姓名：王铎澎

学号：20000300055

嵌牛导读：系统地介绍了无线电定位技术的相关知识。

转载自：https://blog.csdn.net/w761334669/article/details/90722949?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160388322719724839249882%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=160388322719724839249882&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v28-14-90722949.pc_first_rank_v2_rank_v28&utm_term=%E9%A2%91%E7%8E%87%E6%8D%B7%E5%8F%98&spm=1018.2118.3001.4187

嵌牛正文：

第一章：无线电定位系统概述

① 无线电定位系统基本概念

无线电定位技术：无线电定位（Radio Location ）技术是指利用无线电信号测定目标的位置、速度等参数的技术。

 无线电定位系统：利用无线电进行定位的系统称为无线电定位系统。

无线电定位系统的分类

（1）根据系统属性划分：

 雷达系统：各种一次雷达、二次雷达

 卫星定位系统: GPS 、GLONASS 、北斗定位系统、伽利略等

 无源定位系统

 蜂窝网定位系统

 其它定位系统：罗兰C（双曲线无线电导航系统，海距确认）

台卡（近中程低频相位双曲线无线电导航系统）

（2）根据定位技术划分：

 自定位和对其它目标的定位；

 合作式定位与非合作式定位；

 根据获得的坐标参数，可分为一维、二维、三维和四维定位，四维指距离、方位、仰角（或高度）和速度；

 静态定位和动态定位；

 单站定位和多站定位。

（3）根据平台划分：

 陆基无线电定位系统，系统安装在地面上（包括各种车辆上）；

 海基无线电定位系统，系统安装在各种舰艇船只上；

 空基无线电定位系统，系统安装在飞机上；

 天基无线电定位系统，系统安装在卫星、飞船上。

无线电定位系统基本定位技术

 基于电波传播时间的定位技术TOA（Time Of Arrival ）R＝TOA ×C/2

 基于电波波达方向的定位技术DOA（Direction Of Arrival）

 基于 时间差的定位技术TDOA （Time Difference Of Arrival） ）

 混合定位技术综合利用TOA 和DOA ，或TDOA 和DOA

 ②雷达系统概述

雷达是一种典型的无线电定位系统。雷达RADAR，是Radio Detection and Ranging的缩写，原意是“无线电探测和测距”。

  雷达是利用目标对电磁波的反射现象来发现目标并测定其位置的。

  除定位外，进一步发展到目标识别

 雷达任务：

(1)从回波中检测有无目标

 (2)测量目标的距离、方向（方位角和高低角）

 (3)测量目标的多普勒速度（对应目标的径向运动速度）

 (4)从目标回波中获取更多有关目标的信息，例如目标的分类、敌我属性等

雷达应用

 军事  ： 防空预警、火控、制导、炮位侦察校射、地面/ 海面目标探测

 交通： 测速雷达、（车、船用）防撞雷达

 空中交通管制  ：航管雷达

 气象雷达：  测云雨  、风速

 遥感  ： 合成孔径雷达测绘、勘探 、边坡检测、探地 雷达 、穿墙 成像

 安检  ： 检查 炸药、 枪支

 生命探测：生命探测雷达

几种常规雷达

 动目标显示（MTI）雷达

 动目标检测（MTD）雷达

 脉冲多普勒（PD）雷达

 相控阵雷达

 连续波（CW）雷达

 合成孔径雷达（SAR）

几种新体制的雷达：

 外辐射源雷达

冲激脉冲雷达

 超宽带（UWB ）雷达

 超视距雷达（OTHR ）：天波OTHR 、地波OTHR

 逆合成孔径（ISAR ）、双基地SAR

 谐振雷达

