雷达原理及系统课件：2012第5章雷达作用距离new.pptVIP

第五节 系统损耗 射频传输损耗 天线波束形状损失 叠加损失 设备不完善的损失 其它损失 产生系统损耗的原因 雷达方程中引入损耗这一修正量，用L 表示。加在雷达方程的分母中， L 是大于1 的值，用正分贝表示 雷达各部分损耗引入的损失系数 实际雷达系统的各种损耗将降低雷达的实际作用距离 修正后的雷达方程 第六节 传播过程中各种因素的影响 电波在大气层传播时的衰减； 由大气层引起的电波折射； 由地面（海面）反射波和直接波的干涉效应，使天线方向图分裂成波瓣状。 §5.6.1 大气传播影响 大气衰减 传播影响主要包括大气传播衰减和折射现象影响两方面 当工作频率低于1GHz（L波段）时，大气衰减可忽略； 当工作波长短于10cm（工作频率高于3GHz）时必须考虑； 当工作频率高于10GHz后，频率越高，大气衰减越严重； 毫米波段工作时，大气衰减十分严重； 随着高度的增加，大气衰减减小。 工作频率升高，衰减增大；探测时仰角越大，衰减越小 恶劣气候条件下大气中的雨雾对电磁波也会有衰减作用 大气折射和雷达直视距离 改变雷达的测量距离，产生测距误差；引起仰角测量误差 原因： 大气成分随时间、地点而改变，且不同高度的空气的密度也不相同，大气密度随高度变化的结果使折射系数对高度增加而减小。因此电磁波在正常大气下的传播折射常使电波射线向下弯曲。 §5.6.2 地面或水面反射对作用距离的影响 由于地面反射的影响，使雷达作用距离随目标的仰角呈周期性变化，地面反射的结果使天线方向图产生花瓣状。 第七节 雷达方程的几种形式 §5.7.1 二次雷达方程 二次雷达目标上装有应答机（或信标），当应答机收到雷达信号后，发射一个应答信号，雷达接收机根据所收到的应答信号对目标进行检测和识别。 合作目标 当接收功率等于应答机最小可检测信号功率，即 时，可得雷达最大作用距离： 同理，雷达接收功率等于最小可检测信号功率，即 时，可得应答机最大作用距离： 当雷达和应答机收发共用天线，即 时，为保证雷达能有效检测应答机的信号，必须满足： 或 实际上，二次雷达的作用距离由R’max和Rmax中较小者来确定 §5.7.3 用信号能量表示的雷达方程 由5.2.1，当信号为简单脉冲，且检波器输入端信噪比用检测因子表示时，雷达方程可表示为： 由于检测因子 可得能量形式的雷达方程： 计入中频滤波器失配影响后： 雷达方程的计算问题 dB形式表示的雷达方程 雷达方程的对数形式 由： 两边取对数得： 得： 例：已知雷达参数Pt＝1MW，λ＝5.6cm，Bn＝1.6MHz，G＝44dB，S0/N0=0dB， Fn＝10dB，L＝4dB，目标的雷达截面积 σ＝1m，求雷达作用距离。 解： Pt＝60dB，λ＝-12.5dB， Bn＝62dB，σ＝0dB， 得：R＝54.5dB≈282km 与题中参数代入下式 第五章 雷达作用距离 第一节 雷达方程 §5.1.1 基本雷达方程 距离R 处任一点处的雷达发射信号 功率密度： 考虑到定向天线增益Gt： 以目标为圆心，雷达处散射的功率密度： 雷达收到功率： 最大测量距离 接收功率Pr 为接收机最小检测功率Simin 雷达天线接收面积 目标接收到的功率： 目标的雷达散射面积 收发同天线时 收发不同天线时，最大作用距离 当接收功率为接收机最小检测功率Simin时? Rmax 雷达实际作用距离受目标后向散射截面积σ、 Simin、噪声和其他干扰的影响，具有不确定性，服从统计学规律。 R4max ∝1/λ2 天线面积不变时，波长λ增加天线增益下降，Rmax下降；天线增益不变时，波长λ增加要求天线面积增加，天线有效面积增加→ Rmax增加。 R4max∝λ2 总结： 基本雷达方程给出了作用距离和各参数间的定量关系，但由于未考虑设备的实际损耗和环境因素，且目标有效反射面积σ和最小可检测信号Simin不能准确预定，因此仅用来作估算的公式，考察各参数对作用距离的影响。 雷达在噪声和其他干扰背景下检测目标，同时，复杂目标的回波信号本身存在起伏，因此，接收机输出的是一个随机量。雷达作用距离也不是一个确定值而是统计量，通常只在概率意义上讲，当虚警概率（如10-6）和发现概率（如90%）给定时的作用距离是多大。 §5.1.2 目标的雷达截面积 目标的雷达截面积定义： 实际测量： 在远场条件（平面波照射的条件）下，目标处每单位入射功率密度在接收机处的单位立体角内产生的反射功率乘以4π。 返回接收机每单位立体角内的回波功率 入射功率密度 导电良好、各向同性的金属球?σ=球体几何投影面积。 外形复杂的实际目标，不同照射方向有不同的σ值。 散射总功率