雷达原理习题与解答

雷达原理习题集西安电子科技大学信息对抗技术系《雷达原理教研组》2007.9雷达原理习题集-1-第一章1-1.已知脉冲雷达中心频率f0＝10000MHz，回波信号V60相对发射信号的延迟时间为500μs，回波信号的Vr频率为10000.03MHz，目标运动方向与目标所在R方向的夹角60，如图1-1所示，求此时目标距离R、径向速度Vr与线速度V。图1-1解：波长mfc03.0101031080，多卜勒频率KHzMHzfd3003.01000003.10000径向速度smfVdr/450103015.024，线速度smVVr/90060cos目标距离kmtcRr7521051032481-2.已知某雷达对=5m2的大型歼击机最大探测距离为100Km，a）如果该机采用隐身技术，使减小到0.1m2，此时的最大探测距离为多少？b）在a）条件下，如果雷达仍然要保持100Km最大探测距离，并将发射功率提高到10倍，则接收机灵敏度还将提高到多少？解：根据雷达方程，作用距离与目标RCS的4次方根成正比，因此：a）此时的最大探测距离为kmkmR6.3751.01004maxb）根据雷达方程，作用距离的4次方与目标RCS、发射功率成正比，与灵敏度成反比，故当RCS减小到50倍，发射功率提高到10倍，还需要将灵敏度提高到5倍（数值减小），才能达到相同的作用距离。1-3.画出p5图1.5中同步器、调制器、发射机功放、接收机高放和混频、中放输出信号的基本波形和时间关系。解：同步器Tr调制器f0发射机功放trf0+fd接收机高放fi+fd混频器输出中放输出第二章雷达原理习题集-2-2-1.某雷达发射机峰值功率为800KW，矩形脉冲宽度为3s，脉冲重复频率为1000Hz，求该发射机的平均发射功率和工作比解：平均发射功率368001031010002400()2.4avttrrPpPfWkWT工作比631010000.003rrDfT2-2.一般在什么情况下选用主振放大式发射机？在什么情况下选用单级振荡式发射机？答：单级振荡式发射机简单、经济、效率高，相对体积重量小，使用方便，适用于对脉冲波形、频率精度和稳定度、射频信号相位调制要求不严格的非相参雷达系统；主振放大式发射机具有很高的脉冲波形和频率、相位稳定度，能够适用于对波形、频率、相位有复杂调制，且有很高的稳定性要求的雷达系统。但其组成复杂、造价高，体积和重量也较大。2-3.用带宽为10Hz的测试设备测得某发射机在距主频1KHz处的分布型寄生输出功率为10W，信号功率为100mW，求该发射机在距主频1KHz处的频谱纯度（相位噪声）。解：根据定义，相位噪声为HzdBHzfLm/5010101001010lg10362-4.阐述p44图2.18中V2和p47图2.23中VD1、VD2的作用，在p45图2.21中若去掉V2后还能否正常工作？答：（1）p44图2.18中V2的作用是：在阴极负高压作用期间，在管腔内产生高功率的电磁振荡，并通过腔内的耦合探针将电磁能由波导输出到腔外；（2）p47图2.23中VD1的作用是当PFN谐振充电到2倍电源电压后，防止PFN向电源的放电，而保持在2倍电源电压状态；VD2的作用是在PFN放电期间改善其与负载的匹配，并抑制不匹配时产生的振荡；（3）在p45图2.21中若去掉V2，则在C0上可进行正常充电过程，但没有放电开关V2后，只能通过R放电，放电时间过长，且波形很差，微波管可能因连续工作时间过长而损坏，不能正常工作。2-5.某刚性开关调制器如图，试画出储能元件C的充放电电路和点的时间波形答：E0E0ERC充电放电12435雷达原理习题集-3-2-6.某人工长线如图，开关接通前已充电压10V，试画出该人工长线放电时（开关接通）在负载RH上产生的近似波形，求出其脉冲宽度KLLLLLLRHCCCCCCL=25h，C=100pF，RH=500解：PFN阻抗500101025106，为匹配放电10V脉宽s942.01030101025681062.7.某软性开关脉冲调制器如图，已知脉冲重复频率为2000Hz，C=1000pF，脉冲变压器初次极匝数比为1：2，磁控管等效电阻RH=670，试画出充放电等效电路和点的时间波形。若重复频率改为1000Hz，电路可做哪些修改？ELchLLLCCC解：谐振充电要求：HLLchch44.8103105,105103192449匹配放电要求：等效阻抗5.1674/670/2nRRHH，HLL28105.167.5.16710929充电等效电路Lch放电等效电路E3CCLCLCLRH雷达原理习题集-4-若重频改为1000Hz，可在Lch后加二极管，或将Lch改为33.76H。2.8．某放大链末级速调管采用调制阳极脉冲调制器，已知E0=120KV，Eg=70V，C0=100pF，充放电电流I=80A，试画出a,b,c三点的电压波形及电容C0的充电电流ic波形与时间关系图。若重频为600Hz，求G1、G2的平均功率和调制脉冲的上升时间、下降时间。G1c偏压与激励aE0EgC0b偏压与激励G2解：a）b）c）ic上升时间siCEEtcgs15.08010120070)(100下降时间siCEEtdgd15.08010120070100G1管平均功率WtfiEEsrcg4321015.06008060035260G2管平均功率WtfiEEsrdg4321015.06008060035260第三章3-1.已知行波管高放F=6dB，参放F=1.8dB，量子放大器Te=10k，试比较三者的噪声性能。