雷达原理第1章.ppt

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1、雷达原理雷达原理雷达原理-王河王河媛媛雷达原理主要参考书雷达原理电子战的科学定义电子战的科学定义电子战（电子战（EW）：敌我双方利用：敌我双方利用无线电电子装无线电电子装备或器材备或器材所进行的所进行的电磁信息斗争电磁信息斗争，电子战包括，电子战包括电子对抗和电子反对抗电子对抗和电子反对抗电子对抗（电子对抗（ECM）：为了：为了探测探测敌方无线电电敌方无线电电子装备的电磁信息（电子侦察），子装备的电磁信息（电子侦察），削弱或破坏削弱或破坏其使用效能所采取的一切战术、技术措施（电其使用效能所采取的一切战术、技术措施（电子干扰、伪装、隐身和摧毁）子干扰、伪装、隐身和摧毁）电子反对抗（电子反对抗（E

2、CCM）：在敌方实施电子对抗：在敌方实施电子对抗的条件下，保证我方有效使用电磁信息所采取的条件下，保证我方有效使用电磁信息所采取的一切战术、技术措施（反侦察、抗干扰、反的一切战术、技术措施（反侦察、抗干扰、反伪装、反隐身、反摧毁）伪装、反隐身、反摧毁）雷达原理电子对抗就是敌对双方为削弱、破坏对方电子设备的使用效能、保障己方电子设备发挥效能而采取的各种电子措施和行动，又称电子战。电子对抗分3个方面：电子对抗侦察、电子干扰和电子防御。雷达原理电子情报卫星计划雷达原理美国的侦察卫星在1991年的海湾战争期间为多国部队获得了丰富的技术情报雷达原理太空谍眼：电子侦察卫星太空谍眼：电子侦察卫星雷达原理中国

3、对外展出的“神舟”五号宇宙飞船的轨道舱雷达原理英国简氏情报评论上刊登的中国风云一号卫星外形想象图雷达原理电子侦察分类电子侦察分类按照任务分类按照任务分类电子情报侦察（电子情报侦察（ELINT）电子支援侦察（电子支援侦察（ESM）雷达寻的和告警（雷达寻的和告警（RWR、RHAW）引导干扰（引导干扰（DJ）引导杀伤武器（引导杀伤武器（DKW）雷达原理雷达的概念雷达(Radar)是英文“RadioDetectionandRanging”缩写的译音,意思是无线电检测和定位。利用电磁波电磁波对目标检测检测、定位定位、跟踪跟踪、成像成像和识别识别雷达利用目标对电磁波的反射现象来发现雷达利用目标对电磁波的反

4、射现象来发现目标并测定其位置的。目标并测定其位置的。雷达原理雷达反干扰雷达反干扰天线抗干扰天线抗干扰：低旁瓣，旁瓣对消，旁瓣：低旁瓣，旁瓣对消，旁瓣消隐，波束烧穿，随机扫描等消隐，波束烧穿，随机扫描等发射机抗干扰发射机抗干扰：提高有效辐射功率，频：提高有效辐射功率，频率捷变，频率编码，频率分集，脉冲压率捷变，频率编码，频率分集，脉冲压缩，波形隐蔽，窄脉冲，重频时变等缩，波形隐蔽，窄脉冲，重频时变等接收机、信号处理抗干扰接收机、信号处理抗干扰：接收机抗饱：接收机抗饱和，重频、脉宽鉴别，和，重频、脉宽鉴别，MTI，MTD，积，积累检测等累检测等雷达原理隐身与反隐身隐身与反隐身隐身：通过隐身：通过形

5、体设计形体设计和和材料材料选择降低目标选择降低目标的的RCS（）反隐身：反隐身：增加照射功率增加照射功率，雷达，雷达组网组网，短波，短波/米波雷达，双米波雷达，双/多基地雷达，多基地雷达，PCL雷达原理反侦察和反摧毁反侦察和反摧毁低低截截获获的的发发射射波波形形：噪噪声声雷雷达达，冲冲击击雷雷达达，高时宽高时宽/带宽积信号等带宽积信号等雷达原理雷达综述雷达综述雷达原理主要内容什么是雷达雷达测量的主要原理雷达的组成雷达的分类雷达的波段雷达的发展和应用雷达原理雷达的概念雷达(Radar)是英文“RadioDetectionandRanging”缩写的译音,意思是无线电检测和定位。利用电磁波电磁波对

