【正文】 框圖上展示子系統(tǒng)中經(jīng)常出現(xiàn)的雷達(dá)。除了測(cè)量范圍目標(biāo)以及它的角方向，雷達(dá)還可以通過(guò)確定的時(shí)間范圍 與測(cè)量的變化率確定一個(gè)目標(biāo)相對(duì)速度，或從徑向速度轉(zhuǎn)移的回波信號(hào)提取多普勒頻率。這是一個(gè)傳遞信號(hào)的幅度和檢測(cè)接 收到的回波信號(hào)之間特別的差異。它的波長(zhǎng)可能是大約 10 厘米（為簡(jiǎn)單起見(jiàn)四舍五入）。一個(gè)為中程雷達(dá)探測(cè)飛機(jī)可能被視為一個(gè)的持續(xù)時(shí)間 1 秒短脈沖（ 1 微秒） 。 ● 一些輻射 (回聲 )能量回到并接收到雷達(dá)天線。 1 Introduction to Radar Systems 雷達(dá)系統(tǒng)的介紹 美什科爾尼克 起止頁(yè)碼： 1— 20 頁(yè) 出版日期： 2020 年 出版單位： 麥格勞希爾公司數(shù)字工程圖書(shū)館 第一章 雷達(dá)的簡(jiǎn)介和概要 雷達(dá)的簡(jiǎn)介 雷達(dá)是一種檢測(cè)和定位的反射物體電磁傳感器。 ● 截獲目標(biāo)許多方面是輻射能量。 一個(gè)普通的波形由雷達(dá)輻射一系列相對(duì)狹窄波形，如矩形脈沖。我們假設(shè)這 個(gè)例子雷達(dá)可工作在微波頻率的中間范圍，如從 至 GHz，這是一個(gè)典型的民用機(jī)場(chǎng)監(jiān)控雷達(dá)頻帶。如果輻射功率為 106 瓦（ 1 兆瓦），在這個(gè)例子中雷達(dá)發(fā)射功率從一個(gè)目標(biāo)比例的回波信號(hào)功率的為 10–19 瓦，或接收回聲是比傳輸信號(hào)更少 190 分貝。 雷達(dá)目標(biāo)可能是飛機(jī)，船舶，或?qū)棧走_(dá)目標(biāo)也可以是人，鳥(niǎo)類，昆蟲(chóng)，降水，晴空湍流，電離媒體，地面特性（植被，山，道路，河流，機(jī)場(chǎng)，建筑物，圍墻，電力電線桿），海，冰，冰山，浮標(biāo)，地下特性，流星，極光，航天器和行星。 基本的雷達(dá)組成。 (平均功率是一個(gè)的比雷達(dá)的峰值功率 更好的體現(xiàn)。天線上傳輸指令產(chǎn)生的窄波束通常對(duì)接收允許弱目標(biāo)回波信號(hào)大面積收集。由于噪聲對(duì)雷達(dá)作出操作的能力和可靠的檢測(cè)獲得有關(guān)信息最終目標(biāo)根本有限，采取以保護(hù)方式是接收器產(chǎn)生很少自身噪音。最高信號(hào)水平可能需要設(shè)置接收機(jī)的反應(yīng)是可以允許的（例如非線性的影響，信號(hào)功率和接收開(kāi)始飽和）開(kāi)始飽和的最低的信號(hào)可能是最小的探測(cè)信號(hào)。 ,并把來(lái)自另 一個(gè)移動(dòng)目標(biāo)和雜亂回波信號(hào)分離開(kāi)。所以這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)水平的決定是設(shè)置閾值的數(shù)值 ， 它產(chǎn)生一個(gè)可接受的設(shè)定的平均值的假警報(bào)因?yàn)榻邮掌鞯脑胍?。雷達(dá) 管制確保各部分的雷達(dá)在一個(gè)協(xié)調(diào)與合作的方式操作 。外部噪音可能進(jìn)入通過(guò)天線不必要的雜亂回波信號(hào) 。該雷達(dá)發(fā)射機(jī)必須不僅能夠產(chǎn)生所需的高峰期，發(fā)現(xiàn)在最大范圍內(nèi)的平均預(yù)期的目標(biāo)的 功率，而且要產(chǎn)生一個(gè)適當(dāng)?shù)牟ㄐ魏吞囟☉?yīng)用所需的穩(wěn)定的信號(hào)。