雷達原理（第四版）

章 緒論 1 1．1 雷達的基本任務 1 1．1．1 雷達回波中的可用信息 1 1．1．2 雷達探測能力——基本雷達方程 5 1．2 雷達的基本組成 7 1．3 雷達的工作頻率 9 1．3．1 雷達頻段 9 1．3．2 雷達頻段的應用 10 1．4 雷達的戰(zhàn)術(shù)參數(shù)及技術(shù)參數(shù) 11 1．4．1 雷達的主要戰(zhàn)術(shù)參數(shù) 11 1．4．2 雷達的主要技術(shù)參數(shù) 12 1．4．3 雷達的分類 13 1．5 雷達的應用和發(fā)展 14 1．5．1 雷達的應用 14 1．5．2 雷達的發(fā)展 20 1．5．3 現(xiàn)代雷達技術(shù)簡介 21 1．6 軍用雷達與電子戰(zhàn) 25 1．6．1 電子戰(zhàn)的科學定義 25 1．6．2 電子戰(zhàn)頻段 26 1．6．3 雷達抗干擾 26 1．6．4 隱身和反隱身 29 1．6．5 反偵察和反摧毀 32 參考文獻 32第2章 雷達發(fā)射機 33 2．1 概述 33 2．1．1 雷達發(fā)射機的任務和功能 33 2．1．2 單級振蕩式發(fā)射機和主振放大式發(fā)射機 33 2．1．3 現(xiàn)代雷達對發(fā)射機的主要要求 35 2．2 雷達發(fā)射機的主要質(zhì)量指標 36 2．2．1 工作頻率和瞬時帶寬 37 2．2．2 輸出功率 37 2．2．3 信號形式和脈沖波形 37 2．2．4 信號的穩(wěn)定度和頻譜純度 39 2．2．5 發(fā)射機的效率 42 2．3 雷達發(fā)射機的主要部件和各種應用 43 2．3．1 發(fā)射機的主要部件 43 2．3．2 幾種典型的雷達發(fā)射機 45 2．3．3 全固態(tài)雷達發(fā)射機 47 2．3．4 國內(nèi)外典型雷達發(fā)射機概況 48 2．4 真空管雷達發(fā)射機 49 2．4．1 真空微波管的選擇 50 2．4．2 線性注管(O型管) 51 2．4．3 正交場微波管(M型管) 54 2．4．4 真空微波管的性能比較和展望 55 2．4．5 幾種典型的真空管發(fā)射機 57 2．4．6 微波功率模塊(MPM)及空間功率合成方法 59 2．5 固態(tài)雷達發(fā)射機 61 2．5．1 微波晶體管及其發(fā)展概況 61 2．5．2 固態(tài)發(fā)射機的分類和特點 62 2．5．3 幾種典型的全固態(tài)雷達發(fā)射機 64 2．5．4 有源相控陣雷達全固態(tài)發(fā)射機及其特點 67 2．5．5 有源相控陣雷達的T／R組件 67 2．5．6 有源相控陣雷達全固態(tài)發(fā)射機 70 2．6 脈沖調(diào)制器 71 2．6．1 線型脈沖(軟性開關(guān))調(diào)制器 72 2．6．2 剛性開關(guān)脈沖調(diào)制器 73 2．6．3 浮動板調(diào)制器 75 2．6．4 脈沖調(diào)制器的性能比較 79 參考文獻 80第3章 雷達接收機 81 3．1 雷達接收機的基本原理和組成 81 3．1．1 雷達接收機的基本原理 81 3．1．2 雷達接收機的基本組成 83 3．2 雷達接收機的主要質(zhì)量指標 87 3．2．1 靈敏度和噪聲系數(shù) 87 3．2．2 接收機的工作頻帶寬度和濾波特性 87 3．2．3 動態(tài)范圍和增益 88 3．2．4 頻率源的頻率穩(wěn)定性和頻譜純度 88 3．2．5 幅度和相位的穩(wěn)定性 88 3．2．6 正交鑒相器的正交度 88 3．2．