雷达系统仿真实验报告
一般来说，波长越短，杂波散射系数
0
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共。它们是掠射角、表面粗糙度和雷达波长。 越大。图 2.2 给出了
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与掠射角的关系。
图中标出了三块区域：它们是低掠射角区、平坦或平台区及高掠射角区。 低掠射角区从零延伸到大约是临界角。临界角由瑞利（Rayleigh）定义：此角以 下表面被认为是平坦的， 而此角以上平面是粗糙的。 将表面高度不平度的均方根 （rms） 表示为 hrms ，则根据瑞利准则，如果下式成立，则认为表面平坦：

：

2

2hrms sin g
（2.1.2）
图 2.3 粗糙表面的定义
当
（第一个零深）时，则可以计算出临界角 gc ，因此
4 hrms

或等效地，
sin gc
（2.1.3）
gc a sin

4hrms
（2.1.4）
低掠射角杂波一般称为漫散射杂波，此时雷达波束中（非相干反射）会存在大 量杂波回波。在平坦区域
hardware.Clutter is an important part of radar environment,so the accurate modelling and simulation of radar clutter play a vital role in the development and manufacture of radar. Firstly,this paper discusses the definition,classification and basic characteristic of clutter.Secondly,several probabilistic models which describe amplitude characteristic of clutter are introduced,including Rayleigh model,lognormal model,Weibull model and K-distributed model.Then this paper introduces three power spectrums describe the frequency spectrum of clutter,including Gaussian spectrum,Cauchy spectrum and full polargraphic.Finally,several kinds of them are simulated based on Matlab. Results of the simulation correspond closely to theoretical
2 雷达杂波概述
杂波这个术语指的是可能会产生不需要的雷达回波因而干扰雷达正常工作的任何 物体。通过天线主瓣进入雷达的寄生回波称为主瓣杂波，否则称为副瓣杂波。
2.1 雷达杂波的分类
杂波可分为两大类： 表面杂波和机载杂波或空中杂波。 表面杂波包括树木、 植被、 地形、人工建筑及海面（海杂波） 。空中杂波一般占据较大空间（尺寸） ，包括箔条、 雨、鸟和昆虫等。箔条由许多偶极子反射器构成，它们有很大的 RCS 值。箔条由敌方 飞机或导弹撒布，作为一种 ECM 手段来试图混淆对方的防御。表面杂波会从一个地方 到另一个地方改变，而空中杂波则可能更容易预测。 2.1.1 表面杂波 表面杂波包括地面和海面杂波，也常称为区域杂波。区域杂波会出现在机载雷达 的下视工作模式下。当搜索低掠射角目标时，它也是地面雷达所关注的主要问题。掠 射角 g 是指地表面到照射波束主轴之间的夹角，如图 2.1 所示。
雷达系统仿真实验报告
1 绪论
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雷达利用目标的电磁散射特性可实现对目标的检测和识别。目标存在于周围的自 然环境中，环境对雷达电磁波也会产生散射，从而对目标信号的检测产生干扰，这些 干扰就称为雷达杂波。为了能在杂波中对目标信号进行有效的检测，需综合运用现代 信号处理的各种方法，研究雷达信号检测的新概念、新机理，提出新方法、新技术。 对雷达杂波的研究是其中一个重要的环节。雷达信号处理的一个重要课题就是如何在 杂波背景下检测出雷达目标，杂波的模型，也就是杂波的统计特性直接影响雷达最佳 检测器的设计。对杂波进行建模与仿真是研究雷达最佳检测理论、设计最佳检测器结 构的重要手段。 本实验主要研究雷达杂波的建模和仿真模拟。首先，介绍了雷达杂波的定义、性 质和分类。然后，介绍了雷达杂波类型，就概率分布而言，包括：瑞利分布、对数正 态分布、韦布尔分布、K 分布等；就功率谱分布而言，包括：高斯谱、柯西谱、全极 谱等。最后，针对某些分布的杂波进行基于 matlab 的仿真模拟。
南 京 理 工 大 学
雷达系统仿真实验报告
作 者: 印倩 学 号： 1104210310
学院(系): 专 题 业: 目:
电子工程与光电技术学院 电子信息工程 雷达杂波的仿真建模
指导者：
(姓 名)
赵兆
(专业技术职务)
评阅者：
(姓 名) (专业技术职务)
2014 年
09
月
雷达系统仿真实验报告中文摘要
雷达研制过程中，为了检测系统的性能，需要对雷达进行样机试验。可进行 内场仿真实验，建立与实际雷达环境一致的模型，用软件或硬件实现对雷达环境 的模拟。其中，杂波是构成雷达环境的重要部分，因此对雷达杂波的准确建模和 仿真对雷达的研制起着至关重要的作用。 本文首先论述了杂波的定义、分类和基本特性。然后，介绍了描述杂波幅度 特性的几种概率模型，包括：瑞利分布模型、对数正态分布模型、韦布尔分布模 型、K 分布模型等。接着，介绍了描述杂波频谱特性的三种功率谱谱型，包括： 高斯谱型、柯西谱型、全极谱型。最后，对其中几种杂波进行了基于 matlab 的仿 真模拟。 实验仿真结果与理论曲线近似，表明仿真过程可靠有效。