由于磁控管的相對(duì)較低的平均功耗（一個(gè)或兩個(gè)千瓦）和穩(wěn)定性差，其他功率型通常更適合需要長(zhǎng)期應(yīng)用在大型雜波回波存在移動(dòng)目標(biāo)小范圍的檢測(cè)。在雷達(dá)經(jīng)常采用的高功率，既有適當(dāng)?shù)膶拵捯约傲己玫姆€(wěn)定需要的多普勒處理，并且都大受歡迎。因此利用固態(tài)發(fā)射器會(huì)影響系統(tǒng)中其他部位 的雷達(dá)系統(tǒng)。 雷達(dá)天線。(4)提供了空間分辨率 (或獨(dú)立解決目標(biāo)的角度 )。每個(gè)天線都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和局限型。這是一個(gè)輻射幾乎矩形脈沖重復(fù)系列的雷達(dá)。一些高分辨率雷達(dá)有范圍的分?jǐn)?shù)但這一公尺的可大可小幾厘米。這個(gè)雷達(dá)使用了一個(gè)連續(xù)的正弦波。 監(jiān)視雷達(dá)。這雷達(dá)是一個(gè)脈沖雜波中檢測(cè)移動(dòng)使用低脈沖重復(fù)頻率（ PRF），通常沒(méi)有距離模糊的目標(biāo)。它們都使用多普勒頻移來(lái)提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的。這是一個(gè)提供了跟蹤或軌跡的目標(biāo)雷達(dá)。 自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤（ ADT）雷達(dá)。具體取決于應(yīng)用子掃描時(shí)間可能范圍從 1 到 12 秒。 相控陣跟蹤雷達(dá)。該雷 達(dá)產(chǎn)生例如對(duì)地球表面的一部分，一兩一個(gè)目標(biāo)或一個(gè)場(chǎng)景，立體的形象。 合成孔徑雷達(dá)（ SAR）。 ISAR 是一個(gè)連貫的成像雷達(dá)，它使用跨尺度范圍和目標(biāo)相對(duì)運(yùn)動(dòng)在多普勒域內(nèi)允許有高分辨率獲得。 制導(dǎo)雷達(dá)。相干意味雷達(dá)信號(hào)的相位是作為雷達(dá)過(guò)程中重要的一部分。這是一個(gè)氣象觀測(cè)雷達(dá)，采用了多普勒頻移通過(guò)天氣移動(dòng)影響，以確定大風(fēng)造成的風(fēng)向切變（當(dāng)在不同的方向吹風(fēng)），這可以表明如龍卷風(fēng)或下?lián)舯┝魑ｋU(xiǎn)天氣情況風(fēng)，以及其他氣象等因 素影響。當(dāng)目標(biāo)識(shí)別涉及一些自然環(huán)境的一部分，該雷達(dá)通常被稱為遠(yuǎn)程（環(huán)境）雷達(dá)。 雷達(dá)的可用信息 目標(biāo)檢測(cè)除非有關(guān)于目標(biāo)的信息以及獲得價(jià)值不大。沒(méi)有其他傳感器可以測(cè)量的準(zhǔn)確度在與遠(yuǎn)程雷達(dá)的距離遠(yuǎn)程目標(biāo)相比（基本上是由對(duì)信息的傳播速度遠(yuǎn)的距離 精度有限）。一個(gè)范圍的測(cè)量精度取決于雷達(dá)信號(hào)帶寬：更廣泛的帶寬，更大的準(zhǔn)確性。它也可以采取的多普勒頻移測(cè)量。一個(gè)目標(biāo)的方向確定由角方向運(yùn)行速度可判定，從它的軌道可以從在一段時(shí)期目標(biāo)位置的雷 達(dá)測(cè)量發(fā)現(xiàn)。四波束需要獲得兩個(gè)方位角和仰角測(cè)量。如果雷達(dá)在范圍或角度足夠高的分辨率的能力，它可以提供在高分辨率的尺寸測(cè)量目標(biāo)的程度。