雷达原理（第四版）

章 绪论 1 1．1 雷达的基本任务 1 1．1．1 雷达回波中的可用信息 1 1．1．2 雷达探测能力——基本雷达方程 5 1．2 雷达的基本组成 7 1．3 雷达的工作频率 9 1．3．1 雷达频段 9 1．3．2 雷达频段的应用 10 1．4 雷达的战术参数及技术参数 11 1．4．1 雷达的主要战术参数 11 1．4．2 雷达的主要技术参数 12 1．4．3 雷达的分类 13 1．5 雷达的应用和发展 14 1．5．1 雷达的应用 14 1．5．2 雷达的发展 20 1．5．3 现代雷达技术简介 21 1．6 军用雷达与电子战 25 1．6．1 电子战的科学定义 25 1．6．2 电子战频段 26 1．6．3 雷达抗干扰 26 1．6．4 隐身和反隐身 29 1．6．5 反侦察和反摧毁 32 参考文献 32第2章 雷达发射机 33 2．1 概述 33 2．1．1 雷达发射机的任务和功能 33 2．1．2 单级振荡式发射机和主振放大式发射机 33 2．1．3 现代雷达对发射机的主要要求 35 2．2 雷达发射机的主要质量指标 36 2．2．1 工作频率和瞬时带宽 37 2．2．2 输出功率 37 2．2．3 信号形式和脉冲波形 37 2．2．4 信号的稳定度和频谱纯度 39 2．2．5 发射机的效率 42 2．3 雷达发射机的主要部件和各种应用 43 2．3．1 发射机的主要部件 43 2．3．2 几种典型的雷达发射机 45 2．3．3 全固态雷达发射机 47 2．3．4 国内外典型雷达发射机概况 48 2．4 真空管雷达发射机 49 2．4．1 真空微波管的选择 50 2．4．2 线性注管(O型管) 51 2．4．3 正交场微波管(M型管) 54 2．4．4 真空微波管的性能比较和展望 55 2．4．5 几种典型的真空管发射机 57 2．4．6 微波功率模块(MPM)及空间功率合成方法 59 2．5 固态雷达发射机 61 2．5．1 微波晶体管及其发展概况 61 2．5．2 固态发射机的分类和特点 62 2．5．3 几种典型的全固态雷达发射机 64 2．5．4 有源相控阵雷达全固态发射机及其特点 67 2．5．5 有源相控阵雷达的T／R组件 67 2．5．6 有源相控阵雷达全固态发射机 70 2．6 脉冲调制器 71 2．6．1 线型脉冲(软性开关)调制器 72 2．6．2 刚性开关脉冲调制器 73 2．6．3 浮动板调制器 75 2．6．4 脉冲调制器的性能比较 79 参考文献 80第3章 雷达接收机 81 3．1 雷达接收机的基本原理和组成 81 3．1．1 雷达接收机的基本原理 81 3．1．2 雷达接收机的基本组成 83 3．2 雷达接收机的主要质量指标 87 3．2．1 灵敏度和噪声系数 87 3．2．2 接收机的工作频带宽度和滤波特性 87 3．2．3 动态范围和增益 88 3．2．4 频率源的频率稳定性和频谱纯度 88 3．2．5 幅度和相位的稳定性 88 3．2．6 正交鉴相器的正交度 88 3．2．7 A／D变换器的技术参数 89 3．2．8 抗干扰能力 89 3．2．9 频率源和发射激励性能 89 3．2．10 微电子化、模块化和系列化 90 3．3 常规雷达接收机和现代雷达接收机 90 3．3．1 雷达接收机的分类 90 3．3．2 常规雷达接收机 90 3．3．3 现代雷达接收机 92 3．4 接收机的噪声系数和灵敏度 97 3．4．1 接收机的噪声 97 3．4．2 噪声系数和噪声温度 100 3．4．3 级联电路的噪声系数 103 3．4．4 接收机灵敏度 104 3．5 接收机的高频部分 106 3．5．1 概述 106 3．5．2 高频低噪声放大器的种类和特点 106 3．5．3 混频器的变频特性及其分类 108 3．6 接收机的动态范围和增益控制 111 3．6．1 动态范围 111 3．6．2 接收机的增益控制 113 3．6．3 对数放大器 117 3．7 自动频率控制 119 3．7．1 概述 119 3．7．2 自动频率控制(AFC)的原理 119 3．7．3 控制磁控管的AFC系统 122 3．8 匹配滤波器和相关接收机 122 3．8．1 匹配滤波器的基本概念 123 3．8．2 匹配滤波器的频率响应函数 124 3．8．3 匹配滤波器的脉冲响应函数 126 3．8．