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1、电电 子子 系系 统统雷达系统雷达系统 第 一 讲介 绍“活雷达活雷达”蝙蝠蝙蝠 11.07.2025 2雷达雷达RADAR RAdio Detection And Ranging 11.07.2025 3原理原理 11.07.2025 4电磁波谱电磁波谱 11.07.2025 5电磁波电磁波波段波段频段频段波长波长传播方式传播方式主要用途主要用途长波/地波100kHz300kHz3000m1000m地波。主要沿地球表面绕射传播超远程无线电通信和导航中波300kHz3MHz1000m100m地波和天波。主要沿地球表面绕射传播和经电离层反射传播调幅(AM)无线电广播 电报 通信短波HF3MHz3

2、0MHz 100m10m 天波。主要经电离层反射传播，其次是沿着地球表面传播超短波（米波VHF甚高频）30MHz300MHz10m1m主要在自由空间作直线传播，其次是沿着地球表面传播和经电离层反射传播调频(AM)无线电广播 电报 通信微波300MHz300GHz1m1mm在自由空间作直线传播电视、雷达、导航 11.07.2025 6 11.07.2025 7一、雷达的任务一、雷达的任务目标距离的测量目标方位和仰角的测量相对速度的测量目标尺寸和形状的测量目标形状的对称性目标的粗糙度和介电特性 11.07.2025 8二、雷达和无线电通信的比较二、雷达和无线电通信的比较 所用的电磁波频率不同：一般

3、来说雷达所用频率更高目的不同：无线电通信的目的是实现点对点的信息传输，雷达的目的是通过接收目标的反射信号确定目标的属性（空间位置、速度、类型等）天线形式不同：无线电通信一般通过全向天线完成；雷达为了完成目标定位和提高作用距离，天线的方向性很强侧重点不同：无线电通信主要考虑的是传输信道的容量、传输信号的保密性和如何确保信号在传输过程中不失真；雷达主要考虑的是如何快速地发现更远的目标，如何从目标回波中获取更多、更准确的目标信息。11.07.2025 9二、雷达和无线电通信的比较二、雷达和无线电通信的比较雷达与无线电通信的共同点：二者的理论基础是一致的，都涉及到电路与系统、电磁场与微波技术、信号与信

4、息处理、计算机应用等学科；电子系统大部分相似，都包括发射机，接收机，信号处理机等。总体来说，雷达系统比通信系统要复杂得多；雷达对信息获取的要求更高、难度更大；雷达的信号形式更多，更复杂，信号处理更复杂。11.07.2025 10三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史1842年，奥地利物理学年，奥地利物理学家多家多卜勒卜勒率先提出了速度与音高关系的多卜勒效应。1865英国物理学家英国物理学家Maxwell 描述了电磁场理论1886德国物理学家德国物理学家Hertz 发现了电磁场并证明了 Maxwell 的理论 11.07.2025 11三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史1904 年，德国工程师年

5、德国工程师Hulsmeyer 发明了用电磁波测量船距的装置（第一次雷达测试）1922年，马可尼年，马可尼在在美国电器及美国电器及无线电工程师学会发表演说无线电工程师学会发表演说，讲讲题是可防止船只相撞的平面波雷题是可防止船只相撞的平面波雷达。达。11.07.2025 12三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史1924年，英国阿普利顿年，英国阿普利顿首次成功首次成功进行无线电测距试验进行无线电测距试验，利用，利用无无线电回波测定电离层线电回波测定电离层的高度。的高度。1930年年NRL的汉兰德采用连续波雷达探测到了飞机。的汉兰德采用连续波雷达探测到了飞机。1938年美国无线电（年美国无线电（RC

6、A）研制出第一部使用的）研制出第一部使用的XAF舰载雷达，舰载雷达，安装在美国安装在美国“纽约纽约”战舰，对海面舰船探测距离为战舰，对海面舰船探测距离为20km，对飞，对飞机为机为160km.1939年，英国在飞机上安装了一部年，英国在飞机上安装了一部200MHz的雷达，用来监视的雷达，用来监视入侵的飞机，这可以称为第一部机载预警雷达。入侵的飞机，这可以称为第一部机载预警雷达。第二次世界大战中空用和海用雷达大多数工作在超高频第二次世界大战中空用和海用雷达大多数工作在超高频(UHF 300M3000M)。大战末期，利用雷达的高射炮命中率从。大战末期，利用雷达的高射炮命中率从5000发发50发击中

7、一架飞机。发击中一架飞机。11.07.2025 13三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史1943年，高功率的磁控管投入生产后，微波雷达正式问世。而年，高功率的磁控管投入生产后，微波雷达正式问世。而低功率的速调管在很长一段时间内只用作超外差接收机的本振。低功率的速调管在很长一段时间内只用作超外差接收机的本振。1947年，美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达年，美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达50年代，大功率的速调管开始应用于雷达，发射功率比磁控管年代，大功率的速调管开始应用于雷达，发射功率比磁控管大两个数量级。大两个数量级。50年代中期，美国装备了超视距预警雷达系统，可以探寻超音年代