很好的解決交 7 叉范圍尺寸可以通過(guò)采用頻域 ,基于 SAR(合成孔徑雷達(dá) )或測(cè)量 (逆合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng) ),在第 17 章。帶寬基本上代表了信息，因此這是非常重要的許多雷達(dá) 應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)一個(gè)簡(jiǎn)單的脈沖信號(hào)帶寬是正弦波的時(shí)間 1/τ。在軍事系統(tǒng)、遠(yuǎn)距離分辨率可用于計(jì)算的測(cè)量以及密集隊(duì)形飛行的航空器 來(lái) 認(rèn)識(shí)和對(duì)抗某些類型是不可靠方式。 關(guān)于提供的帶寬限制在雷達(dá)是由政府控制的頻譜管理機(jī)構(gòu)（在美國(guó)，聯(lián)邦通信委員會(huì)，和國(guó)際上，國(guó)際電訊聯(lián)盟）。 信號(hào)信噪比。 加強(qiáng)與超過(guò)一個(gè)頻率。頻率多樣性可能運(yùn)行在每個(gè)頻率同時(shí)或幾乎同時(shí)。一個(gè)雷達(dá)操作在一個(gè)單一頻率可能導(dǎo)致波瓣結(jié)構(gòu)的天線由于直接信號(hào)之間的干擾（雷達(dá)目標(biāo)海拔模式）和表面散射信號(hào)（雷達(dá)由地球表面到目標(biāo)）。當(dāng)雷達(dá)在四個(gè)不同的操作遠(yuǎn)離頻率，暫時(shí)現(xiàn)象掃描比率為 ，由于頻率集極顯著增加。如果在一個(gè)單一的雷達(dá)工作頻率錯(cuò)過(guò)了檢測(cè)可能會(huì)導(dǎo)致小目標(biāo)回波，因此通過(guò)在不同頻率的檢測(cè)截面會(huì)有所不同，可小或大，但一個(gè)成功的檢測(cè)比如果只有一個(gè)頻率的使用變得更加容易。如果操作只在一個(gè)頻率比在很寬的頻率范圍困難得多。多普勒頻移變化的重要性認(rèn)識(shí)到的雷達(dá)脈沖不久第二次世界大戰(zhàn)后成為許多雷達(dá)的應(yīng)用日益重要的因素。 多普勒頻移被廣泛用來(lái)區(qū)分固定雜波移動(dòng)目標(biāo)，如第 2 章通過(guò) 5 討論。在 CW（連續(xù)波）雷達(dá)還 采用了多普勒效應(yīng)檢測(cè)移動(dòng)目標(biāo)，因?yàn)樗?jīng)是此連續(xù)波雷達(dá)的使用。機(jī)載多普勒導(dǎo)航雷達(dá)也是基于多普勒頻移。該雷達(dá)方程的簡(jiǎn)單形式可以寫(xiě)成 在右邊被寫(xiě)成三個(gè)因素的積，代表實(shí)際過(guò)程的發(fā)生。在相關(guān)其返回路徑，第二個(gè)字母歸于前兩個(gè)字母的積返回到雷達(dá)回波信號(hào)的分析。如果最大的雷達(dá)范圍， Rmax是發(fā)生在接收到的信號(hào)等于最小的雷達(dá)， Smin 該雷達(dá)方程的簡(jiǎn)單形式檢測(cè)信號(hào)的定義變得天線 一般而言，多數(shù)都用相同天線雷達(dá)發(fā)射和接收。最低檢測(cè)信號(hào)， Smin 受限于接收器的噪聲，可以表示為 在這個(gè)表達(dá)式中， kToB 是所謂的理想導(dǎo)體電阻，其中 k =波爾茲曼常數(shù)， To 標(biāo)準(zhǔn)溫度熱噪， B =接收帶寬（通常如果超外差接收機(jī)范圍） ,kTo 的積等于 4 10?21瓦 /赫茲。條件用在這里它必須足夠大以獲得所需的不實(shí)探測(cè)（因噪音 10 過(guò)接收閾值）和所需的檢測(cè)閾值（可在各種雷達(dá) 文章中 找到）。為了說(shuō)明這些外加的信號(hào)，該雷達(dá)方程的分子是乘以一個(gè)系數(shù) nEi（ n），這里 Ei（ n）相加 n 脈沖是有效的。