7 A／D變換器的技術(shù)參數(shù) 89 3．2．8 抗干擾能力 89 3．2．9 頻率源和發(fā)射激勵性能 89 3．2．10 微電子化、模塊化和系列化 90 3．3 常規(guī)雷達接收機和現(xiàn)代雷達接收機 90 3．3．1 雷達接收機的分類 90 3．3．2 常規(guī)雷達接收機 90 3．3．3 現(xiàn)代雷達接收機 92 3．4 接收機的噪聲系數(shù)和靈敏度 97 3．4．1 接收機的噪聲 97 3．4．2 噪聲系數(shù)和噪聲溫度 100 3．4．3 級聯(lián)電路的噪聲系數(shù) 103 3．4．4 接收機靈敏度 104 3．5 接收機的高頻部分 106 3．5．1 概述 106 3．5．2 高頻低噪聲放大器的種類和特點 106 3．5．3 混頻器的變頻特性及其分類 108 3．6 接收機的動態(tài)范圍和增益控制 111 3．6．1 動態(tài)范圍 111 3．6．2 接收機的增益控制 113 3．6．3 對數(shù)放大器 117 3．7 自動頻率控制 119 3．7．1 概述 119 3．7．2 自動頻率控制(AFC)的原理 119 3．7．3 控制磁控管的AFC系統(tǒng) 122 3．8 匹配濾波器和相關(guān)接收機 122 3．8．1 匹配濾波器的基本概念 123 3．8．2 匹配濾波器的頻率響應函數(shù) 124 3．8．3 匹配濾波器的脈沖響應函數(shù) 126 3．8．4 相關(guān)接收機及其應用 126 3．8．5 準匹配濾波器 127 3．8．6 接收機帶寬的選擇 129 3．9 頻率源及其應用 130 3．9．1 概述 130 3．9．2 直接頻率合成器和間接頻率合成器 131 3．9．3 直接數(shù)字頻率合成器及其應用 133 3．10 波形產(chǎn)生方法及其應用 137 3．10．1 概述 137 3．10．2 信號波形的模擬產(chǎn)生方法 138 3．10．3 信號波形的數(shù)字產(chǎn)生方法 142 3．10．4 寬帶和超寬帶信號的產(chǎn)生方法 144 3．11 數(shù)字雷達接收機 149 3．11．1 數(shù)字雷達接收機的組成 149 3．11．2 帶通信號采樣 150 3．11．3 數(shù)字正交鑒相(數(shù)字下變頻) 152 3．11．4 S波段射頻數(shù)字接收機 154 3．11．5 數(shù)字雷達系統(tǒng) 154 3．12 數(shù)字陣列雷達接收機 155 3．12．1 數(shù)字陣列雷達的組成和基本原理 155 3．12．2 數(shù)字T／R模塊 156 3．12．3 數(shù)字波束形成 157 3．12．4 基本DAR的概念結(jié)構(gòu)和原理 158 3．13 軟件無線電在雷達接收機中的應用 159 3．13．1 軟件無線電的基本結(jié)構(gòu) 159 3．13．2 軟件雷達發(fā)射機和接收機 161 參考文獻 163第4章 雷達終端 164 4．1 概述 164 4．2 雷達信息顯示 165 4．2．1 雷達信息顯示的類型及質(zhì)量指標 165 4．2．2 傳統(tǒng)雷達顯示器簡介 170 4．2．3 數(shù)字式雷達顯示技術(shù) 177 4．2．4 隨機掃描雷達顯示系統(tǒng) 190 4．2．5 光柵掃描雷達顯示系統(tǒng) 194 4．3 雷達點跡錄取 203 4．3．1 概述 203 4．3．2 目標距離數(shù)據(jù)的錄取 205 4．3．3 目標角坐標數(shù)據(jù)的錄取 206 4．