如果天线噪声温度TA=300k，试比较三者内外噪声的相对大小。雷达原理习题集-5-解：行波管高放：F=6dB=3.98，Te=（3.981）290K=864.2K参量放大器：F=1.8dB=1.51，Te=（1.511）290K=147.9K量子放大器：10K；外噪声TA=300K因此，仅从高放的噪声系数来说：量子放大器噪声性能最好，参量放大器次之，行波管放大器性能最差。外噪声功率比行波管内噪声小，比参放和量放的内噪声大。3-2.已知接收机输入端在接匹配负载的条件下，于其输出端测得的噪声功率为0.1W，接收机额定功率增益为1012，测试带宽为3MHz，求等效输入噪声温度和接收机噪声系数。解：KTFTGNNFWNWNWNNGNNeiio7.212529033.71,33.8012.0088.011032901038.110088.011,088.0012.01.01.0102.1101032901038.10623122126233-3.p58图3.12中的馈线、接收机放电器、限幅器功率增益均为0.9，低噪声高放增益为20dB，噪声系数3，混频器增益为0.2，相对噪声温度为2，中放增益120dB，噪声系数6dB，求该接收机噪声系数。如果去掉低噪声高放，则噪声系数为多少？解：无源总损耗729.09.09.09.0，混频器噪声系数102.02cF总噪声系数44.42.010729.01410729.0110729.013729.0122F去掉低噪声高放29.342.0729.014729.0110729.01F3-4.某雷达接收机噪声系数为6dB，接收机带宽为1.8MHz，求其临界灵敏度。解：临界灵敏度dBmdBmSi45.1058.1lg106.114min3-5.某雷达发射矩形脉冲宽度3s，接收机采用矩形频率特性的匹配滤波器，天线噪声温度为380k，系统组成和参数如下图，求：含天线噪声在内的系统噪声系数和临界灵敏度。天线馈线收发开关高放混频中放G=0.9G=0.8G=150F=4.2G=0.3tc=2G=1010F=3解：接收机总噪声系数282.43.015072.01315072.017.672.012.472.01F内外噪声引起的总噪声系数92.5290380282.40TTFFA接收机带宽MHzB46.010337.16含外噪声的接收机临界灵敏度dBmdBmSi65.10992.5lg1046.0lg10114min3-6.某雷达脉冲宽度1s，重复频率600Hz，发射脉冲包络和接收机准匹配滤波器均为矩形特性，接收机噪声系数3，求接收机等效噪声温度Te、临界灵敏度Simin和最大的单值测距范围。解：等效噪声温度KTe58029013雷达原理习题集-6-接收机带宽MHzB37.110137.16临界灵敏度dBmdBmSi86.1073lg1037.1lg10114min单值测距范围KmfcRr250600210328第四章4-1.已知单枪静电偏转示波管偏转灵敏度10V/cm，量程Rmax对应扫略线长度l=30cm，标尺系数m=0.2cm/Km，现保证全程测量，采用A/R显示方法，将70Km~80km一段标尺系数扩大5倍，画出加于x偏转板、y偏转板上的偏转信号和加于阴极上的辉亮信号，表明锯齿电压的斜率，对准时间关系4-2.若将下图中A、B、C、D扫略电压分别加于显示器水平偏转板上，试比较扫略线的长度和量程。ABCD4-3.单枪A/R显示器画面如图所示，试画出左、右x偏转板的扫略电压及上、下y偏转板上回波信号和偏转电压的时间关系图。4-4.动圈式示波管PPI显示器（1）若使0Km位置处于圆环上（空心显示），画出发射脉冲、扫略线圈电流、辉亮信号波形（对准时间关系）（2）若使显示器原点代表10Km，上述波形应如何变化？0Km10Km4-5.已知静电偏转示波管偏转灵敏度10V/cm，A显水平扫略电压斜率为100V/ms，现有一目标回波里扫略线起点的长度为10cm，扫略线全长20cm，求该目标的距离、显示器距离量程？若将量程提高一倍，扫略电压应如何变化？4-6.已知静电偏转示波管各极的电压波形如下图，画出该显示器的显示画面。如果扫略和辉亮电压波形改为ux、ug，画出此时显示画面。雷达原理习题集-7-发射脉冲y上偏转板y下偏转板x扫略辉亮信号x扫略ux辉亮信号ug4-7.试用顺序点阵法和程控点阵法给出字符“5”的分解点阵表，并给出两者在书写速度、存储容量方面的比较。第五章5-1．如图所示：雷达观察同一方向的两个金属圆球，它们的雷达截面积分别为1和2，离雷达的距离为1R和2R，若此时两球的回波功率相等，试证明：42121RR5-2．设目标距离为0R，当标准金属圆球（截面积为）置于目标方向离雷达20R处时，目标回波的平均强度正好与金属球的回波强度相同，试求目标的雷达横截面积。5-3．已知雷达视线方向目标入射功率密度为1S，在雷达接收天线处目标反射功率密度为2S，目标为雷达站的距离为R。⑴求目标在该方向上的雷达截面积。⑵求该视线方向目标等效球体的总散射功率。⑶如果入射功率提高10倍求的变化。5-4．设雷达参数为：610tPW，10rAm2，10cm，13min10SW。⑴用该雷达跟踪平均截面积20m2的飞船，求在自由空间的最大跟踪距离。⑵设该飞船上装有雷达应答器，其参数为1tPW，10rAm2，7min10SW，求采用信标跟踪时自由空间的最大作用距离。5-5.某雷达要求虚警时间为2小时，接收机带宽为1MHz，求虚警概率和虚警数。若要求虚警时1R2R12雷达原理习题集-8-间大于10小