地球的表面和地球大氣可顯著影響電磁波的傳播和變化的范圍和雷達(dá)能力。這一損失的因素可能相當(dāng)大。更根本的說(shuō)它適用于在一個(gè)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的時(shí)間等于 n /fp。重提時(shí)間 ts 保持是等于為（ Ω /Ω o），其中 to=n /fp 和 Ω o，該天線（ 立體角度 ）固體波束寬度，大約是有關(guān)天線增益 G 由 G=4/Ω o。為此，一個(gè)監(jiān)視雷達(dá)能力的常用指標(biāo)是它的功率孔徑積。 式或 式 是簡(jiǎn)單的雷達(dá)方程，雷達(dá)每一個(gè)特定的應(yīng)用程序一般要采用雷達(dá)方程適合特定的應(yīng)用程序。不同類型的雷達(dá)方程時(shí)當(dāng)雷達(dá)能力被敵對(duì)干擾噪聲限制不同類型的雷達(dá)方程時(shí)通常也要設(shè)計(jì)。在 IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會(huì)）正式規(guī)范了雷達(dá)波段命名，如表 概括。因此，一個(gè) L 波段雷達(dá)只能運(yùn)行頻率范圍內(nèi)，從 1215 兆赫到 1400兆赫，即使在這個(gè)范圍內(nèi)，可能有限制。雖然官方國(guó)際電聯(lián)毫米波介紹，從 30 至 300 GHz，實(shí)際上就是， 表 IEEE 標(biāo)準(zhǔn) 的雷達(dá)名稱頻帶表 頻帶名稱 頻率特定范圍 第 2 區(qū)國(guó)際電信聯(lián)盟頻率分配 特定頻率范圍 12 在 Ka 波段雷達(dá)技術(shù)是比對(duì)技術(shù)的 W 頻技術(shù)非常的接近微波頻率。保密是重要的，當(dāng)時(shí)選擇這樣指定不同的波段且難以猜測(cè)的它們采用的頻率。 IEEE 標(biāo)準(zhǔn)前面提到的國(guó)家，這些 “ 不符合雷達(dá)的做法不得用來(lái)形容雷達(dá)頻段。這是一個(gè)很大的頻率范圍所以它應(yīng)該可以預(yù)期。另一方面，在雷達(dá)頻率更高更容易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量范圍和位置因?yàn)楦叩念l率提供更大的帶寬（決定范圍精度和距離分辨率）以及一個(gè)給定的物理尺寸天線的窄波束天線（決定角精度和角分辨率）。在高頻波段雷達(dá)的主要用途（第 20 章）是在遠(yuǎn)距離探測(cè)目標(biāo)（名義上超過(guò) 2020 海里）通過(guò)利用高的電離層折射的是高頻能量在地球表面的優(yōu)勢(shì)。在 20 世紀(jì) 30 年代開(kāi)始發(fā)展的雷達(dá)，雷達(dá)在此頻段的頻率，因?yàn)檫@代表了無(wú)線電技術(shù)在當(dāng)時(shí) 的前沿。但是當(dāng)有結(jié)構(gòu)的干擾增加了范圍可以有破壞性的干擾，范圍由于在海拔平面降低了深空天線模式范圍。甚高頻雷達(dá)是 無(wú)關(guān)雨的回 波。 雖然有對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控雷達(dá)，甚高頻有許多吸引人的優(yōu)點(diǎn)但也有一些嚴(yán)重的局限性。在 VHF 頻段擁擠，如電視和 FM 廣播重要的民事服務(wù)，從而進(jìn)一步降低了頻譜空間雷達(dá)可用性。據(jù)說(shuō)他們制作了大量的一些非常大的規(guī)模和范圍廣甚高頻空監(jiān)控雷達(dá)且大多數(shù)很容易運(yùn)輸。 超高頻（ 300 至 1000 兆赫）。