雷达原理

目 录

第1章 绪论 （1）

1．1 雷达的任务 （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 （3）

1．2 雷达的基本组成 （4）

1．3 雷达的工作频率 （6）

1．4 雷达的应用和发展 （7）

1．4．1 应用情况 （7）

1．4．2 雷达的发展 （8）

*1．4．3 目标识别 （10）

*1．5 电子战与军用雷达 （13）

1．5．1 电子战的科学定义 （13）

1．5．2 雷达反干扰 （14）

1．5．3 隐身和反隐身的斗争 （16）

1．5．4 反侦察和反摧毁 （20）

参考文献 （20）

第2章 雷达发射机 （21）

2．1 概述 （21）

2．1．1 雷达发射机的任务和功能 （21）

2．1．2 单级振荡发射机和主振放大式

发射机 （21）

2．1．3 现代雷达对发射机的主要

要求 （22）

2．2 雷达发射机的主要质量指标 （24）

2．2．1 工作频率和瞬时带宽 （24）

2．2．2 输出功率 （25）

2．2．3 信号形式和脉冲波形 （25）

2．2．4 信号的稳定度和频谱纯度 （26）

2．2．5 发射机的效率 （29）

2．3 雷达发射机的主要部件和各种应用 （29）

2．3．1 概述 （29）

2．3．2 发射机的主要部件 （30）

2．3．3 几种典型的雷达发射机 （31）

2．3．4 全固态雷达发射机 （33）

2．3．5 国内外典型雷达发射机概况 （34）

2．4 真空管雷达发射机 （35）

2．4．1 概述 （35）

2．4．2 真空微波管的选择 （35）

2．4．3 线性注管（O型管） （37）

2．4．4 正交场微波管（M型管） （39）

2．4．5 真空微波管的性能比较和

展望 （40）

2．4．6 几种典型的真空管发射机 （41）

2．4．7 微波功率模块（MPM）及空间

功率合成方法 （44）

2．5 固态雷达发射机 （44）

2．5．1 概述 （44）

2．5．2 微波晶体管及其发展概况 （45）

2．5．3 固态发射机的分类和特点 （46）

2．5．4 几种典型的全固态雷达发射机 （47）

2．5．5 有源相控阵雷达全固态发射机及

其特点 （49）

2．5．6 有源相控阵雷达的T/R组件 （50）

2．5．7 有源相控阵雷达全固态

发射机 （52）

2．6 脉冲调制器 （54）

2．6．1 概述 （54）

2．6．2 线型脉冲（软性开关）

调制器 （54）

2．6．3 刚性开关脉冲调制器 （58）

2．6．4 浮动板调制器 （59）

2．6．5 脉冲调制器的性能比较 （62）

参考文献 （63）

第3章 雷达接收机 （64）

3．1 雷达接收机的基本原理和组成 （64）

3．1．1 概述 （64）

3．1．2 雷达接收机的基本原理 （64）

3．1．3 雷达接收机的基本组成 （66）

3．2 雷达接收机的主要质量指标 （68）

3．3 常规雷达接收机和现代雷达接收机 （71）

3．3．1 雷达接收机的分类 （71）

3．3．2 常规雷达接收机 （72）

3．3．3 现代雷达接收机 （72）

3．4 接收机的噪声系数和灵敏度 （77）

3．4．1 接收机的噪声 （77）

3．4．2 噪声系数和噪声温度 （79）

3．4．3 级联电路的噪声系数 （81）

3．4．4 接收机灵敏度 （82）

3．5 接收机的高频部分 （84）

3．5．1 概述 （84）

3．5．2 高频低噪声放大器的种类和

特点 （85）

*3．5．3 混频器的变频特性及其分类 （86）

3．6 接收机的动态范围和增益控制 （88）

3．6．1 动态范围 （88）

3．6．2 接收机的增益控制 （89）

3．6．3 对数放大器 （93）

3．7 自动频率控制 （94）

3．7．1 概述 （94）

3．7．2 自动频率控制（AFC）的