6、目标检测检测、定位定位、跟踪跟踪、成像成像和识别识别雷达利用目标对电磁波的反射现象来发现雷达利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的。目标并测定其位置的。雷达原理雷达的出现雷达的出现1864年麦克斯韦提出电磁理论1886年赫兹采用人工方法产生电磁波1903年德国人维尔思姆探测到了从船上反射的电磁波1922年马克尼首次描述了雷达的概念“电磁波能够为导体所反射，可以在船舶上设置一种装置，向任何需要的方向发射电磁波，若碰到导电物体，它就会被反射到发射电磁波的船上，由一个与发射机相隔离的接收机接收，以此表明另一船舶是存在的，并确定其位置”。雷达原理雷达的出现雷达的出现雷达的出现是防空需要雷达

7、原理雷达的出现雷达的出现1927年HansE.Hollmann对Huelsmeyer的装置进行改进的基础上，制造了第一部厘米波段的发射-接收机，它便是“微波”（Microwave)通讯系统的“祖宗”。Hollmann等3人完善了该系统，使得该系统可以探测到8km远的轮船和30km远在500m高空飞行的飞机。以后，上述系统分别形成了舰载（Seetakt)和地基(Freya)两个系列的雷达雷达原理雷达的发展雷达的发展早期早期二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、德、法等国二次世界大战前夕，飞机成为主要进攻武器。英、美、德、法等国竞相研制一类能够早期警戒飞机的装置。竞相研制一类能够早期警戒

8、飞机的装置。美国在美国在1922年利用连续波干涉雷达检测到木船，年利用连续波干涉雷达检测到木船，1933年年6月利用月利用连续波干涉雷达首次检测到飞机。该种雷达不能测距。连续波干涉雷达首次检测到飞机。该种雷达不能测距。1934年美国海军开始发展脉冲雷达。年美国海军开始发展脉冲雷达。英国于英国于1935年开始研究脉冲雷达。年开始研究脉冲雷达。1936年，英国的瓦特设计的年，英国的瓦特设计的警戒雷达警戒雷达最先投入了运行。有效地警戒了来自德国的轰炸机。最先投入了运行。有效地警戒了来自德国的轰炸机。1937年年4月成功验证了月成功验证了CH（ChainHome）雷达站，）雷达站，1938年大年大量的

9、量的CH雷达站投入运行雷达站投入运行1938年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的年，美国研制成第一部能指挥火炮射击的火炮控制雷达火炮控制雷达。1940年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为可能。年，多腔磁控管的发明，微波雷达的研制成为可能。1944年，能够年，能够自动跟踪飞机的雷达自动跟踪飞机的雷达研制成功。研制成功。1945年，能年，能消除背景干扰显示运动目标消除背景干扰显示运动目标的显示技术的发明的显示技术的发明,使雷使雷达更加完善。达更加完善。在整个第二次世界大战期间在整个第二次世界大战期间,雷达成了电磁场理论最活跃的部分。雷达成了电磁场理论最活跃的部分。雷达原理1941年苏联最早在飞

10、机上装备预警雷达。1943年美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器，可将运动中的飞机柏摄下来，他胶发明了可同时分辨几十个目标的微波预警雷达。1944年马可尼公司成功设计、开发并生产布袋式（Bagful）系统，以及地毡式（Carpet）雷达干扰系统。前者用来截取德国的无线电通讯，而后者则用来装备英国皇家空军（RAF）的轰炸机队。1945年二次大战结束后，全凭装有特别设计的真空管磁控管的雷达，盟军得以打败德国。雷达原理雷达的发展雷达的发展蓬勃发展蓬勃发展五、六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达五、六十年代，由于航空航天技术的飞速发展，用雷达探测飞机、导弹、卫星、以及反洲际弹道导弹的需

11、要，探测飞机、导弹、卫星、以及反洲际弹道导弹的需要，对雷达提出了远距离、高精度、高分辨率及多目标测对雷达提出了远距离、高精度、高分辨率及多目标测量的要求，解决了一系列关键性问题：量的要求，解决了一系列关键性问题：脉冲压缩技术脉冲压缩技术单脉冲雷达技术单脉冲雷达技术微波高功率管微波高功率管脉冲多卜勒雷达脉冲多卜勒雷达微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参微波接收机低噪声放大器（低噪声行波管、量子、参量、隧首二极管放大器等）量、隧首二极管放大器等）相控阵雷达相控阵雷达雷达原理50年代中期美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。1959年美国通用电器公司研