4 相关接收机及其应用 126 3．8．5 准匹配滤波器 127 3．8．6 接收机带宽的选择 129 3．9 频率源及其应用 130 3．9．1 概述 130 3．9．2 直接频率合成器和间接频率合成器 131 3．9．3 直接数字频率合成器及其应用 133 3．10 波形产生方法及其应用 137 3．10．1 概述 137 3．10．2 信号波形的模拟产生方法 138 3．10．3 信号波形的数字产生方法 142 3．10．4 宽带和超宽带信号的产生方法 144 3．11 数字雷达接收机 149 3．11．1 数字雷达接收机的组成 149 3．11．2 带通信号采样 150 3．11．3 数字正交鉴相(数字下变频) 152 3．11．4 S波段射频数字接收机 154 3．11．5 数字雷达系统 154 3．12 数字阵列雷达接收机 155 3．12．1 数字阵列雷达的组成和基本原理 155 3．12．2 数字T／R模块 156 3．12．3 数字波束形成 157 3．12．4 基本DAR的概念结构和原理 158 3．13 软件无线电在雷达接收机中的应用 159 3．13．1 软件无线电的基本结构 159 3．13．2 软件雷达发射机和接收机 161 参考文献 163第4章 雷达终端 164 4．1 概述 164 4．2 雷达信息显示 165 4．2．1 雷达信息显示的类型及质量指标 165 4．2．2 传统雷达显示器简介 170 4．2．3 数字式雷达显示技术 177 4．2．4 随机扫描雷达显示系统 190 4．2．5 光栅扫描雷达显示系统 194 4．3 雷达点迹录取 203 4．3．1 概述 203 4．3．2 目标距离数据的录取 205 4．3．3 目标角坐标数据的录取 206 4．3．4 天线轴角数据的录取 207 4．4 雷达数据处理 213 4．4．1 概述 213 4．4．2 目标运动与量测模型 214 4．4．3 跟踪滤波算法 217 4．4．4 航迹相关 222 4．4．5 测量与跟踪坐标系 225 参考文献 226第5章 雷达作用距离 227 5．1 雷达方程 227 5．1．1 基本雷达方程 227 5．1．2 目标的雷达截面积(RCS) 228 5．2 最小可检测信号 229 5．2．1 最小可检测信噪比 229 5．2．2 门限检测 231 5．2．3 检测性能和信噪比 232 5．3 脉冲积累对检测性能的改善 236 5．3．1 积累的效果 237 5．3．2 积累脉冲数的确定 239 5．4 目标截面积及其起伏特性 239 5．4．1 点目标特性与波长的关系 240 5．4．2 简单形状目标的雷达截面积 240 5．4．3 目标特性与极化的关系 241 5．4．4 复杂目标的雷达截面积 243 5．4．5 目标起伏模型 245 5．5 系统损失 249 5．5．1 射频传输损失 250 5．5．2 天线波束形状损失 250 5．5．3 叠加损失 250 5．5．4 设备不完善的损失 251 5．5．5 其他损失 252 5．6 传播过程中各种因素的影响 252 5．6．1 大气传播影响 252 5．6．2 地面或水面反射对作用距离的影响256 5．7 雷达方程的几种形式 259 5．7．1 二次雷达方程 259 5．7．2 双基地雷达方程 260 5．7．3 用信号能量表示的雷达方程 261 5．7．4 搜索雷达方程 262 5．7．5 跟踪雷达方程 262 5．7．6 干扰环境下的雷达方程 263 参考文献 266第6章 目标距离的测量 267 6．1 脉冲法测距 267 6．1．1 基本原理 267 6．1．2 影响测距精度的因素 269 6．1．3 测距的理论精度(极限精度) 271 6．1．4 距离分辨力和测距范围 273 6．1．5 判测距模糊的方法 274 6．2 调频法测距 276 6．2．1 调频连续波测距 276 6．2．2 脉冲调频测距 281 6．3 距离跟踪原理 283 6．3．1 人工距离跟踪 283 6．3．2 自动距离跟踪 285 6．4 数字式自动测距器 285 6．4．1 数字式测距的基本原理 286 6．4．2 数字式自动跟踪 287 6．4．3 自动搜索和截获 290 参考文献 292第7章 角度测量 293 7．1 概述 293 7．2 测角方法及其比较 294 7．2．