8、中期，美国装备了超视距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。1959年，美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可年，美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可跟踪跟踪3000英里外，英里外，600英里高的导弹，预警时间为英里高的导弹，预警时间为20分钟。分钟。11.07.2025 14三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史60年代，电扫描相控阵天线。美国年代，电扫描相控阵天线。美国AN/SPS-33防空相控阵雷防空相控阵雷达工作于达工作于S波段（波段（2G4GHz,10cm），方位机械扫描，仰角），方位机械扫描，仰角电扫描。电

9、扫描。1964年，美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人年，美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造地球卫星或空间飞行器。造地球卫星或空间飞行器。60年代，年代，NRL美国海军实验室研制成探测距离在美国海军实验室研制成探测距离在3700km以以上的上的“麦德雷麦德雷”高频超视距雷达，首先证明了超视距雷达探高频超视距雷达，首先证明了超视距雷达探测飞机，弹道导弹和舰艇的能力，还能确定海面状况和海洋测飞机，弹道导弹和舰艇的能力，还能确定海面状况和海洋上空风情的能力。上空风情的能力。11.07.2025 15三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史合成孔径雷达、相控阵雷达、脉冲多普勒雷达在合成

10、孔径雷达、相控阵雷达、脉冲多普勒雷达在70年代得到新年代得到新的发展。的发展。70年代中期，合成孔径雷达的计算机成像。装在卫星的合成孔年代中期，合成孔径雷达的计算机成像。装在卫星的合成孔径雷达获得分辨率径雷达获得分辨率2525m的雷达图像，的雷达图像，1cm波段的机载合成孔波段的机载合成孔径雷达可以达到径雷达可以达到0.09m2的分辨率。的分辨率。70年代越南战争后期，出现用甚高频（年代越南战争后期，出现用甚高频（VHF）雷达探测地下坑）雷达探测地下坑道。道。空间应用方面，雷达用来帮助空间应用方面，雷达用来帮助“阿波罗阿波罗”飞船在月球着陆，在飞船在月球着陆，在卫星方面被用作高度计，测量地球及

11、其表面的不平度。卫星方面被用作高度计，测量地球及其表面的不平度。70年代，年代，“丹麦眼镜蛇丹麦眼镜蛇”雷达是一部又代表性的大型高分辨率雷达是一部又代表性的大型高分辨率相控阵雷达，美国将该雷达用于观测，跟踪苏联勘查加半岛下靶相控阵雷达，美国将该雷达用于观测，跟踪苏联勘查加半岛下靶场上空的多个再入弹道导弹的弹头。场上空的多个再入弹道导弹的弹头。11.07.2025 16三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史80年代，相控阵雷达大量应用于战术雷达。这个时期，出现美年代，相控阵雷达大量应用于战术雷达。这个时期，出现美国陆军的国陆军的“爱国者爱国者”，海军，海军“宙斯盾宙斯盾”和空军的和空军的B-1B系

12、统。系统。空间监视雷达，空间监视雷达，“铺路爪铺路爪”全固态大型相控阵雷达是一个重大全固态大型相控阵雷达是一个重大发展。发展。90年代，海湾战争的刺激，雷达进入新的发展时期：对雷达的年代，海湾战争的刺激，雷达进入新的发展时期：对雷达的观察隐身目标能力，在反辐射弹（观察隐身目标能力，在反辐射弹（ARM）与电子战（）与电子战（EW）条件）条件下的生存能力和有效性提出高要求。对雷达测量目标特征参数，下的生存能力和有效性提出高要求。对雷达测量目标特征参数，目标分类，目标识别提出更强烈的要求。目标分类，目标识别提出更强烈的要求。双双/多基地雷达与雷达组网技术，与无源雷达及其他的传感器综多基地雷达与雷达组

13、网技术，与无源雷达及其他的传感器综合，实现多传感器数据融合在当今雷达发展中占有重要地位。合，实现多传感器数据融合在当今雷达发展中占有重要地位。11.07.2025 17三、雷达的发展历史三、雷达的发展历史捷克捷克“塔马拉塔马拉”雷达系统雷达系统(被动雷达被动雷达)分析空中商用电台、电视的频率和信号特征及其他信号的波分析空中商用电台、电视的频率和信号特征及其他信号的波动状态来侦测隐形飞机。动状态来侦测隐形飞机。11.07.2025 18四、雷达的应用四、雷达的应用1、远程预警雷达美 国“铺路爪”弹道导弹防御，探测洲际导弹，和绕地球的卫星420450兆赫（UHF）探测距离48005550km高32