在這個(gè)區(qū)間的上半部分都可以發(fā)現(xiàn)有遠(yuǎn)程艦載空中監(jiān)視雷達(dá)和雷達(dá)（稱為風(fēng)廓線儀）測(cè)量的速度和風(fēng)向。寬闊的帶寬是需要的以便獲得良好的距離分辨率。如果雷達(dá)是看到表面上設(shè)目標(biāo)，但在表面同樣的頻率還需要有探地雷達(dá)。正如一位頻率的上升，雨天效果的影響開(kāi)始變得重要 ，因此雷達(dá)設(shè)計(jì)者可能擔(dān)心減少 L 在雨天對(duì)更高的頻率的影響。它的范圍通常是 50 到 60 海里。它有時(shí)也可以接受的作為一雷達(dá)執(zhí)行兩種功能選擇 C 波段。在這樣一個(gè)不同的頻率，盡管有人說(shuō)這兩個(gè)雷達(dá)具有相當(dāng)?shù)男阅?。有在較高頻率天氣雷達(dá) ，但這些通常是短于新一代天氣雷達(dá)范圍，可能是一個(gè)更具體的天氣比新一代天氣雷達(dá)提供準(zhǔn)確的氣象雷達(dá)測(cè)量應(yīng)用中使用。 X 波段（ 8? 千兆赫）。在 X 波段雷達(dá)是一種方便，并因此一般大小應(yīng)用的興趣，在流動(dòng)性和重量輕，很長(zhǎng)范圍并不是一個(gè)很重要地要求。至于到更高的雷達(dá)頻率，天線的物理尺寸減少，而在一般情況下更難以產(chǎn)生大的發(fā)射功率。機(jī)場(chǎng)表面檢測(cè)設(shè)備（ ASDE）一般認(rèn)為在主要機(jī)場(chǎng)已在 Ku 波段，主要是因?yàn)樗鼉?yōu)于 X 波段的條件。 毫米波雷達(dá)。如前所述），雷 15 達(dá)在毫米波地區(qū)目的實(shí)踐中一般在 40 千兆赫或甚至更高的頻率開(kāi)始。衰減變化對(duì)毫米波地區(qū)在 94 GHz的窗口衰減實(shí)際上高于大氣中水蒸汽的衰減，在 千兆赫奧波爾吸收線。它的優(yōu)點(diǎn)是它是一種采用高帶寬信號(hào)的頻譜（有大量的頻譜空間） 。在陀螺儀的研究進(jìn)展（第 10 章）可以產(chǎn)生平均功率比傳統(tǒng)毫米大功率要更大。他們可 以利用寬帶（極短脈沖），并且可以有很窄 定向頻帶 。其他原因激光雷達(dá)只取得了有限的應(yīng)用。該數(shù)字是按順序分配該特定的字母。當(dāng)指定由一個(gè)破折號(hào)之后，字母 T 和一個(gè)數(shù)字該設(shè)備是專為用途。 美國(guó)聯(lián)邦航空局（ FAA）的使用下列指定其 空中交通 控制雷達(dá)： ● ASR 機(jī)場(chǎng)監(jiān)控雷達(dá) ● ARSR 航路監(jiān)控雷達(dá) ● ASDE 機(jī)場(chǎng)地面檢測(cè)設(shè)備 ● TDWR 多普勒天氣雷達(dá) 下面的數(shù)字表指定的特殊雷達(dá)模型（按時(shí)間順序）。 表 JETDS設(shè)計(jì)表 及雷達(dá) 用途 安裝地 設(shè)備類型 用途 A. 無(wú)人駕駛飛機(jī) L. 電子設(shè)備 B. 轟炸 B. 水下移動(dòng)潛艇 P. 雷達(dá) D. .定向儀，偵察和監(jiān)視 D. 無(wú)人號(hào)航母 S. 特別或組合 G. 消防 監(jiān)控 F. 固定地面 W. 武器裝備（特有 N. 導(dǎo)航 的沒(méi)有包括軍備） G. 一般地使用 Q. 特別聯(lián)合 K. 兩棲 R. 接收 M. 移動(dòng)（地面） S. 檢測(cè) /距離方向及搜索 P. 便攜式 T. 發(fā)射 S. 水（船） W. 自動(dòng)飛行或遠(yuǎn)程控制 T. 交通 （地面） X. 鑒定和識(shí)別 U. 一般地使用 Y. 監(jiān)視和控制（包括消防，空中 管 制） V. 車輛（地面）