原理 （94）

*3．7．3 AFC的几种应用 （97）

3．8 匹配滤波器和相关接收机 （98）

3．8．1 匹配滤波器基本概念 （98）

3．8．2 匹配滤波器的频率响应函数 （99）

3．8．3 匹配滤波器的脉冲响应函数 （101）

3．8．4 相关接收机及其应用 （102）

3．8．5 准匹配滤波器 （103）

3．8．6 接收机带宽的选择 （104）

3．9 频率源及其应用 （105）

3．9．1 概述 （105）

3．9．2 直接频率合成器和间接频率

合成器 （105）

3．9．3 直接数字频率合成器及其应用 （107）

3．10 波形产生方法及其应用 （110）

3．10．1 概述 （110）

3．10．2 信号波形的模拟产生方法 （111）

3．10．3 信号波形的数字产生方法 （115）

3．10．4 宽带和超宽带信号的产生

方法 （117）

3．11 数字雷达接收机 （121）

3．11．1 数字雷达接收机的组成 （121）

3．11．2 带通信号采样 （122）

3．11．3 数字正交鉴相（数字下

变频） （123）

3．11．4 S波段射频数字接收机 （125）

3．11．5 数字雷达系统 （125）

3．12 数字阵列雷达接收机 （126）

3．13 软件无线电在雷达接收机中的

应用 （130）

3．13．1 软件无线电的基本结构 （130）

*3．13．2 软件雷达发射机和接收机 （131）

参考文献 （132）

第4章 雷达终端 （134）

4．1 概述 （134）

4．2 传统雷达显示器的类型及质量指标 （134）

4．2．1 主要类型 （134）

4．2．2 雷达显示器的质量指标 （136）

4．3 距离显示器 （137）

4．3．1 A型显示器 （137）

4．3．2 A/R型显示器 （139）

4．4 平面位置显示器 （140）

4．4．1 概述 （140）

4．4．2 动圈式PPI （140）

4．4．3 定圈式PPI （141）

4．5 数字式雷达显示技术 （143）

4．5．1 概述 （143）

4．5．2 计算机及智能图形显示 （143）

4．5．3 字符产生器 （144）

4．5．4 矢量产生器 （146）

4．5．5 数字式扫描变换 （150）

4．5．6 雷达图像的展开 （152）

4．5．7 视频处理器 （154）

4．6 随机扫描雷达显示系统 （155）

4．6．1 概述 （155）

4．6．2 随机扫描原理及显示系统

构成 （156）

*4．6．3 随机扫描雷达显示系统举例――

形势显示器 （157）

4．7 光栅扫描雷达显示系统 （159）

4．7．1 概述 （159）

4．7．2 光栅显示原理及主要质量

指标 （159）

4．7．3 CRT光栅扫描显示系统构成 （160）

4．7．4 LCD光栅扫描显示系统的

构成 （162）

4．7．5 光栅扫描雷达显示系统 （163）

4．8 雷达点迹录取 （166）

4．8．1 概述 （166）

4．8．2 目标距离数据的录取 （167）

4．8．3 目标角坐标数据的录取 （169）

4．8．4 天线轴角数据的录取 （169）

4．9 雷达数据处理 （174）

4．9．1 概述 （174）

4．9．2 目标运动与量测模型 （175）

4．9．3 跟踪滤波算法 （178）

4．9．4 航迹相关 （182）

4．9．5 测量与跟踪坐标系 （185）

参考文献 （185）

第5章 雷达作用距离 （187）

5．1 雷达方程 （187）

5．1．1 基本雷达方程 （187）

5．1．2 目标的雷达截面积（RCS） （188）

5．2 最小可检测信号 （189）

5．2．1 最小可检测信噪比 （189）

5．2．2 门限检测 （191）

5．2．3 检测性能和信噪比 （192）

5．3 脉冲积累对检测性能的改善 （195）