 极化雷达

雷达发展趋势：

 低副瓣 和超低副瓣平面相控阵天线

 有源相控阵雷达 、数字阵列雷达

 高分辨 ：一维距离像、 合成孔径雷达（SAR、逆合成孔径雷达（ISAR））

 雷达载体向空基、天基发展

 多功能、一体化  （如 F35 有源相控阵 ）

 双多基地雷达、外辐射源雷达

 雷达的工作频率向两端扩展

 雷达组网技术向综合空地一体化方向发展

威胁与挑战

电子干扰

超低空飞行器 具有掠地、掠海能力的低空、超低空飞机和巡航导弹

隐身飞行器   隐身飞机、隐身无人机、隐身巡航导弹、隐身舰船等，雷达散射面积比常规兵器小20 ～30dB

反辐射武器  反辐射导弹、反辐射无人驾驶飞机

 ③卫星定位系统

GPS: 

GPS 的主要特点和应用

 CDMA 体制

 24 颗星 位于6 个轨道平面上

 7 维信息 ：时间（精度100ns ）、三维位置、三维速度

 用途广泛，自动化程度高

 观测速度快，定位精度高

 经济效益高

测距原理

（1）  伪码测距

利用伪码自相关函数在相位差为零或整周期处出现最大值的特性测距。

（2）载波测距

 如能测定载波信号传播的周期数，即可测距。但整周数N 不能测，只能测得不足一周的相位，故存在着整周模糊度

定位技术

(1)单点定位 （导航定位）和精度

单点在同一时刻，测定四颗卫星的伪距即可定位

定位精度：



（2）差分定位

 在已知点和未知点上，同步观测四颗以上GPS 卫星，求解未知点位置，称为 相对定位 ，或差分定位；定位精度可达3~5m。

 分为静态、动态

（3）高精度载波相位测量，相对定位

 静态定位：1cm ～1mm

 动态定位：0.1~0.5m

GLONASS:

轨道上运行的卫星有24 颗（21 颗工作卫星＋3颗在轨备用卫星），每个轨道面上均匀分布8 颗卫星。卫星高度19100km ，轨道倾角64.8 度，卫星的运行时间为11 小时15 分钟；发射信号频率为1.6GHZ 和1.2GHz。

 FDMA  定位精度10 ～15m

伽利略：

伽利略系统的星座是由分布在3 个轨道上的30颗中等高度轨道卫星（MEO ）组成，每个轨道有10 颗卫星，其中9 颗处于工作状态，1 颗留作备用。

北斗一号：

我国的双星定位导航系统称为“北斗一号”是我国自主研制的全天候、全天时的提供卫星导航定位信息的区域性导航定位系统 具有快速 导航定位 、 双向简短报文通信 和 定时授时3大功能3颗星，1颗备用，实际用2颗星 地球同步轨道

双星定位系统：

双星定位系统采用 三球交会测量原理进行定位，利用两颗地球同步卫星做信号中转站

1测站点收发机接收一颗卫星转发到地面的测距信号，并向两颗卫星同时发射信号做应答；

2 两颗卫星转发此应答信号到地面中心站；

3 地面中心站根据此应答信号及其它数据（高程）计算测站位置；

4地面中心站将位置信息发给卫星，测站收发机在规定时间后，接收到卫星转发信号，便可在显示器上 显示出定位结果。

与美国的GPS 系统和俄罗斯的GLONASS 系统相比有以下特点：

1 使用范围不同。 双星定位系统是 区域性卫星导航定位系统 ，只能用于我国及其周边地区 ；而GPS 和GLONASS 都是全球性 导航定位系统

2 卫星的数量和轨道不同。双星定位利用的是3颗卫星，位于高度近3.6 万千米的地球同步轨道上

3 定位原理不同

4 用户容量不同 ：双星定位系统的用户设备容量是有限的GPS和GLONASS 是单向测距系统，用户设备容量是无限的

5 实时性不同 ： 双星定位系统时间延迟长，因此对于高速运动体定位误差大

GPS 和GLONASS 定位快，对运动平台定位精度高

④无源定位系统

定义：系统本身不发射信号 ，对目标辐射或反射的信号进行检测，单站或多站根据测量到的目标参数（波达方向DOA 、到达时差TDOA 等）对目标进行定位

目标自身辐射信号：

声(声测设备）、光（红外/可见光）、电（雷达、通信等）

目标反射其它辐射源(外辐射源)信号:TV、调频广播、通信基站、GPS、其它雷达等

无源定位系统特点:

