04(雷达方程)

电子系统——雷达原理第四讲雷达方程一、雷达方程介绍作用：•辅助设计雷达系统以满足用户设定的检测指标•在接收到的信号功率、雷达和目标参数之间建立关系•描述从干扰源接收的功率，包括热噪声，杂波，干扰•提供了一个预测信噪比的方法，可以预测最大作用距离一、雷达方程介绍影响雷达接收信号和干扰功率的参数：•雷达的工作参数，包括发射功率，发射能量，发射波形，天线增益，有效孔径，接收机噪声性能，雷达系统损失，最小检测信干比•目标参数，包括雷达散射截面积（RCS），RCS起伏,目标的距离•传播媒介参数，包括气体吸收RF能量，媒介中粒子对射频能量的散射二、雷达方程概述PT=发射的峰值功率G=天线增益σ=目标的雷达散射截面积λ=波长R=雷达到目标的单程距离Ls=系统损耗LA=传播损耗K=Bolzmann常数（1.38×10-23）T0=290˚KB=带宽F=接收机噪声系数22340S/(4)TSAPGNRLLKTBF点目标分类•点目标：目标位于雷达的分辨单元内•低角度面目标：比雷达分辨单元大，擦地角小。其雷达散射截面积正比于分辨单元内的面积。分类•高角度面目标：比分辨单元大，垂直照射目标平面分类•体目标：大于雷达的分辨单元，散射截面积正比于包含目标的分辨单元的体积分类•自保护干扰：分类•支援干扰分类•放大：通过放大、转发，主要用于欺骗三、噪声中的点目标TP2P1S2SRPR222(4)tEREPGAPASR222224(4)TPPGSRR2124TPGPSR124TtPGSR三、噪声中的点目标24/(4)RTEIIPPGASIPRP2234/(4)TIPGSIRPPI=系统接收功率处的干扰功率24EAG噪声中的点目标2234/(4)TISAGPPGSIRPLLL考虑损耗处理多个脉冲2234/(4)TPIPGGSIRP处理增益噪声中的点目标把在雷达中产生的噪声都看成是从天线输入00232901.3810/NiPKTBFTKKJK22340/(4)TPSAGPPGGSNRKTBFLLL()LPNiNGL积累损失噪声中的点目标观测能量和平均功率1/B22340/(4)TLSAGPiPNGSNRKTFLLLL22340/(4)LSAGPiWGSNRKTFLLLL22340/(4)AVGDSAGPiPTGSNRKTFLLLL低截获概率(LPI)目标检测与发射能量有关，而截获与峰值功率有关•低峰值功率，高能量波形•保密编码照射波形•使雷达发射机不曝漏在空中例题1、某多模式空载雷达的其中一个模式的指标如下•发射功率10kW•脉冲宽度1.2us•PRF250000pps•天线增益35dB•频率10.5GHz(波长=0.0286m)•接收机噪声系数3.5dB•系统损失1.4dB•传播损失1.6dB•地面损失0dB求：对于101.860公里远的2m2的目标，单个脉冲的信噪比答案：-12.9dB例题2、若上例进行相参积累2048个脉冲，积累损失为1.6dB,再求信噪比答案：18.6dB检测距离预测例题：如果最小检测信噪比为16dB，要使上例中的雷达能发现10m2的目标，最大距离为多少？（a）利用单个脉冲；（b）2048个脉冲答案：28.8公里；176.8公里224max3min(4)TPISAGPPGGRPLLLSI信噪比空间增益/损失2234/(4)TPISAGPPGGSIPLLLR2234(1/m)(4)RSPACEGR3422(4)(m)RSPACERL系统参数四、雷达方程中的损失•系统损失•传播媒介损失•地面损失（由多路径引起）系统损失(dB)SPLPOAPPWSQLIMCOPNELLLLLLLLLL系统损失•波导损失：吸收和反射•极化损失：发射波的极化不能被接收天线完全接收•天线方向图损失（扫描损失）系统损失•脉宽损失系统损失•偏斜损失系统损失•饱和削顶损失系统损失•降维损失•操作员损失•设备不理想损失传播媒介损失传播媒介损失地面损失地面损失导体平面线极化波的反射抑制方法：1、窄波束宽度2、频率捷变五、信号处理和雷达方程(/)(/)OPISIGSI信号积累原理信号处理•相参积累•非相参积累/effLiNNL1/2()()effNCLNN大的积累脉冲数信号处理非相参积累六、脉冲压缩的雷达方程22340/(4)TELPCSAGPiPNGSNRKTFLLLL22340/(4)(/)TLPCSAGPiPNGSNRKTBCRFLLLL七、搜索雷达的雷达方程3()(/)SCAzNPRF223()340/(4)AzTSAGPiPRFPGSNRKTBFLLLL若波束的脉冲数匹配积累的脉冲数3()/dOTAzTT驻留时间天线的角速度例题1、某搜索雷达有如下特征•类型2维搜索•方位角波束宽度2.2˚•PRF630pps•S/Nmin17dB雷达从92海里（170.384公里）处2m2的目标能获得7dB的信噪比。求如果扫描匹配信号积累数，求天线的最大旋转速度？假设积累损失为2dB。答案：86.6˚/s；八、跟踪雷达的雷达方程/EdSNPRFTPRFB22340/(4)TPCSAGPSiPGPRFSNRKTBFLLLBL23240/(4)TEPCSAGPSiPAPRFSNRKTBFLLLBL积累时间由信号处理机或伺服带宽决定例题1、某跟踪雷达，它的PRF是320pps,角伺服带宽是5Hz，求最大可能的积累数？答案：64九、连续波和脉冲多普勒雷达方程22340/(4)CWLSAGPWPTGSNRKTFLLLL加窗损失如果收发隔离足够十、面目标和杂波的雷达方程2234(4)TRSAGPPGPRLLL0AIA面目标和杂波AZAZAZRXD'ELELELRXD'2cosGcRB面目标干扰中的点目标()03()2/GLowAZBCosSCcR()023()3()4/GHighAZELCosSCcR()03()2/MTI-IGLowAZBCosSCcR()023()3()4/MTI-IGHighAZELCosSCcR十一、体目标和杂波的雷达方程()()222/4effAZeffELVBDDSCcR()()222()/4effAZeffELVVBDDMTIISCcR