雷达原理（第6版） 课件 【ch01】绪论.pptx

绪 论第一章雷达原理(第6版）高等学校电子信息类精品教材 01雷达的基本任务PART ONE 一、雷达的基本任务目标在空间、陆地或海面上的位置可以用多种坐标系来表示。最常见的是笛卡儿坐标系(也称直角坐标系)，即空间任一点目标Р的位置可用x、y、z三个坐标值来决定。在雷达应用中，测定目标坐标常采用极（球）坐标系，如图1.1所示。图中，空间任一目标Р所在位置可用下列三个坐标值确定:1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务目标的斜距R：雷达到目标的直线距离OP。也经常被称为径向距离。方位角α：目标斜距R在水平面上的投影OB与某一起始方向（正北、正南或其他参考方向〉在水平面上的夹角。常以正北作为参考。俯仰角β：斜距R与它在水平面上的投影OB在铅垂面上的夹角，有时也称为倾角或高低角。就相对雷达波束指向而言，上视时常称仰角，下视时常称俯角。1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务相对雷达波束指向而言，上视时常称仰角，下视时常称俯角。如果需要知道目标的高度和水平距离，那么利用圆柱坐标系比较方便，即目标的位置由以下三个坐标值来确定：水平距离D，方位角α，高度H。这两种坐标系之间的关系如下:1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务现以典型的单基地脉冲雷达为例来说明雷达测量的基本工作原理，图1.2示出了这种雷达的基本组成框图。1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务?1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务我们知道电磁波的能量是以光速传播的，设目标的距离为R，则传播的距离等于光速乘以时间间隔，即利用调频连续波也可以进行目标距离的测量，其测距原理是基于同一时刻目标回波信号相对发射信号的频率偏移，其偏移量与回波信号滞后于发射信号的时间成正比，测得这一频率偏移量就可以据此换算得到目标距离的大小。1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务2.目标角位置的测量目标角位置指方位角或仰角，在雷达技术中测量这两个角位置基本上都是利用天线的方向性来实现的。图1.4是天线波束分别指向A、B及C三个方向时对目标的响应情况。雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内，当天线波束轴对准目标时，回波信号最强，如图1.4(a）中实线所示。当目标偏离天线波束轴时回波信号减弱，如图1.4（a）中虚线所示。根据接收回波最强时的天线波束指向，就可确定目标的方向,这就是角坐标测量的基本原理。天线波束指向实际上也是辐射波的波前方向。1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务?1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务?1.雷达回波中的可用信息 一、雷达的基本任务如图1.8所示，设雷达发射机功率为P,当用各向均匀辐射的天线发射时，距雷达R处任一点的功率密度S等于功率被假想的球面积所除，即1.雷达回波中的可用信息 02雷达的基本组成PART TWO 二、雷达的基本组成以典型单基地脉冲雷达为例来说明雷达的基本组成及其作用。如图1.9所示，它主要由天线、发射机、接收机、信号处理机和终端设备等组成。 二、雷达的基本组成雷达发射机产生辐射所需强度的脉冲功率，其波形是脉冲宽度为z而重复周期为T。的高频脉冲串。发射机现有两种类型：一种是直接振荡式（如磁控管振荡器)，它在脉冲调制器控制下产生的高频脉冲功率被直接馈送到天线；另一种是功率放大式(主振放大式)，它是由高稳定度的频率源（频率综合器）作为频率基准，在低功率电平上形成所需波形的高频脉冲串作为激励信号，在发射机中予以放大并驱动末级功放而获得大的脉冲功率来馈给天线的。功率放大式发射机的优点是频率稳定度高且每次辐射是相参的，这便于对回波信号进行相参处理，同时也可以产生各种所需的复杂脉冲压缩信号波形。发射机输出的功率馈送到天线，而后经天线辐射到空间。1.雷达发射机 二、雷达的基本组成脉冲雷达天线一般具有很强的方向性，以便集中辐射能量来获得较大的观测距离，其方向图函数如图1.10所示。天线的方向性越强，天线波瓣宽度越窄，雷达测向的精度和分辨力就越高。常用的微波雷达天线是抛物面反射体，馈源放置在焦点上，天线反射体将高频能量聚成窄波束。天线波束在空间的扫描常采用机械转动天线来得到，由天线控制系统来控制天线在空间的扫描，控制系统同时将天线的转动数据送到终端设备，以便取得天线指向的角度数据。根据雷达用途的不同，波束形状可以是扇形波束，也可以是针状波束。天线波束的空间扫描也可以采用电子控制的办法，它比机械扫描的速度快，灵活性好，这就是20世纪末开始日益广泛使用的平面相控阵天线和电子扫描的阵列天线。前者在方位和仰角两个角度上均实行电扫描；后者是一维电扫描，另一维为机械扫描。2.雷达天线 二、雷达的基本组成接收机多为超外差式，由高频放大(简称高放，有些雷达接收机不用高放)、混频、中频放大(简称中放)、检波、视频放大等电路组成。接收机的首要任务是把微弱的回