1 相位法测角 294 7．2．2 振幅法测角 297 7．3 天线波束的扫描方法 301 7．3．1 波束形状及其扫描方法 301 7．3．2 天线波束的扫描方法 303 7．3．3 相位扫描法 304 7．3．4 频率扫描法 310 7．4 相控阵雷达 313 7．4．1 概述 313 7．4．2 相控阵天线和相控阵雷达的特点 314 7．4．3 平面相控阵天线 315 7．4．4 相控阵雷达的馈电和馈相方式 318 7．4．5 平面相控阵天线馈电网络及其波束控制数码 321 7．4．6 移相器 324 7．4．7 T／R组件的组成与主要功能 327 7．4．8 有源相控阵雷达发展概况与应用 329 7．5 数字阵列雷达 332 7．5．1 概述 332 7．5．2 数字阵列雷达的组成和工作原理 332 7．5．3 数字T／R组件的组成和特点 334 7．5．4 数字波束形成(DBF)的原理 336 7．5．5 接收数字波束形成 338 7．5．6 发射数字波束形成 340 7．5．7 基本数字阵列雷达 342 7．6 三坐标雷达 343 7．6．1 概述 343 7．6．2 三坐标雷达的数据率 344 7．6．3 单波束三坐标雷达 345 7．6．4 多波束三坐标雷达 347 7．6．5 多波束形成技术 350 7．6．6 仰角测量范围和目标高度计算 356 7．7 自动测角的原理和测角精度 357 7．7．1 概述 357 7．7．2 圆锥扫描自动测角系统 358 7．7．3 振幅和差单脉冲雷达 360 7．7．4 相位和差单脉冲雷达 365 7．7．5 单通道和双通道单脉冲雷达 366 7．8 角跟踪精度 368 7．8．1 影响测角精度的因素 368 7．8．2 对角跟踪误差的综合讨论 372 参考文献 373第8章 运动目标检测 374 8．1 多普勒效应及其在雷达中的应用 374 8．1．1 多普勒效应 374 8．1．2 多普勒信号的提取 376 8．1．3 盲速和频闪 379 8．2 动目标显示雷达的工作原理及主要组成 382 8．2．1 基本工作原理 382 8．2．2 获得相参振荡电压的方法 383 8．2．3 消除固定目标回波 385 8．3 盲速、盲相的影响及其解决途径 388 8．3．1 盲速 388 8．3．2 盲相 392 8．4 回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器 396 8．4．1 目标回波和杂波的频谱特性 396 8．4．2 动目标显示滤波器 399 8．4．3 MTI的数字实现技术 404 8．5 动目标显示雷达的工作质量及质量指标 406 8．5．1 质量指标 406 8．5．2 影响系统工作质量的因素 408 8．6 动目标检测(MTD) 413 8．6．1 限幅的影响和线性MTI 414 8．6．2 多普勒滤波器组 417 8．6．3 动目标检测(MTD)处理器举例 419 8．7 自适应动目标显示系统 422 8．7．1 自适应速度补偿 423 8．7．2 自适应最佳滤波 425 8．8 脉冲多普勒雷达 431 8．8．1 脉冲多普勒雷达的特点及其应用 431 8．8．2 机载下视雷达的杂波谱 433 8．8．3 典型脉冲多普勒雷达的组成和原理 437 8．8．4 脉冲重复频率的选择 443 8．9 速度测量 446 8．9．1 连续波雷达测速 446 8．9．2 脉冲雷达测速 449 参考文献 451第9章 高分辨力雷达 452 9．1 雷达分辨力 452 9．1．1 距离和速度分辨力 453 9．1．2 模糊函数及其性质 459 9．1．3 几种典型信号的模糊函数 463 9．2 高距离分辨力信号及处理 469 9．2．1 线性调频脉冲压缩信号的匹配滤波器 472 9．2．2 编码信号及其匹配滤波器 493 9．2．3 时间频率码波形 496 9．3 合成孔径雷达(SAR) 499 9．3．1 概述 499 9．3．2 SAR的基本工作原理 501 9．3．3 SAR的参数 509 9．3．4 SAR的信号处理 512 9．4 逆合成孔径雷达（ISAR） 516 9．4．1 概述 516 9．4．2 转台目标成像 516 9．4．3 运动目标的平动补偿 518 9．5 阵列天线的角度高分辨力 521 参考文献 526