第一章 作业1。

简述“雷达”一词的来源，其最初的作用是什么？现代雷达的任务是什么？ 教材参考：P1雷达（Radar ）源于Radio Detection and Ranging 的缩写。

最初作用为无线电探测和测距或无线电定位。

即用无线电方法发现目标并测定它们在空间的位置。

现代雷达的任务不仅是测量目标的距离、方位、和仰角，而且包括测量目标的速度，以及从目标回波中获得目标的尺寸和形状、目标的对称性、目标的表面粗糙度以及介电特性等信息。

2。

简述雷达工作的基本原理。

教材参考：P2雷达基本组成框图：1、由雷达发射机产生的电磁能，经收发开关后传输给天线，再由天线将此电磁能定向辐射于大气中。

2、电磁能在大气中以光速(3×108 m/s)传播，如果目标恰位于定向天线的波束内，则它将截取部分电磁能。

3、目标将被截取的电磁能向各方向散射，其中部分散射的能量朝向雷达接收方向。

雷达天线搜集到这部分散射的电磁波后，就经传输线和收发开关反馈给接收机。

4、接收机将这微弱信号放大并经信号处理后即可获取所需信息，并将结果送至终端显示。

3。

简述雷达目标斜距、角位置、相对速度测量的基本原理。

教材参考：P2-3(1) 目标斜距的测量：雷达发射机经天线向空间发射高频脉冲，如果在电磁波传播的途径上有目标存在，那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。

由于已知电磁波传播速度，目标斜距的测量可以通过测量回波脉冲与发射脉冲的时间间隔了实现。

R=CTr/2，R 为目标的距离，c 为电磁波传播速度，tr 为回波脉冲与发射脉冲之间的时间间隔。

(2) 目标角位置的测量：目标角位置指方位角或仰角，角位置都是利用天线的方向性来实现的。

雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内，当天线波束轴对准目标时，回波信号最强。

根据接收回波最强时的天线波束指向，就可确定目标的方向，这就是角坐标测量的基本原理。

(3) 相对速度的测量：当目标与雷达站之间存在相对速度时，接收到回波信号的载频相对于发射信号的载频产生一个频移（称为多卜勒频移），当目标向着雷达站运动时V r ＞0，反之V r ＜0。

雷达只要能够测量出回波信号的多卜勒频移f d ，就可以确定目标与雷达站之间的相对速度。

λrd v f 2=，fd 为多卜勒频移，Vr 为雷达与目标之间的径向速度，λ为载波波长。

4. 某雷达发射机峰值功率为800KW ，矩形脉冲宽度为3微妙，脉冲重复频率为1000Hz ，求该发射机的平均功率和工作比。

解：重复周期：ms T r 110001==，平均功率：W P av 2400100031085=⨯⨯= 工作比： 003.010003==D 5、雷达中心频率f 0=3000MHz ，回波信号相对发射信号的延迟时间为1000微妙，回波信号频率为3000.01MHz ，目标运动方向与目标所在的方向的夹角为60度，求目标距离、径向速度和线速度。

解：目标距离：685100010310 1.510()15022cR m km τ-⨯⨯⨯===⨯= 波长m 1.010310398=⨯⨯=λ，多卜勒频率KHz MHz f d 10300001.3000=-= 径向速度s m f V d r /5001021.024=⨯==λ，线速度s m V /100060cos 500=︒= 第二章 作业一部脉冲雷达，(a)要获得60nmi(海里)的最大非模糊距离，雷达的脉冲重复频率应是多少?( 1海里=1852米) (b)当目标处于最大非模糊距离上，则雷达信号往返的时间是多长?(c)如果雷达的脉冲宽度为1.5us ，则在距离坐标上脉冲能量在空间的范围(用m 表示)是多少？ (d)两个相等尺寸的目标如果要被1.5us 的脉冲宽度完全分辨出来，则二者必须相距多远(m)? (e)如果雷达的峰值功率为800kW ，则平均功率是多少?(f)这部雷达的占空因子是多少？ 教材参考：P27由题目最大非模糊距离为60nmi=60*1852=111120m ，脉冲的重复频率为fr=c/2R max =1.349khz 。

脉冲的重复时间Tr=2*R max /c=2*111120/3*108=740.8us 。

如果脉宽为1.5us ，则在距离坐标上脉冲能量在空间的范围是D=c*τ=3*108*1.5us=450m 。

如果相等尺寸的两个目标要被1.5us 的脉冲宽度完全分辨出来，则二者必须相距225m 如果峰值功率为800kW ，则Pav=Pt*τ/Tr=Pt*τ*fr=8*105*1.5*10-6*1.349*103=1.62kW 。

D=τ*fr=1.5*10-6*1.349*103=2.025*10-3 第三章 作业1。

(a) —部由噪声系数为1.4、增益为15的低噪声射频放大器，变频损耗为6。

0dB ，噪声温度比为1。

2的混频器和噪声系数为1。

0的中频放大器组成的超外差接收机，求其总的噪声系数。

(b)如果射频低噪声放大器的增益为30而不是15，那么(a)中的接收机噪声系数为多大? (c)如果(a)中的中频放大器噪声系数为30而不是1。

0，那么接收机总的噪声系数应为多大?F1=1.4, G1=15,tc=F2*G2, 10logG2=-6=>G2=10^(-0.6)=1/4=0.25, =>F2=tc/G2=4.8321112114.81111.4 1.65315150.25F F F FG G G --=++--=++=⨯总2。