3．4 天線軸角數(shù)據(jù)的錄取 207 4．4 雷達數(shù)據(jù)處理 213 4．4．1 概述 213 4．4．2 目標運動與量測模型 214 4．4．3 跟蹤濾波算法 217 4．4．4 航跡相關(guān) 222 4．4．5 測量與跟蹤坐標系 225 參考文獻 226第5章 雷達作用距離 227 5．1 雷達方程 227 5．1．1 基本雷達方程 227 5．1．2 目標的雷達截面積(RCS) 228 5．2 最小可檢測信號 229 5．2．1 最小可檢測信噪比 229 5．2．2 門限檢測 231 5．2．3 檢測性能和信噪比 232 5．3 脈沖積累對檢測性能的改善 236 5．3．1 積累的效果 237 5．3．2 積累脈沖數(shù)的確定 239 5．4 目標截面積及其起伏特性 239 5．4．1 點目標特性與波長的關(guān)系 240 5．4．2 簡單形狀目標的雷達截面積 240 5．4．3 目標特性與極化的關(guān)系 241 5．4．4 復雜目標的雷達截面積 243 5．4．5 目標起伏模型 245 5．5 系統(tǒng)損失 249 5．5．1 射頻傳輸損失 250 5．5．2 天線波束形狀損失 250 5．5．3 疊加損失 250 5．5．4 設備不完善的損失 251 5．5．5 其他損失 252 5．6 傳播過程中各種因素的影響 252 5．6．1 大氣傳播影響 252 5．6．2 地面或水面反射對作用距離的影響256 5．7 雷達方程的幾種形式 259 5．7．1 二次雷達方程 259 5．7．2 雙基地雷達方程 260 5．7．3 用信號能量表示的雷達方程 261 5．7．4 搜索雷達方程 262 5．7．5 跟蹤雷達方程 262 5．7．6 干擾環(huán)境下的雷達方程 263 參考文獻 266第6章 目標距離的測量 267 6．1 脈沖法測距 267 6．1．1 基本原理 267 6．1．2 影響測距精度的因素 269 6．1．3 測距的理論精度(極限精度) 271 6．1．4 距離分辨力和測距范圍 273 6．1．5 判測距模糊的方法 274 6．2 調(diào)頻法測距 276 6．2．1 調(diào)頻連續(xù)波測距 276 6．2．2 脈沖調(diào)頻測距 281 6．3 距離跟蹤原理 283 6．3．1 人工距離跟蹤 283 6．3．2 自動距離跟蹤 285 6．4 數(shù)字式自動測距器 285 6．4．1 數(shù)字式測距的基本原理 286 6．4．2 數(shù)字式自動跟蹤 287 6．4．3 自動搜索和截獲 290 參考文獻 292第7章 角度測量 293 7．1 概述 293 7．2 測角方法及其比較 294 7．2．1 相位法測角 294 7．2．2 振幅法測角 297 7．3 天線波束的掃描方法 301 7．3．1 波束形狀及其掃描方法 301 7．3．2 天線波束的掃描方法 303 7．3．3 相位掃描法 304 7．3．4 頻率掃描法 310 7．4 相控陣雷達 313 7．4．1 概述 313 7．4．2 相控陣天線和相控陣雷達的特點 314 7．4．3 平面相控陣天線 315 7．4．4 相控陣雷達的饋電和饋相方式 318 7．4．5 平面相控陣天線饋電網(wǎng)絡及其波束控制數(shù)碼 321 7．4．6 移相器 324 7．4．7 T／R組件的組成與主要功能 327 7．4．8 有源相控陣雷達發(fā)展概況與應用 329 7．5 數(shù)字陣列雷達 332 7．5．1 概述 332 7．5．2 數(shù)字陣列雷達的組成和工作原理 332 7．5．