P2
S1
PtGt 4 R2
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基本雷达方程
又假设 P2 均匀辐射，则在接收天线处收到的回波功率密度为：
S2
P2
4 R2
PtGt (4 R2 )2
如果雷达接收天线的有效接收面积为 Ar ，则在雷达接收处接
收回波功率为 Pr ：
Pr
Ar S2
PtGt Ar (4 R2 )2
0
330
30
300 270
目标3
60 近区地物 回波
90 目标1
240 210
120
目标2 150
180
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目标显示与数据记录
❖ 平面显示器——偏心PPI显示器和B式显示器
偏心PPI显示器
B式显示器
▪ 输出功率：发射机送至天线输入端的功率； ▪ 总效率：发射机的输出功率与它的输入总功率之比； ▪ 信号调制形式 ：简单脉冲信号采用矩形振幅调制，调频
连续波采用线性调频、正弦调频等； ▪ 信号的稳定度或频谱纯度：信号的各项参数是否随时间
作不应有的变化，在频域中表示为信号频谱纯度。
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▪ 引导指挥雷达：又称监视雷达，主要用于对歼击机的引导和 指挥作战，也包括民用的机场调度雷达。要求能够对多批次 目标进行同时检测，能够测定目标的三个坐标，测量的精确 度和分辨率也较高。
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雷达应用类型
▪ 火控雷达：又称炮瞄雷达，其任务是控制火炮或地空导弹对 空中目标进行瞄准攻击。因此要求它能够连续而准确的测定 目标的坐标。作用距离较小，一般只有几十千米。
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雷达的基本组成——接收机
❖ 超外差式接收机组成：
接收机 保护器
低噪声高频 放大器
混频器
中频放大器 （匹配滤波器）
高频输入
本机振荡器
检波器
视频 放大器
至终端设备
▪ 高频部分，又称为接收机“前端”，其中包括接收机保护器、 低噪声高频放大器、混频器和本机振荡器；
检测功率之比； ▪ 中频的选择和滤波特性 ▪ 工作稳定性和频率稳定度 ▪ 抗干扰能力
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目标显示与数据记录
❖ 雷达终端显示器用来显示雷达所获得的目标信息 和情报，显示的内容包括目标的位置及其运动情 况，目标的各种特征参数等。
❖ 雷达终端显示器根据完成的任务可分为：距离显 示器、平面显示器、高度显示器、情况显示器和 综合显示器、光栅扫描显示器、计算机终端显示 器等。
Pt Ar2 42Si min
1/ 4
Rmax
PtG22 (4 )3 University
基本雷达方程
▪ 雷达方程未考虑设备的实际损耗和环境因素，而且方程中还 有两个不可能准确预定的量：目标有效散射面积和最小可检 测信号，因此它常用来作为一个估算的公式，考察雷达各参 数对作用距离影响的程度。
天线增益和有效面积之间有以下关系：
Gt
4 At 2
,
Gr
4 Ar 2
单基地脉冲雷达通常共用收发天线，即：Gt Gr G
At Ar
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基本雷达方程
接收回波功率可写成如下形式：
Pr
PtGtGr 2 (4 )3 R4
Pt At Ar 42 R4
结论：
▪ 实际雷达系统总是有各种损耗的，在雷达方程中应该引入损 耗这一修正量。一般用L表示损耗加在雷达方程的分母中， L是大于1的值。损耗L包括波导传榆损耗、接收机失配损耗、 天线波束形状损耗、由于积累不完善引起的损耗以及目标起 伏引起的损耗，还包括操纵员损耗、设备工作不完善损耗等， 要根据经验和实验测定来估计。
输出射频
功率放大器
至
天
脉冲
线
调制器
定时器 触发脉冲
电源
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雷达的基本组成——发射机
❖ 主振放大式发射机的特点：
▪ 具有很高的频率稳定度 ▪ 发射相位相参信号 ▪ 适用于频率捷变雷达 ▪ 能产生复杂波形
❖ 单级振荡式发射机的优点是简单、经济，也比较轻便。实 践表明，同样的功率电平，单级振荡式发射机大约只有主 振放大式重量的三分之一。
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雷达工作波段
❖ 工作波段处于2MHz~300GHz的范围。除了超视距雷达、激光 雷达等特殊雷达之外，大部分工作在微波波段。
▪ 分米波雷达：波长在1m~10cm范围内；军事上常用作地面远 程、超远程警戒；气象上常用作测风。