5．3 1 积累的效果 （196）

5．3．2 积累脉冲数的确定 （197）

5．4 目标截面积及其起伏特性 （198）

5．4．1 点目标特性与波长的关系 （198）

5．4．2 简单形状目标的雷达截面积 （199）

5．4．3 目标特性与极化的关系 （199）

5．4．4 复杂目标的雷达截面积 （201）

5．4．5 目标起伏模型 （202）

5．5 系统损耗 （206）

5．5．1 射频传输损耗 （206）

5．5．2 天线波束形状损失 （206）

5．5．3 叠加损失（collapsing loss） （207）

5．5．4 设备不完善的损失 （207）

5．5．5 其他损失 （208）

5．6 传播过程中各种因素的影响 （208）

5．6．1 大气传播影响 （209）

5．6．2 地面或水面反射对作用距离的

影响 （212）

5．7 雷达方程的几种形式 （214）

5．7．1 二次雷达方程 （215）

5．7．2 双基地雷达方程 （215）

5．7．3 用信号能量表示的雷达方程 （216）

5．7．4 搜索雷达方程 （217）

5．7．5 跟踪雷达方程 （217）

5．7．6 干扰环境下的雷达方程 （218）

参考文献 （221）

第6章 目标距离的测量 （222）

6．1 脉冲法测距 （222）

6．1．1 基本原理 （222）

6．1．2 影响测距精度的因素 （223）

6．1．3 测距的理论精度（极限

精度） （225）

6．1．4 距离分辨力和测距范围 （226）

6．1．5 判测距模糊的方法 （227）

6．2 调频法测距 （229）

6．2．1 调频连续波测距 （229）

6．2．2 脉冲调频测距 （232）

6．3 距离跟踪原理 （234）

6．3．1 人工距离跟踪 （234）

6．3．2 自动距离跟踪 （236）

6．4 数字式自动测距器 （239）

6．4．1 数字式测距的基本原理 （239）

6．4．2 数字式自动跟踪 （240）

6．4．3 自动搜索和截获 （242）

参考文献 （244）

第7章 角度测量 （245）

7．1 概述 （245）

7．2 测角方法及其比较 （246）

7．2．1 相位法测角 （246）

7．2．2 振幅法测角 （248）

7．3 天线波束的扫描方法 （251）

7．3．1 波束形状和扫描方法 （251）

7．3．2 天线波束的扫描方法 （252）

7．3．3 相位扫描法 （253）

7．3．4 频率扫描 （258）

7．4 相控阵雷达 （261）

7．4．1 概述 （261）

7．4．2 相控阵天线和相控阵雷达的

特点 （261）

7．4．3 平面相控阵天线 （263）

7．4．4 相控阵雷达的馈电和馈相

方式 （265）

7．4．5 平面相控阵天线馈电网络及其

波束控制数码 （269）

7．4．6 移相器 （271）

7．4．7 T/R组件的组成与主要功能 （273）

7．4．8 有源相控阵雷达发展概况与

应用 （275）

7．5 数字阵列雷达 （278）

7．5．1 概述 （278）

7．5．2 数字阵列雷达的组成和工作

原理 （278）

7．5．3 数字T/R组件的组成和特点 （279）

7．5．4 数字波束形成DBF的原理 （281）

7．5．5 接收数字波束形成 （283）

7．5．6 发射数字波束形成 （284）

7．5．7 基本数字阵列雷达 （286）

7．6 三坐标雷达 （287）

7．6．1 概述 （287）

7．6．2 三坐标雷达的数据率 （287）

7．6．3 单波束三坐标雷达 （288）

7．6．4 多波束三坐标雷达 （290）

7．6．5 多波束形成技术 （292）

7．6．6 仰角测量范围和高度测量 （296）

7．7 自动测角的原理 （297）

7．7．1 概述 （297）

7．7．2 圆锥扫描自动测角系统 （298）

7．7．3 振幅和差单脉冲雷达 （300）