1 无发射机,无源、隐蔽、安全,提高了系统的生存能力和可靠性

2 需要目标辐射信号

3 作用距离远

4 需要多站协同工作 ，多站间需要通信，要有统一的时间基准

5 系统需要复杂的计算才能获取目标的位置

6 系统性能与各接收站布局有关

 ⑤蜂窝网定位系统

定义：利用 蜂窝无线通信系统的无线信号来对移动台进行定位，通过移动台和无线网络的配合，获取移动台的地理位置信息。

 蜂窝网络基本定位技术

1场强定位

2 TOA

3 TDOA

4 AOA(Angle-of-Arrival)到达角度测距

  5混合定位技术

蜂窝网络定位方案

 基于移动台的定位方案：移动台根据接收到的多个已知位置发射机发射信号携带的某种与移动台位置有关的特征信息（如场强、传播时间、时间差等）确定其与各发射机之间的几何位置关系。（每个手机都有GPS ，没用了）

 辅助GPS 定位方案:

由集成在移动台上的GPS接收机和网络中的GPS辅助设备，利用GPS 系统实现对移动台的自定位。

基于网络的定位方案：也称为远距离定位系统或反向链路定位系统

 多个基站接收机同时检测移动台发射的信号 ，将各接收信号携带的与移动台位置有关的特征信息送到网络中的移动定位中心进行处理，计算出移动台的估计位置。

（公安部门跟踪嫌疑犯有用）

 ⑥无线电频率资源

第一章思考

1 无线电定位系统主要分成几大类? 各有什么特点?

2 雷达定位原理与卫星定位系统、蜂窝移动台定位系统、无源定位系统有什么不同？

3 无源定位系统与雷达相比，优势是什么？有什么应用局限？

4 目前正在使用的几种卫星定位系统各有什么特点？

5 为什么要合理安排使用无线电频率资源？

第二章、雷达系统结构与工作原理

 ①雷达系统结构

雷达系统结构和基本工作原理

 1双基地雷达：发射天线、接收天线分置

 2单基地雷达— 非相参体制 雷达

 3单基地雷达— 相参体制 雷达

 4双/ 多基地雷达（相参） 、外辐射源雷达、MIMO雷达

非相参雷达

   T/R开关

快速转换开关 ，保护接收机免受发射机泄漏能量的损坏.发射时，大部分能量传输到天线 ，通过TR1和TR2的小部分泄漏能量被假负载吸收。接收时，微弱信号通过TR1和TR2传输到接收机

环行器

环行器为三端口器件，当端口1为输入，端口2为输出，则3端口为隔离端口，能量几乎不能穿过，以此类推，一般UHF读写器上用环行器为顺时针方向流通，当端口1为TX输出时，RF信号会从端口2而流过，而端口3即RX端口为隔离端，具体隔离度需参考器件参数和LAYOUT效果，相反，当端口2作为收发复用端接收信号时，信号会按顺时针进入端口3，此时泄露到TX端口的能量非常小，可以忽略，而TX泄露到RX端口的能量很大程度上影响着接收机灵敏度即实际识别效果，因此需根据接收端LNA参数，在RX端加衰减器对TX泄露信号进行有效隔离，但由此产生一个问题，因为RX接收的有用信号本身已经很少，在进行TX端泄露信号衰减的同时，RX端有用信号也被进一步削弱，因此也会影响到LNA的接收，因此，用环行器做收发隔离只能在一定程度上产生效果，对于TX输出功率给定且ERP不超过相关规定的情况下，要提高接收机灵敏度，必须考虑增大收发两路的隔离度，方法有很多，视具体需求而定（from百度）