i
i 1
（2.1.6） 式中，N 为分辨体积内所有散射体个数。因此，单个分辨体积内的总 RCS 为：
N
N w iVw i 1
（2.1.7）
雷达系统仿真实验报告
分辨体积如图 2.4 所示，可通过下式近似估算：
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Vw

8
a eR 2 c
4 hrms

sin g

2
（2.1.1）
图 2.1 掠射角的定义
图 2.2 杂波区域
雷达系统仿真实验报告
粗糙度） ， “粗糙路径”的距离要比“平坦路径”长 相位差
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考虑一个入射到粗糙表面的电磁波，如图 2.3 所示。由于表面高度不平度（表面
2hrms sin g 。这个路径差转换成
关键词
雷达环境
杂波
建模
仿真
雷达系统仿真实验报告外文摘要
Title
Modelling and Simulation of Radar Clutter
Abstract
During the procedure of radar development and manufacture,the protype of radar needs to be test in order to examine the property and action of the system.Simulation experiment can be done infield so as to build models which are in fit with realistic environment of radar,then the simulation of radar environment can be accomplished using software or
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与掠射角的相关性最小。高掠射角区的杂波更像镜面反
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射（相干反射） ，漫反射杂波分量消失。在此区域，光滑表面的
比粗糙表面大，
雷达系统仿真实验报告
这与低掠射角区域相反。 2.1.2 体杂波
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体杂波具有较大尺寸，包括雨（气象） 、箔条、鸟和昆虫等。体杂波系数一般用 m2 表示 （每分辨体积的 RCS） 。 鸟、 昆虫及其他一些飞行物体常称为角杂波或生物杂波。 如前所述，箔条是敌方的一项 ECM 技术。它由大量具有大 RCS 值的偶极子反射器 组成。历史上，箔条一般由铝箔制成；但是在最近几年，大多数箔条由强度更大的具 有导电涂层的玻璃纤维制成。当偶极子长度 L 为雷达波长的一半时，箔条 RCS 会出现 最大值。 气象或雨杂波比箔条更容易抑制。因为雨滴可以看成是一个理想的小球体。我们 可以用理想球体的瑞利近似式来估算雨滴的 RCS。瑞利近似式（不考虑传播媒介的折 射系数） ：
9 r 2 (kr ) 4
式中， k
r
(2.1.5)
2 / ， r 为雨滴的半径。
从理想球体反射的电磁波拥有极强的相同极化特性（与入射波有相同的极化） 。 因此，如果雷达发射右手圆极化（RHC）波，则接收到的电磁波为左手圆极化（LHC） 波（因为它以反方向传播） 。因此，雨滴的后向散射能量与入射波保持相同的电磁旋 转（极化） ，但传播方向相反。由此可以得出，使雷达发射和接收天线产生同样极化， 则雷达可以抑制雨杂波。 将 定义为每个单元分辨体积 Vw 的 RCS，它可以计算成体积范围内所有单个散 射体 RCS 的和
curves,indicating the reliability and validity of the simulation.
Keywords
radar environment
clutter
modelling
simulation
雷达系统仿真实验报告