7．7．4 相位和差单脉冲雷达 （306）

7．7．5 单通道和双通道单脉冲雷达 （307）

7．8 角跟踪精度 （308）

7．8．1 影响测角精度的诸因素 （308）

*7．8．2 对角跟踪误差的综合讨论 （311）

参考文献 （312）

第8章 运动目标检测 （313）

8．1 多普勒效应及其在雷达中的应用 （313）

8．1．1 多普勒效应 （313）

8．1．2 多普勒信息的提取 （314）

8．1．3 盲速和频闪 （317）

8．2 动目标显示雷达的工作原理及主要

组成 （319）

8．2．1 基本工作原理 （319）

8．2．2 获得相参振荡电压的方法 （320）

8．2．3 消除固定目标回波 （321）

8．3 盲速、盲相的影响及其解决途径 （324）

8．3．1 盲速 （324）

8．3．2 盲相 （327）

8．4 回波和杂波的频谱及动目标显示

滤波器 （330）

8．4．1 目标回波和杂波的频谱特性 （330）

8．4．2 动目标显示滤波器 （333）

8．4．3 MTI的数字实现技术 （337）

8．5 动目标显示雷达的工作质量及质量

指标 （339）

8．5．1 质量指标 （339）

8．5．2 影响系统工作质量的因素 （340）

8．6 动目标检测（MTD） （345）

8．6．1 限幅的影响和线性MTI （345）

8．6．2 多普勒滤波器组 （347）

8．6．3 目标检测（MTD）处理器

举例 （350）

8．7 自适应动目标显示系统 （352）

8．7．1 自适应速度补偿 （352）

8．7．2 自适应最佳滤波 （354）

8．8 脉冲多普勒雷达 （359）

8．8．1 脉冲多普勒雷达的特点及其

应用 （360）

8．8．2 机载下视雷达的杂波谱 （361）

8．8．3 典型脉冲多普勒雷达的组成和

原理 （364）

8．8．4 脉冲重复频率的选择 （368）

8．9 速度测量 （371）

8．9．1 连续波雷达测速 （371）

8．9．2 脉冲雷达测速 （373）

参考文献 （375）

第9章 高分辨力雷达 （376）

9．1 雷达分辨力 （376）

9．1．1 距离和速度分辨力 （376）

9．1．2 模糊函数及其性质 （381）

9．1．3 几种典型信号的模糊函数 （385）

9．2 高距离分辨力信号及处理 （390）

9．2．1 线性调频脉冲压缩信号的匹配

滤波器 （392）

9．2．2 编码信号及其匹配滤波器 （409）

9．2．3 时间-频率码波形 （412）

9．3 合成孔径雷达（SAR） （414）

9．3．1 引言 （414）

9．3．2 SAR的基本工作原理 （416）

9．3．3 SAR的参数 （422）

9．3．4 SAR的信号处理 （425）

9．4 逆合成孔径雷达（ISAR） （428）

9．4．1 引言 （428）

9．4．2 转台目标成像 （429）

*9．4．3 运动目标的平动补偿 （430）

*9．5 阵列天线的角度高分辨力 （432）

参考文献 （436）

本书分为雷达主要分机及测量方法两大部分。前者包括雷达发射机、雷达接收机及雷达终端，书中阐述了它们的组成、工作原理和质量指标；后者包括经典的测距、测角和测速的基本原理和各种实现途径，并相应地讨论了多种雷达体制的基本工作原理，如连续波、三坐标、精密跟踪等。对日益受到重视的相控阵雷达也有详尽的阐述。运动目标检测部分对强杂波中提取运动目标信号的基本工作原理、精巧的信号处理技术及实现方法均有较深入的讨论，并涉及动目标显示（MTI）及脉冲多普勒（PD）体制的基本原理。高分辨力雷达部分讨论了雷达分辨理论、高距离分辨力信号以及成像雷达SAR及ISAR的基本工作原理。书中对雷达方程也做了全面的研讨，说明了探测距离和内外诸因素的关联。全书较好地体现了当前雷达技术的状况和新发展。

本书是在2009年出版《雷达原理》（第4版）的基础上修编而成的。