雷达原理教案.pdf

第一章 绪论 §1.1 雷达的任务 1.Radar: Radio Detection and Ranging 无线电探测和测距。 2.雷达的发展史： 1936 年使用声波探测飞机，测量最远距离 13KM。 1904 年德国克里斯蒂安·许尔斯迈尔取得原始雷达设计专利。 30 年代，电子科学发展，使制造雷达成为可能。 1936 年 6 月，英国罗伯特·沃森·瓦特，使雷达测距范围达到 27KM ， 1 个月后达 到 65KM，之后发展到 88 公里。例如 CH 雷达。 1938 年 测距范围达到 200 公里，在泰晤士河口，组成 200KM 范围内的雷达网 3.早期任务：测距、探测 4.现代任务：获取距离、角度、速度、形状、表面信息特性等 §1.1.1 雷达回波中的可用信息 一．回波中可提取的信息：距离和空间角度→目标位置变化（时间变化规律）→目标尺 寸和形状（分辨率）→目标形状的对称性（极化）→表面粗糙度及介电特性 二．根据目标在空间、陆地或海面上的位置： 直角坐标系，球（极）坐标系，如图 1-1 直角坐标系，斜距 R ，方位角 α （正北、正南或其他参考方向），仰角β 圆柱坐标系，水平距离D ，方位角 α，高度H D R cos β ；H R sin β ；α α P H R B D O N Radar 图 1-1 用极（球）坐标表示目标位置 三．雷达基本工作原理 如图 1-2，由雷达发射机产生的电磁能，经收发开关后传输给天线，再定向辐射于 大气中，如果目标位于定向天线波束内，截取一部分电磁能，再将这些截取能量向各方向散 射，部分能量进入到雷达接收机。接收机将散射回波信号经信号处理送终端显示。 图 1-2 雷达的原理及基本组成 四．相关量的测量 图 1-3 雷达测距 1. 目标斜距的测量，图1-3 Ct 2R R r 或t 2 r C R ：单程距离m ，t 往返时间 s ，C 光速 8 r 3 ×10 m / s 1µs→150m 测距精度与发射信号（时宽）带宽（成处理后脉冲宽度）有关，脉冲越窄、性能越好 2. 目标角位置的测量 角位置指方位成仰角，利用天线的方向性来实现。 天线尺寸越大→测角精度越低 360o o 一般用密位表示，2π=6000 密位=360 ° 1 密位 0.06 6000 回波波前方向（角位置）还可以利用测量两个分离接收天线收到信号的相位差来决定。 3. 相对速度的测量 2v f d r λ