《雷達信號處理與matlab仿真》

• 寫在前面的話
• 第一章 雷達系統與信號處理概述
• • 1.1 雷達基本功能
  • 1.2脈沖體制雷達的基本組成
  • • 1.2.1 組成框圖
    • 1.2.2波形發生器
    • 1.2.3天線
    • 1.2.4接收機
  • 2.雷達方程

寫在前面的話

學習就是一場未知的探索，歷史的沉淀使得知識更加趨于完善，知識的價值是在于使用它的人，而知識就像一座由前人一點一滴堆積起來的大山，它就在那里，你勇于向上攀登，那么你就會站在知識的大山上看得更遠，視角就會改變，而人生不就是一個視角不斷擴展的過程，而在這個過程中的你我，有幸目睹就已經足夠，如果能夠為這座山增添一塊石頭、一把沙土，那無疑是一件快樂的事情。

第一章 雷達系統與信號處理概述

1.1 雷達基本功能

雷達，無線電監測與測距，主要用途就是檢測、跟蹤與成像。

• 測距原理：$$R=\frac{c{t}_0}{2}$$
  其中c為光速，上述公式的實際模型是當雷達發射的脈沖信號傳播至距離R時，雷達信號（脈沖或者其他）經過時間t雷達接收到距離R出反射的雷達信號，雷達電磁波傳播的距離是2R則，所以需要乘以二分之一因子。

• 雷達的優點：采用微波波段電磁波的極低衰減特性使得雷達可以很好的“看穿”云霧，優于光學觀察，另外通過電磁波的穿透性等優點，可以達到透視、超視距觀察等特點。

• 雷達系統的基本指標：

  • 檢測概率$P_D$（D指的是Detecte檢測的意思）
  • 虛警概率$P_{FA}$（FA指的是False Alarm）
    二者之間的關系，在其他參數不變的基礎上一般情況是，增大$P_D$總是以同時增大$P_{FA}$為代價的。

  PS : 初次接觸肯定一頭霧水。

• 跟蹤功能基本指標：距離、角度、速度估計的精度

• 成像中的指標：空間分辨率和動態范圍
  信號處理的目的就是提高這些指標，如通過脈沖積累提高雷達的SIR，通過脈沖壓縮和其他波形設計技術（如頻率捷變技術）改善雷達的分辨率和SIR。插值技術、加窗技術改善旁瓣特性。

1.2脈沖體制雷達的基本組成

1.2.1 組成框圖

1.2.2波形發生器

發射機和波形發生器能夠確定雷達的靈敏度和距離分辨率。

雷達工作頻率波長

激光雷達	1012hz~1015Hz	0.3~30uM
大部分雷達系統	20Mhz~95GHz	0.67~3.16mm

對較遠距離探測，使用低頻雷達，可以獲得較低的大氣衰減和較大功率。近距離用高頻雷達，可以得到較窄的波束寬度和較大的大氣衰減和較低的可用功率。

1.2.3天線

天線確定雷達的靈敏度和角度分辨率，常見的雷達天線有拋物面反射天線、掃描饋源天線、透鏡天線和相控陣天線。
天線的主要特性是增益、波束寬度和旁瓣電平。

• 3dB波束寬度：天線的角度分辨率有天線的主瓣寬度定義，通常采用3dB波束寬度。
  $$3dB波束寬度={\theta }_3=2arcsin(\frac{1.4\lambda }{\pi D_y})\approx 0.89\frac{\lambda }{D_y}rad$$
  其中$D_y$為天線孔徑，$\lambda$為波長
• 天線功率增益G：在輸入功率相同的條件下，天線輻射的峰值強度與一個無損耗的各向同性天線的輻射強度的比值。

  • 天線的方向圖和損耗
    $$\begin{gathered} G\approx \frac{26000}{{\theta }_3{?}_3}({\theta }_3,{?}_3的單位為度) \\ =\frac{7.9}{{\theta }_3{?}_3}({\theta }_3,{?}_3的單位為rad) \end{gathered}$$

  • 有效孔徑$A_e$:假設功率密度為 W w/m²的電磁波照射傳統到天線負載的功率為P。
    $$A=\frac{P}{W}{m}^2$$

  • 對于大多數天線，效率近似接近1，次數有效孔徑和增益的關系，可以表示為：
    $$G=\frac{4\pi }{{\lambda }^2}{A}_e$$

1.2.4接收機

由于雷達信號通常是窄帶的、帶通的、相位或頻率調制的函數，則單個散射體的回波波形$r(t)$可以建立下面的模型：
$$r(t)=A(t)sin[\Omega t+\theta (t)]$$
上式中幅度調制$A(t)$僅僅表示脈沖包絡。接收機的主要功能是將雷達信號中的承載信息的部分變換到基帶，目的是測量$\theta (t)$

2.雷達方程

$$P_{D_r}=\frac{P_t{G}^2{\lambda }^2\sigma }{(4\pi {)}^3{R}^4}$$
$$R_{max}=(\frac{P_t{G}^2{\lambda }^2\sigma }{(4\pi {)}^3{P}_{S_{min}}}{)}^{1/4}$$
$S_{min}為雷達接收機器能夠檢測的最小功率$

由上式變形可以看出：

• 雷達的探測距離$R$與雷達自身可檢測的最小功率有關
• 雷達檢測距離加倍，必須將峰值功率$P_t$增加16倍，或者將有效孔徑等效地增加4倍

%此代碼為教科書上的代碼片段 close all; clear all; pt=1.5e+6;%雷達發射的峰值功率 freq=5.6e+9;%雷達中心頻率 g=45.0;%天線增益 sigma=0.1;%目標截面積 te=290.0;%有效噪聲溫度 b=5.0e+6;% nf=6.0; loss=6.0; range=linspace(25e3,165e3,1000); snr1=radar_eq(pt,freq,g,sigma,te,b,nf,loss,range); snr2=radar_eq(pt,freq,g,sigma/10,te,b,nf,loss,range); snr3=radar_eq(pt,freq,g,sigma*10,te,b,nf,loss,range); figure(1) rangekm=range./1000; plot(rangekm,snr3,'k',rangekm,snr1,'k:.',rangekm,snr2,'k:') grid legend('\sigma=0 dBsm','\sigma = -10 dBsm','\sigma= -20 dBsm') xlabel('Detection range -Km') ylabel('SNR - dB')snr1=radar_eq(pt,freq,g,sigma,te,b,nf,loss,range); snr2=radar_eq(pt*.4,freq,g,sigma,te,b,nf,loss,range); snr3=radar_eq(pt*1.8,freq,g,sigma,te,b,nf,loss,range); figure(2) plot(rangekm,snr3,'k',rangekm,snr1,'k:.',rangekm,snr2,'k:') grid legend('Pt=2.16 MW','Pt=1.5 MW','Pt=0.6 MW') xlabel('Detection range -Km') ylabel('SNR - dB')

總結

以上是生活随笔為你收集整理的小白学雷达系列之脉冲雷达基本组成（一）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。