12、制出弹道导弹预警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里高的导弹，预警时间为20分钟。1964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。1971年加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。与此同时，数字雷达技术在美国出现。雷达原理中国旋转雷达罩式预警机雷达原理电磁波目标回波雷达探测雷雷达达雷达原理目标的空间位置正北正北HPDRO雷达雷达目标目标B极坐标极坐标：R,和和圆柱坐标圆柱坐标：D,和和H雷达原理典型测量原理典型测量原理雷达发射信号：雷达发射信号：雷达接收信号：雷达接收信号：发射信号发射信号振幅振幅天线扫描天线扫描方向图方向图波束方位波束方位仰角指向仰角指向脉冲

13、调制函数脉冲调制函数载波角频率载波角频率发射信号相位发射信号相位调制调制雷达利用收发信号之间的相关性获取目标信息。雷达利用收发信号之间的相关性获取目标信息。雷达原理目标信息目标信息雷达提取雷达提取雷达探测的基本原理空间空间位置位置距离距离方位方位仰角仰角速度速度尺寸和形状尺寸和形状回波延时回波延时天线扫描天线扫描多普勒频移多普勒频移回波延时回波延时多普勒频移多普勒频移高分辨力高分辨力雷达原理基本雷达方程基本雷达方程雷达发射功率（雷达发射功率（W）雷达发射增益雷达发射增益目标距离目标距离(m)雷达截面积（雷达截面积（m2）有效接收面积（有效接收面积（m2）雷达接收功率（雷达接收功率（W）雷达原理

14、最大作用距离最大作用距离雷达原理雷达的组成收发开关功率放大器脉冲发生器低噪声放大器混频器中频放大器(匹配滤波器)检测器显示/采样本地振荡器发射机接收机一个简单脉冲雷达天线前端雷达原理雷达的组成雷达的组成天线天线：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波：向确定的方向发射和接收特定频段的电磁波收发开关收发开关：发射状态发射状态将发射机输出功率接到天线，保护接收机输入端将发射机输出功率接到天线，保护接收机输入端接受状态接受状态将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号将天线接收信号接到接收机，防止发射机旁路信号发射机发射机：在特定的时间、以特定的频率和相位产生大：在特定的时间、以特定的频率和相位产

15、生大功率电磁波功率电磁波接收机接收机：放大微弱的回波信号，解调目标信息：放大微弱的回波信号，解调目标信息激励器激励器/同步器同步器：产生和供给收发信号共同的时间、频：产生和供给收发信号共同的时间、频率、天线指向基准率、天线指向基准显示器显示器/操作员操作员：显示目标信息和雷达的工作状态，配：显示目标信息和雷达的工作状态，配合人工操作。合人工操作。雷达原理雷达工作的频率雷达工作的频率频率范围：频率范围：3MHz300GHz（波长：（波长：100m1mm）雷达原理雷达的波段HF（3-30MHz）VHF（30-300MHz）UHF（300-1000MHz）L（1000-2000MHz）（Long）S

16、2000-4000MHz）（short）C（4000-8000MHz）（Compromise）X（8000-12000MHz）（标示地点）Ku（12-18GHz）（K-undown）K（18-27GHz）（Kurtz）Ka（27-40GHz）（K-above）mm（40-300GHz）激光雷达（LidarLIghtDetectionAndRanging）雷达原理超长波100,000米10,000米330千赫地球大气中时间和空间尺度最大的一类波动。它通常沿纬圈绕地球一周的波数为13个，其特征波长和地球半径同量级（104公里）。超长波传播损耗小，绕射能力强、通信距离远；并能通过电离层绕过空间星体

17、对海水一般具有穿透100米深度的能力；在地下传播时吸收损耗也较小且不受核爆炸、太阳活动等外界的影响。适合于对水下潜艇、远航舰艇和地下通讯等。长波10,000米1,000米30300千赫长波的传播主要是靠地面波和经电离层折回的天空波来进行的它的传播距离由发射机的功率和地面情况所决定，一般不超过3000公里。主要用作无线电导航，标准频率和时间的广播以及电报通信等中波1,000米100米300千赫1.6兆赫中波靠地面波和天空波两种方式进行传播。在传播过程中，地面波和天空波同时存在，有时会给接收造成困难，故传输距离不会很远，一般为几百公里。主要用作近距离本地无线电广播、海上通信，无线电导航及飞机上的

18、通信等。雷达原理短波100米10米1.630兆赫短波的传播主要靠天空波来进行的它能以很小的功率借助天空波传送到很远的距离。主要是远距离国际无线电广播、远距离无线电话及电报通信、无线电传真、海上和航空通信等。超短波10米1毫米30300,000兆赫超短波，又叫米波或甚高频无线电波。主要传播方式是直射波传播。传播距离不远，一般为几十公里。主要用作调频广播、电视、导航、雷达及射电天文学等。微波1米以下波长在1米以下的超短波又称为微波。主要是直射波传播。微波的天线辐射波束可做得很窄，因而天线的增益较高，有利于定向传播；又因频率高，信道容量大，应用的范围也很广。主要用作定点及移动通信、导航。雷达定位测速

