2.4.2 发射和接收噪声 2.4.2.1 发射机噪声
在高功率的雷达发射机中存在着种种引起不需要调制和噪声的原因，热噪声和约翰逊噪声是一个重要的例子，某些起伏噪声可归结为使用的有源器件的物理过程以及其他方面的电路设计和工程因工程应用问题。热噪声是经常存在的，其信号的一般特征是单位带宽的平均功率是对信号频率的频偏的函数。通常的信号平均噪声是相对于平均信号功率而言的。 2.4.2.2 接收机噪声
通常认为，雷达接收机窄带系统之前的噪声是宽带或认为是白噪声。而在窄带
系统输出端，噪声受带宽限制变为窄带的，依据大数定理，其幅度满足正态分布，中频输出的噪声经包络检波处理后，输出为幅度满足瑞利分布的视频噪声。
实际工作中，为避免外来回波信号的干扰，雷达接收机内部的噪声是在无信号及杂波的时间区间，对雷达接收机的高频、中频或视频输出用相应足够高的采样频率进行采样即可分别获得高频、中频噪声数据。
此外，除了上述几种情况下可能产生噪声，在雷达信号数据处理的过程中也可能引入噪声。各类目标噪声对雷达的发现能力、测距精度、测角精度和目标多普勒频率测量都有限制作用。掌握目标噪声特性即可研究降低这些噪声的技术，从而推动雷达技术的发展。例如，为消除测角系统中幅度噪声而出现的单脉冲雷达技术就是一例。此外，利用目标噪声特性还可能对目标进行分类和识别。
2.4.3 杂波及干扰信号
2.4.3.1 杂波信号
杂波表示环境中的不需要的回波，这些不需要的回波扰乱了雷达工作，使对需要目标回波的检测变得困难。杂波包括来自陆地、海洋、天气、鸟群甚至是昆虫的回波。被称为箔条的电子战技术，虽然不是自然环境的一个案例，但由于它是不需要且像雨一样的杂波，因此通常也被认为是杂波。杂波通常在空间范围内分布，其物理尺寸比雷达分辨单元要大得多。大的杂波回波能够遮蔽所需要的目标回波，从而限制雷达的能力。 2.4.3.2 干扰信号
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第二章 信号环境的建模与仿真
干扰是电子战的一部分，它主要是利用电磁能确定、剥夺、削弱或者防止雷达使用电磁频谱。干扰的目的是使得雷达无法探测、跟踪、定位、识别目标的信息特征，或使有用的信息淹没在许多假的目标当中，以致无法提取真正的信息。干扰是有意或存心发射或重新发射幅度、频率、相位或其他调制的间歇或连续波及其他类噪声信号，以干扰、扰乱、剥夺、欺骗、掩盖以及降低雷达系统对有用信号的接收。
由于噪声和杂波都不是确知信号，只能通过统计特性来分析，常见随机热噪声按其统计特性的不同，分为按高斯分布的热噪声、按均匀分布的热噪声、以及按瑞利分布及指数分布的热噪声。而对于杂波，由于雷达工作环境的不同，其接收到的杂波就不同。按照杂波背景的不同，通常将其分为地物杂波、海杂波、气象杂波。不同杂波类型具有不同的杂波特性，对于地物杂波，可采用幅度概率分布为瑞利分布、对数正态分布、K分布的高斯杂波模型来表示，常用的谱型为高斯谱；海杂波可采用幅度为对数正态分布、K分布的高斯杂波模型来表示；气象杂波可采用幅度分布为瑞利分布的高斯谱模型来描述。具体对应某种杂波，采用何种幅度分布及功率谱模型分布应根据实际情况而定。
雷达系统本身的系统噪声为高斯白噪声，而现代干扰技术产生的噪声干扰信号也已非常接近于高斯白噪声，因此对于雷达检测系统来说，可将雷达接收到的噪声干扰当做雷达系统噪声来看待，并且可统一用信噪比表示。雷达信噪比的测量应首先分别测出雷达信号的回波信号功率和噪声功率，二者相比即为雷达之信噪比。
MATLAB中的awgn函数能方便的在某一信号中加入高斯白噪声，并可自行设定信噪比。图2-6为不同信噪比条件下的回波信号幅值图。
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2.5 本章小结
本章首先根据角度测量过程，提出了角度处理模型；在雷达方程的基础上，对几种常用雷达信号模型进行了仿真介绍，并在此基础上，建立了雷达目标回波信号模型；对噪声、杂波、干扰信号进行了介绍，并在不同信噪比条件下对回波信号进行了仿真。从而完成了信号经发射、目标再辐射、混入杂波再接收全过程的建模与仿真。由本章对信号的仿真可以看出，获取角度的过程实际上就是对信号的处理过程，而所有的信号均是在雷达方程基础之上的变形。