14、m，2000个阵元 11.07.2025 19四、雷达的应用四、雷达的应用预警飞机预警机探测距离远、低空探测能力强、机动范围大 探测精度高、使用灵便 11.07.2025 20四、雷达的应用四、雷达的应用哈工大高频地波超视距雷达 11.07.2025 21四、雷达的应用四、雷达的应用2、警戒雷达（防空）作用距离400km分辨力要求不高方位360oL波段（12G）11.07.2025 22四、雷达的应用四、雷达的应用3、引导指挥雷达（监视雷达）能对多批次目标同时检测测量目标的精度和分辨力较高 S波段（24G）11.07.2025 23四、雷达的应用四、雷达的应用4、火控雷达作用距离小 测量精度高

15、 11.07.2025 24四、雷达的应用四、雷达的应用5、制导雷达美国“爱国者”探测距离：150km400km监视100个目标同时跟踪3个目标对3枚导弹进行制导 11.07.2025 25四、雷达的应用四、雷达的应用5、制导雷达雷 达导引头 11.07.2025 26四、雷达的应用四、雷达的应用6、战场监视雷达 11.07.2025 27四、雷达的应用四、雷达的应用7、机载雷达预警雷达、截击雷达、机载护尾雷达机载导航雷达、火控雷达 11.07.2025 28四、雷达的应用四、雷达的应用8、舰载雷达 11.07.2025 29四、雷达的应用四、雷达的应用8、舰载雷达对空作用距离：400km同时

16、监视400个目标同时跟踪100个目标对10个目标进行打击美国“宙斯盾”11.07.2025 30四、雷达的应用四、雷达的应用9、测速雷达 11.07.2025 31四、雷达的应用四、雷达的应用10、气象雷达 11.07.2025 32四、雷达的应用四、雷达的应用11、空中管制雷达 11.07.2025 33四、雷达的应用四、雷达的应用12、合成孔径雷达 11.07.2025 34四、雷达的应用四、雷达的应用13、宇航应用 11.07.2025 35四、雷达的应用四、雷达的应用14、其它测高雷达雷达引信探地雷达防撞雷达 11.07.2025 36四、雷达的应用四、雷达的应用15、毫米波雷达优点：

17、1）波束窄，增益高 2）分辨率高 3）体积小，重量轻缺点：1）受大气传播衰减严重，作用距离30km 2）不适合大面积搜索 3)制作精度高，可靠性不高 应用：目标探测和监视、火控和跟踪、导引头和导弹末制导导引头和导弹末制导、外层空间 11.07.2025 37四、雷达的应用四、雷达的应用16、激光雷达优点：频率高（比微波高34个数量级）。多普勒频率高，对抗电子干扰、反隐身，高精度测距（cm）能量高度集中，无副瓣缺点：激光的大气传输效应（大气悬浮粒子对于光能的吸收和散射）限制了近地应用时的作用距离 极窄的波束使得对于运动目标的搜索和捕获比较困难，通常需要靠其他手段来引导。应用：飞行器空间交会测量，

18、目标精密跟踪，瞄准，直升机防撞告警，化学战剂和局部风场测量，水下目标探测（蓝绿激光0.5um可探测深达百米的目标）11.07.2025 38五、雷达的分类五、雷达的分类按安装位置分地面雷达机载雷达天基雷达舰载雷达 11.07.2025 39五、雷达的分类五、雷达的分类按信号波形分连续波雷达脉冲波雷达 高重复频率 中重复频率 低重复频率 脉冲压缩雷达 11.07.2025 40五、雷达的分类五、雷达的分类按体制和原理分单基地雷达、双基地雷达主动雷达、被动雷达单脉冲雷达相控阵雷达二次雷达合成孔径雷达、逆合成孔径雷达 11.07.2025 41五、雷达的分类五、雷达的分类按工作频率分Letter d

19、esignationFrequency(GHz)New band designation(GHz)HF0.003-0.03(100m10m)AVHF0.03-0.3(10m1m)A0.25UHF0.3-1.0(1m30cm)B0.5L-band1.0-2.0DS-band2.0-4.0(10cm)E3.0C-band4.0-8.0(5cm)G6.0X-band8.0-12.5(3cm)I10.0Ku-band12.5-18.0JK-band18.0-26.5(1cm)J20.0Ka-band26.5-40.0KMMWNormally 40.0L60.0 11.07.2025 42五、雷达的分类五、雷达的分类频频 带带特特 点点应应 用用HF电离层反射超视距雷达VHF,UHF天线尺寸大搜索雷达电离层折射传播UHF,L大天线搜索雷达S,C中等尺寸天线多功能雷达中等测量精度X,Ku,K小天线跟踪雷达精密测量机载雷达非常小的天线短程雷达Ku,K,Ka高的测量精度精密制导雷达有大气和降雨损耗millimeter严重的大气和降雨损耗空空雷达 11.07.2025 43 11.07.2025 44