19、卫星通信、中继通信、气象以及射电天文学等方面。雷达原理雷达的特点主动工作设备穿透能力强雷达原理雷达的应用雷达的应用军用雷达军用雷达预警雷达：作用距离数千公里，用于发现洲际导弹，预警雷达：作用距离数千公里，用于发现洲际导弹，洲际战略轰炸机洲际战略轰炸机搜索和警戒雷达：作用距离搜索和警戒雷达：作用距离400-600km，用于发现飞，用于发现飞机机引导和指挥雷达：对于歼击机的引导和指挥作战引导和指挥雷达：对于歼击机的引导和指挥作战火控雷达：控制火炮或地空导弹对空中目标进行瞄准火控雷达：控制火炮或地空导弹对空中目标进行瞄准攻击攻击制导雷达：类似火控雷达，但对付飞机和导弹制导雷达：类似火控雷达，但对付

20、飞机和导弹战场监视雷达：用于发现坦克、军用车辆等战场上运战场监视雷达：用于发现坦克、军用车辆等战场上运动的目标动的目标机载雷达：机载雷达：无线电高度表：测量飞机离开地面和海面的高度无线电高度表：测量飞机离开地面和海面的高度雷达引信：测量弹头附近是否有目标，提高命中率雷达引信：测量弹头附近是否有目标，提高命中率雷达原理雷达的分类应用场合军用预警雷达/超远程雷达搜索雷达和警戒雷达引导指挥雷达(监视雷达。制导雷达战场监视雷达机载雷达舰载雷达炮瞄雷达炮兵雷达靶场测量雷达雷达导引头(寻的器)/雷达引信民用雷达原理雷达的应用雷达的应用军用雷达军用雷达铺路爪远程预警雷达系统铺路爪远程预警雷达系统以军先进的以

21、军先进的“绿松石绿松石”远远程程警戒雷达警戒雷达火控雷达火控雷达俄罗斯俄罗斯S300制导雷达制导雷达中国中国Y-8战场监视飞机战场监视飞机雷达原理预警雷达任务：用于发现战略轰炸机,洲际导弹。波段：工作频率在超高频（UHF）和甚高频（VHF）波段，用以减少大气吸收的损耗。作用距离：几千km功率：兆瓦雷达原理搜索雷达任务：用于发现飞机。波段：L和S频段，有时是UHF，特殊情况下是VHF，甚至HF频段。作用距离：400-600km功率：兆瓦雷达原理监视雷达任务：用于对歼击机的引导和指挥作战,机场调度。波段：X、L和S波段。作用距离：几百km功率：兆瓦雷达原理火控雷达任务：用于跟踪海面或空中目标，为武

22、器指挥控制系统提供目标坐标数据。波段：Ka、X、和L波段。作用距离：几十上百km功率：几十到几百KW雷达原理此类雷达充当舰载武器的眼睛，并与舰载武器配套使用，构成一个完整的武器系统。由于作战舰艇上装备的武器较多，所以火控雷达的类型和数量也较多。为了保证能准确击毁目标，火控雷达的测量精度较高，通常为其他雷达的几个数量级。火控雷达一般采用较高的工作频率（三厘米以上频段），天线尺寸较小，一般为喇叭或圆抛物面反射体型式。为了提高系统的抗干扰能力，现代火控雷达一般与光电设备（电视、激光或红外装置）组合一体使用。有些火控雷达的天线用一个天线罩罩住，起到了保护天线和提高天线抗风能力的作用。雷达原理炮瞄雷达任

23、务：用于自动跟踪空中目标，测定目标坐标，并通过指挥仪控制高射炮瞄准射击的雷达。又称火炮控制雷达。它是高射炮系统的组成部分。波段：Ka、X、和L波段。作用距离：几十上百km功率：几十到几百KW雷达原理制导雷达任务：用于对目标自动搜索和跟踪，向拦截导弹发送指令进行中间制导。波段：Ka、X、和L波段。作用距离：几十上百km功率：几十到几百KW雷达原理远程火炮定位雷达低空目标指示雷达雷达原理车载式低空目标搜索雷达雷达原理脉冲多普勒低空警戒雷达机动型低空警戒雷达雷达原理远程警戒雷达两坐标警戒雷达雷达原理两坐标警戒雷达高机动低空二坐标战术雷达雷达原理远程三坐标警戒引导雷达中低空三坐标监视雷达雷达原理雷达的