3 數(shù)字T／R組件的組成和特點 334 7．5．4 數(shù)字波束形成(DBF)的原理 336 7．5．5 接收數(shù)字波束形成 338 7．5．6 發(fā)射數(shù)字波束形成 340 7．5．7 基本數(shù)字陣列雷達 342 7．6 三坐標雷達 343 7．6．1 概述 343 7．6．2 三坐標雷達的數(shù)據(jù)率 344 7．6．3 單波束三坐標雷達 345 7．6．4 多波束三坐標雷達 347 7．6．5 多波束形成技術(shù) 350 7．6．6 仰角測量范圍和目標高度計算 356 7．7 自動測角的原理和測角精度 357 7．7．1 概述 357 7．7．2 圓錐掃描自動測角系統(tǒng) 358 7．7．3 振幅和差單脈沖雷達 360 7．7．4 相位和差單脈沖雷達 365 7．7．5 單通道和雙通道單脈沖雷達 366 7．8 角跟蹤精度 368 7．8．1 影響測角精度的因素 368 7．8．2 對角跟蹤誤差的綜合討論 372 參考文獻 373第8章 運動目標檢測 374 8．1 多普勒效應及其在雷達中的應用 374 8．1．1 多普勒效應 374 8．1．2 多普勒信號的提取 376 8．1．3 盲速和頻閃 379 8．2 動目標顯示雷達的工作原理及主要組成 382 8．2．1 基本工作原理 382 8．2．2 獲得相參振蕩電壓的方法 383 8．2．3 消除固定目標回波 385 8．3 盲速、盲相的影響及其解決途徑 388 8．3．1 盲速 388 8．3．2 盲相 392 8．4 回波和雜波的頻譜及動目標顯示濾波器 396 8．4．1 目標回波和雜波的頻譜特性 396 8．4．2 動目標顯示濾波器 399 8．4．3 MTI的數(shù)字實現(xiàn)技術(shù) 404 8．5 動目標顯示雷達的工作質(zhì)量及質(zhì)量指標 406 8．5．1 質(zhì)量指標 406 8．5．2 影響系統(tǒng)工作質(zhì)量的因素 408 8．6 動目標檢測(MTD) 413 8．6．1 限幅的影響和線性MTI 414 8．6．2 多普勒濾波器組 417 8．6．3 動目標檢測(MTD)處理器舉例 419 8．7 自適應動目標顯示系統(tǒng) 422 8．7．1 自適應速度補償 423 8．7．2 自適應最佳濾波 425 8．8 脈沖多普勒雷達 431 8．8．1 脈沖多普勒雷達的特點及其應用 431 8．8．2 機載下視雷達的雜波譜 433 8．8．3 典型脈沖多普勒雷達的組成和原理 437 8．8．4 脈沖重復頻率的選擇 443 8．9 速度測量 446 8．9．1 連續(xù)波雷達測速 446 8．9．2 脈沖雷達測速 449 參考文獻 451第9章 高分辨力雷達 452 9．1 雷達分辨力 452 9．1．1 距離和速度分辨力 453 9．1．2 模糊函數(shù)及其性質(zhì) 459 9．1．3 幾種典型信號的模糊函數(shù) 463 9．2 高距離分辨力信號及處理 469 9．2．1 線性調(diào)頻脈沖壓縮信號的匹配濾波器 472 9．2．2 編碼信號及其匹配濾波器 493 9．2．3 時間頻率碼波形 496 9．3 合成孔徑雷達(SAR) 499 9．3．1 概述 499 9．3．2 SAR的基本工作原理 501 9．3．3 SAR的參數(shù) 509 9．3．4 SAR的信號處理 512 9．4 逆合成孔徑雷達（ISAR） 516 9．4．1 概述 516 9．4．2 轉(zhuǎn)臺目標成像 516 9．4．3 運動目標的平動補償 518 9．5 陣列天線的角度高分辨力 521 參考文獻 526