▪ 厘米波雷达：波长在10cm~1cm范围内 ；军事上常用作制导、 目标跟踪；航行上常用作机载、舰载导航；气象上则用作测 雨。
雷达的基本组成——发射机
❖ 发射机为雷达提供一个载波受到调制的大功率射频信号， 经馈线和收发开关由天线辐射出去。雷达发射机有单级振 荡式和主振放大式两类。
▪ 单级振荡式发射机：
定时信号
T 脉冲调制器
大功率射频 振荡器
T 至天线
电源
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雷达的基本组成——发射机
雷达应用类型
❖ 军用雷达的主要类型：
▪ 预警雷达：又称超远程雷达，其主要任务是发现洲际导弹和 洲际战略轰炸机等，以便及早发出预警警报。特点是作用距 离远达数千千米，而测定坐标的精度和分辨力为次要指标。
▪ 搜索和警戒雷达：主要任务是发现飞机，一般作用距离在 400km~600km，对测定坐标的精确度和分辨力要求不高。 保卫重点城市或建筑物的中程警戒雷达要求有方位360°的 搜索空域。
❖ 应尽量优先采用单级振荡式方案。当整机对发射机有较高 要求时，单级振荡式发射机往往无法满足，必须采用主振 放大式发射机。
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雷达的基本组成——发射机
❖ 雷达发射机的主要性能指标：
▪ 工作频率或波段 ：由雷达功能、性能、抗干扰能力等决 定，可跳变或同时在多个频率上工作；
▪ 毫米波雷达：波长在1cm~1mm之间；与厘米波雷达相比， 具有体积小、重量轻、分辨率高、对目标的细微结构敏感性 强、多普勒特性好等优点；与远红外和可见光雷达相比，在 通过烟雾、灰尘等方面具有良好的传播特性。常用于对目标 的识别、制导和跟踪。气象上用于研究云和降雨形成、发展 的物理过程。
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目标显示与数据记录
❖ 距离显示器——横坐标显示目标的斜距
主波 回波
主波 回波 ①
（a）A型显示器画面
②
（b）A/R型显示器画面
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目标显示与数据记录
❖ 平面显示器——显示目标的斜距和方位两个坐标，又 称全景或环视显示器，简称PPI显示器（Plan position indicator）或P显。
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基本雷达方程
▪ 在理想无损耗、自由空间传播时的单基地雷达方程 ：
设雷达发射功率为 Pt ，雷达天线的增益为 Gt ，则在自由空 间工作时，距离雷达天线为R的目标处的功率密度为：
S1
Pt Gt
4 R2
假定目标可将接收到的功率无损耗地辐射出来，用目标的 散射截面积 来表征其放射特性，表示目标被雷达“看见”的 尺寸。则由目标散射的功率（二次辐射功率）为：
▪ 雷达利用目标对电磁波的反射（或称为二次散射）现象来发 现目标并测定其位置。
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雷达的基本概念
发射机
收发转换开关
天线
接收机 信号处理机
显示器
发射的电磁波
目 标
接收的电磁波
雷达探测原理
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雷达的基本概念
P 目标
▪ 此外雷达还可以用于探测和跟踪人造卫星、飞机导航、航道 探测、公路车速测量等方面。
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天线
底座和 伺服
雷达的基本组成
高放
调制器
电源
收发开关
激励器
同步器
高放和 混频
中放/检波/ 视放
脉冲雷达基本组成
信号处理 显示
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现代检测技术
基于雷达的测试技术
精勤求学 敦笃励志 果毅力行 忠恕任事
基于雷达的测控技术
❖ 雷达的基本概念
• 基本雷达方程、雷达工作波段、雷达应用类型
❖ 雷达的基本组成
• 发射机、接收机、数据显示与记录
❖ 雷达测量原理
• 距离测量、角度测量、运动目标检测与测速
❖ 典型雷达系统
• 合成孔径雷达
❖ 雷达的应用
▪ 制导雷达：与炮瞄雷达同属于精密跟踪雷达。制导雷达根据 目标运动轨迹控制导弹去攻击目标，要求能同时跟踪多个目 标，并对分辨力要求较高。
▪ 战场监视雷达：用于发现坦克、军用车辆、人和其他在战场 上的运动目标，作用距离只有几千米。
▪ 机载雷达：包括机载截击雷达、机载轰炸瞄准雷达、机载护 尾雷达和机载导航雷达等。要求体积小、重量轻、工作可靠 性高。
采用单级振荡式发射机的脉冲雷达组成：
电源，控制，保护电路
预调器 定时器
调制器 发射机
显示器
振荡器 接收机
天线控 制系统
天线 开关