24、分类平台：陆基，星载，机载，船载应用：侦查，作战，散射计，图像雷达，气象雷达技术：简单脉冲雷达，连续波雷达，真实孔径雷达，合成孔径雷达，干涉雷达，多普勒雷达雷达原理（1）按定位方法可分为：有源雷达、半有源雷达和无源雷达。（2）按装设地点可分为；地面雷达、舰载雷达、航空雷达、卫星雷达等。（3）按辐射种类可分为：脉冲雷达和连续波雷达。（4）按工作被长波段可分：米波雷达、分米波雷达、厘米波雷达和其它波段雷达。（5）按用途可分为：目标探测雷达、侦察雷达、武器控制雷达、飞行保障雷达、气象雷达、导航雷达等。雷达原理机载星载雷达系统ConvairSARAirSARRADARSATJERSERS雷达原理雷达的

25、应用雷达的应用民用雷达民用雷达气象雷达气象雷达航空管制雷达航空管制雷达宇宙航行中用的雷达宇宙航行中用的雷达遥测设备遥测设备雷达原理雷达的应用雷达的应用民用雷达民用雷达咸阳气象雷达信息系统咸阳气象雷达信息系统航空交通管制系统的雷达航空交通管制系统的雷达雷达原理雷达的发展雷达的发展新技术新体制的出现新技术新体制的出现七十至九十年代，由于发展反弹道导弹、空间卫星探测与监视、军用对地侦察、民用环境和资源勘测等的需要，推动了雷达的发展。出现了许多新技术新体制。合成孔径雷达（SAR）高频超视距雷达（OTHR）双/多基地雷达超宽带（UWB）雷达逆合成孔径雷达（ISAR）干涉仪合成孔径雷达（InSAR）综合脉

26、冲与孔径雷达雷达原理雷达的发展雷达的发展七十至九十年代，由于发展反弹道导弹、空间卫星探测与监视、军用对地侦察、民用环境和资源勘测等的需要，推动了雷达的发展。出现了许多新技术新体制。合成孔径雷达（SAR）雷达原理脉冲多普勒雷达脉冲多普勒雷达-脉冲多普勒雷脉冲多普勒雷达达应用多普勒效应并以频谱分离技术抑制各类背景杂波的脉冲雷达。机载脉冲多普勒雷达具有下视的功能，并能提高预警、空中格斗、对付低空突防目标和攻击地面目标的能力。脉冲多普勒雷达是截击机火力控制系统的重要组成部分。这种雷达除用于空中导航、机载火力控制、空中预警与指挥系统之外，还可用于导弹的主动式导引头和用于登月飞船中的着陆设备。雷达原理相控

27、阵雷达相控阵雷达相控阵雷达又称作相位阵列雷达，是一种以改变雷达波相位来改变波束方向的雷达，因为是以电子方式控制波束而非传统的机械转动天线面方式，故又称电子扫描雷达。相控阵雷达采用阵列天线实现波束在空间电扫描的雷达。相控阵雷达的波束在几个微秒时间内便可在全空域内跳跃，波束形状灵活多变，并可由计算机直接对信号进行处理和对雷达进行控制.高速飞机、导弹和人造地球卫星雷达原理装备有源相控阵雷达的欧洲战斗机装备有源相控阵雷达的欧洲战斗机俄超大型相控阵雷达系统俄超大型相控阵雷达系统雷达原理雷达的发展雷达的发展逆合成孔径雷达（ISAR）雷达原理雷达的发展雷达的发展n干涉仪合成孔径雷达（InSAR）雷达原理雷达应用环境遥感应用大气遥感（气象）海洋、水资源、冰覆盖、农业、森林、地质、污染等其他应用空中交通控制飞机导航船只导航与安全宇航空间应用执法军事应用：侦察，导航，制导测绘：高程测量雷达原理雷达面临的威胁电子侦察电子干扰反辐射武器目标隐身超低空突防雷达原理维拉(VERA-E)无源雷达系统的工作原理图雷达原理雷达原理雷达原理远程雷达部署在新竹县五峰乡乐山雷达原理习题已知脉冲雷达中心频率f03000MHz，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000s，回波信号的频率为3000.01MHz，目标运动方向与目标所在方向的夹角60，求目标距离、径向速度与线速度。雷达原理目标距离：波长多卜勒频率径向速度线速度