指标 2.3.1工作频率和射频带宽

工作频率和雷达的工作能力和抗干扰性能有关,射频带宽和雷达的距离分辨率有关。 2.3.2输出功率

影响雷达的威力和抗干扰能力。 2.3.3总效率

发射机的输出功率与输入总功率之比。对于减轻整机的体积与重量很有意义。 2.3.4调制形式

根据雷达体制的不同选择不同的调制方式。 2.3.5信号稳定度与谱纯度

信号的稳定度指信号的各项参数是否随时间做不应有的起伏变化,可分为规律不稳定和随机不稳定两类。信号稳定度在频域即称信号的谱纯度。 3、雷达接收机

3.1雷达接收机的作用和分类

雷达接收机可分为超外差式、超再生式、晶体视放式和调谐高频式四类。其中超外差式具有灵敏度高、增益高、选择性好和适用性广等优点,是应用最为广泛的一种接收体制。

3.2 超外差式接收机的主要技术指标 3.2.1灵敏度

接收微弱信号的能力,通常用最小可检测信号表示。 3.2.2工作频带宽度

表示瞬时工作频率范围,主要决定于高频器件的性能,接收机的工作频带较宽时,必须选择较高的中频,以减少混频器输出的寄生响应对接收机的性能产生影响。

3.2.3动态范围

接收机正常工作时所容许的输入信号强度变化的范围。使接收机出现过载时的输入功率与最小可检测信号的功率之比,叫做动态范围。 3.2.4中频的选择和滤波特性

减小接收机噪声的关键因素是中频的滤波特性,如果中频的带宽大于回波信号的带宽,则过多的噪声进入接收机。反之,如果所选择的带宽比信号带宽窄,波形将失真且能量会损失。 3.2.5工作的稳定性和频率稳定度

指环境因素、电源电压等条件发生改变时,接收机的各项参数收到影响的程度。

3.2.6抗干扰能力

现代雷达接收机需具备多种抗干扰电路,以适应现代电子战和复杂电磁干扰环境。

3.2.7噪声系数

Fn?(SNR)in

(SNR)out噪声系数越小,接收机的噪声性能越好。 4、相参雷达系统

相参雷达是指雷达发射波形的相位之间具有确定的关系或具有统一的参考基准,多数现代雷达系统需要对目标回波进行多普勒效应或脉冲压缩处理,必须采用相参雷达系统。

4.1振荡频率源

4.1.1基准振荡器(RO)

基准振荡器的频率极其稳定,它提供雷达工作所需的基准参考频率,并为雷达系统中的其他电路提供基准的时钟信号。 4.1.2相干振荡器(COHO)

有基准振荡器驱动,其工作频率为fIF,且一般情况下fIF<fRF,其中fRF为载频,由用户给定。

4.1.3稳定本机振荡器(STALO)

通过基准振荡器驱动来获得最大的频率稳定度,其工作频率为fLO?fRF?fIF。 4.2波形调制

雷达信号时经过调制的射频信号,因调制信号的不同而得到不同的雷达波形。波形发生器接收到波形信息后,与相干振荡器输出的中频信号经混频器混频后,产生低功率的、具有所需发射波形的中频信号,在上图中,冲相干振荡器来得中频信号(频率为fIF,带宽为0)同带宽为BRF的基带模拟波形混频,产生受到波

相参脉冲雷达中各电路节点的信号波形示意图


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