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-131.5x 10信噪比20ｄＢ10.50幅值-0.5-1-1.5-2-6-4-2024x 106-6时间（Ｔ）1.5x 10-13信噪比40dB10.50幅值-0.5-1-1.5-2-6-4-2024x 106-6时间（T）图2-6 不同信噪比下的I路信号图
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第三章 雷达天线
第三章 雷达天线
要获得精确的角度数据，往往采用单脉冲技术，而单脉冲技术对雷达系统的天
线有很严格的要求，要获得目标的位置信息，天线便是一个关键的部件。天线方向图是表征天线的辐射特性和空间角度关系的图形。完整的方向图是一个三维空间图像。方向图有场方向图与功率方向图之分，以天线为中心，距离其足够远的同一个大球面上各点场强值随位置角变化的图形，称为场方向图。各功率点随位置角的变化图形称为功率方向图。一般来讲，在工程上要获得天线的方向图，主要有以下三种途径：
1) 由原天线生产厂家提供天线方向图。
2) 在测试设备上产生不同方位的目标，通过测定天线输出端口的峰值功率，来确
定天线的方向图。
3) 在测定设备上通过设定不同的振幅比，然后观察合格的目标方位，来确定天线
的方向图。
3.1 天线参数
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3.1.1 方向性增益
增益是指天线在特定方向上集中发射能量的能力的一种度量。它有两个不同但
互为相关的定义。第一种是方向性增益，也叫作方向性；另一个是功率增益，常常简称为增益。方向性增益是天线辐射方向图本性的描述，它通常是我们感兴趣的增益。功率增益与方向性增益有关，但他考虑了天线本身的损耗。
我们用GD来表示方向性增益，发射天线的方向性增益可以定义为：
GD=最大辐射强度/平均辐射强度
式中，辐射强度是在(?,?)方向单位立体角内辐射的功率，表示为P(?,?)。 3.1.2 功率增益
用Ｇ表示的功率增益处理，它考虑了在天线中消耗性的损耗外，是与方向性增
益类似的。它可以用于方向性增益定义式类似的方法来定义，如果分母是天线从与之连接的发射机收到的净功率，或者
Ｇ＝4?（单位立体角辐射的最大功率）/天线收到的净功率
一个等效的定义为：
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Ｇ＝从主体天线辐射的最大强度/从具有同样功率输入的无损各向同性辐射强度。在雷达方程中，应选功率增益，因为它包括了由天线引起的消耗性损失。
功率增益和方向性增益的定义是发射天线给出的，由于互易性，接收天线的方向图与发射天线的方向图是一样的，所以接收天线用发射天线的增益来描述。 3.1.3 天线辐射方向图
上述的天线增益意味着最大值，增益也常作为角度函数来讨论。通常辐射方向如果主波束示于0°，主波束之外的方向图剩余部分就是旁瓣区域，第一副瓣
图的纵坐标表示归一化的作为角度函数的增益，这也就是所谓的相对增益。 出现在靠近退化瓣出现的地方，近区旁瓣的大小随着角度增加而逐渐减小。减小是由于孔径照射的形状决定的。
3.2天线方向图数学模型
辛可函数型天线方向图10.80.60.4幅度0.20-0.2-0.4-5-4-3-2-10T(秒)12345 图3-1 MATLAB sinc函数 雷达测角的物理基础就是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性。天线的方向性可以用它的方向性函数或根据方向性函数画出的方向图来表示。但方向性函数的准确表达式往往很复杂，为便于计算，常常用一些简单函数近似，
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