试推导教材p58 式(3。

2。

28)。

教材参考：P58两个单元电路级联时，F 1、F 2和G 1、G2分别表示第一、二级电路的噪声系数和额定功率增益。

为了计算总噪声系数F 0，先求实际输出的额定噪声功率N o =kT 0B n G 1G 2F 0，N o 由两部分组成： 一部分是由第一级的噪声在第二级输出端呈现的额定噪声功率N o12，其数值为kT 0B n F 1G 1G 2，第二部分是由第二级所产生的噪声功率ΔN 2=(F 2-1)kT 0B n G 2，从而有N o =kT 0B n G 1G 2F 0=kT 0B n G 1G 2F 1+(F 2-1)kT 0B n G 2。

同理得总噪声系数12101G F F F -+=即1212131210111--++-+-+=n n G G G F G G F G F F F ，雷达接收机的高、中频部分增益为G f1/G fG g 1/G g G l 1/G lG R F R G c F cG I F I，代入得到接收机总噪声系数为⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-+-+=c R R c R g f G G F G F F G G G F 111110。

3。

什么是噪声系数、等效噪声温度、相对噪声温度，它们的物理意义分别是什么？教材参考：P55-P58噪声系数是接收机输入端信号噪声比与输出端信号噪声比的比值。

它的物理意义是表示由于接收机内部噪声的影响，使接收机输出端的信噪比相对其输入端的信噪比变差的倍数。

为了更直观地比较内部噪声与外部噪声的大小，可以把接收机内部噪声在输出端呈现的额定噪声功率ΔN 等效到输入端来计算，这时内部噪声可以看成是天线电阻R A 在温度T e 时产生的热噪声。

温度T e 称为等效噪声温度。

它的物理意义是把接收机内部噪声看成是“理想接收机”的天线电阻R A 在温度T e 时所产生的，此时实际接收机变成“理想接收机”。

相对噪声温度有时简称为噪声比t c ，其意义为实际输出的中频额定噪声功率(F c kT 0B n G c )与仅由等效损耗电阻产生的输出额定噪声功率(kT 0B n )之比，噪声比t c 表示有源四端网络中除损耗电阻以外的其它噪声源的影响程度。

4. 下图中馈线、接收机放电器、限幅器增益均为0.9，低噪声高放增益为20dB ，噪声系数为3，混频器增益为0.2，相对噪声温度为2，中放增益为120dB ，噪声系数为4，求总噪声系数。

如果去掉低噪声高放，则总噪声系数为多少？G f 1/G fG g 1/G g G l 1/G lG R F R G c F cG I F I无源总损耗729.09.09.09.0=⨯⨯，混频器噪声系数102.02==c F总噪声系数2.010729.01410729.0110729.01322⨯⨯-+⨯-+-=F 去掉低噪声高放2.0729.0142.0*10⨯-+=F5。

减小最小可检测信号功率可以采用哪些措施？ 教材参考：P59为了提高接收机的灵敏度，即减少最小可检测信号功率S imin ，应做到：①尽量降低接收机的总噪声系数F0，所以通常采用高增益、低噪声高放；② 接收机中频放大器采用匹配滤波器，以便得到白噪声背景下输出最大信号噪声比；③式中的识别系数M 与所要求的检测质量、 天线波瓣宽度、扫描速度、雷达脉冲重复频率及检测方法等因素均有关系。

在保证整机性能的前提下，尽量减小M 的数值。

6。

什么叫接收机的增量增益？要使接收机不丢失目标对增量增益有何要求？什么是接收机的动态范围？ 教材参考：P70接收机的增量增益是接收机放大器振幅特性曲线上某点的斜率，描述叠加在干扰上的回波信号的放大量。

只要接收机中某一级的增量增益K d ≤0，接收机就会发生过载，即丢失目标回波信号。

动态范围D 来表示接收机抗过载性能的好坏，它是当接收机不发生过载时允许接收机输入信号强度的变化范围。

7. 简述并图示平衡式收发开关的原理，图示开关同相相加和反相相消的过程。

平衡式收发开关的原理图如图所示。

图中TR1、TR2是一对宽带的接收机保护放电管。

在这一对气体放电管的两侧, 各接有一个3dB 裂缝波导桥, 整个开关的四个波导口的连接如图所示。

3dB 裂缝桥的特性为: 在四个端口中, 相邻两端(例如端口1和2)是相互隔离的, 当信号从其一端输入时, 从另外两端输出的信号大小相等而相位相差90°。

平衡式收发开关原理图 (a) 发射状态; (b) 接收状态8、简述分支线收发开关的原理，说明四分之一波长开路线和短路线的作用；画出原理图说明。

发射时：气体放电管TR(称为 “接收机保护放电器”)和A TR (称为“发射机隔离放电器”)被电离击穿, 对高频短路。

它们到主馈线的距离约为1/4波长, 因此在主馈线aa′和bb′处呈现的输入阻抗为无穷大, 发射的高功率信号能顺利送至天线。

因为此时TR 短路, 发射能量不能进入接收机。

分支线型收发开关原理图接收时： TR 和ATR 都不电离放电。

此时A TR 支路的1/4波长开路线在主馈线aa′呈现短路,aa′与接收支路bb′处相距1/4波长, 从bb′端向发射机看去的阻抗相当于开路, 所以从天线来的回波信号全部进入接收机。