汇流环

汇流环又称滑环，是雷达旋转部分和固定部分形成电能和（电和光）信号连续的连接。

非相参体制雷达存在问题是：

   1 发射机一般采用磁控管发射机

    发射频率不稳定 ，前后 脉冲间不相参 ，无法做相参处理

    只能发射简单脉冲波形 ，无法发射复杂调制波形，容易被敌方侦察

    只能手动操作改变发射频率，不能捷变频

    磁控管发射机 可靠性差 ，影响整个雷达系统可靠性

2 操作员通过观察PPI 显示器判断有无目标，估算目标的方位和距离，精度差，同时操作员易疲劳。

相参雷达

 ②频率综合器

（1）为雷达系统提供各种 定时信号和相参频率信号

   为发射机提供具有一定载频和波形的 射频激励信号

   为接收机提供本振（LO ）和正交相位检波信号

   为信号处理机提供采样时钟（接收信号处理机的触发脉冲和波形控制命令）

 （2）是雷达系统实现接收与发射相参的关键

频率源分类

 （1）自激振荡源

晶体振荡器、腔体振荡器、介质振荡器、压控振荡器（ VCO  ）等

 （2）合成频率源

   直接模拟式 ：对基准频率进行各种各样的加减乘除

   间接模拟式：利用模拟 锁相环 锁定VCO 来实现频率合成

   直接数字式 ：使用数字技术完成频率和波形的合成

   间接数字式：由数字锁相环构成，包含数字分频器和数字鉴相器

模拟合成法：用振荡器（如VCO ）和锁相环（PLL）等器件实现。生成信号的杂波成分多，频谱纯度低 ，频率分辨率与频率转换时间的矛盾始终难以解决

   数字合成法：具有频率转换时间短、频率分辨率和相位分辨率高 、体积小等优点，但杂散较高

   频综主要指标有：

(1)标称频率 ：频综输出信号频率的标称值

  (2)频率精度 ：频综输出频率在室温（25 °C）下相对于标称频率的偏差

  (3)频率范围 ：频综输出信号频率的范围

  (4)频率间隔 ：频综输出不同频率信号的最小频率差

  (5)频率捷变时间 ：频综从一个频率跳变到另一个频率所需要的时间，该时间越短，频综的跳频速度越快 

  (6)频率稳定度 ：在指定温度范围内频综输出频率相对于25 °C 测量值的最大允许频率偏差，一般表示成相对值，频率稳定度分长期稳定度和短期稳定度

  (7)输出信号带宽：指频综输出信号的3dB 频域宽度

  (8)相位噪声：表示振荡器频谱纯度的性能参数 ，通常定义为载波发生某一频率偏移时在1Hz带宽内的相对于载波的单边带功率密度，单位为dBc/Hz

  (9)杂散：频综输出信号中包含不需要的非规则的随机的频率分量，单位为dBc

  谐波：单位为dBc（dBc是某一频点输出功率和载频（Carrier）输出功率的比值的对数表示形式。）

 ③雷达发射机

发射机为雷达提供大功率射频信号，经馈线和收发开关（或环形器）由天线辐射出去

 从构成方式上分为：

单级振荡式发射机（产生不了复杂波形）

主振放大式发射机（对频综产生的信号放大）

 从器件种类上分为：

微波电子管发射机（高压、可靠性差）

固态发射机

单级振荡式发射机：结构比较简单，它所提供的大功率信号直接由一级大功率振荡器产生 ，并受脉冲调制器的控制，因此振荡器输出的是受到调制的大功率射频信号

振荡器：在米波波段采用超短波三极管或 磁控管 ，分米波采用微波三极管或 磁控管 ，厘米波采用多腔磁控管

优点：简单、经济

缺点：频率稳定性差(一般为10 -4,采用稳频装置及自动频率调整系统后也只有10-5)

    占空比低 ，平均功率低

    产生不了复杂波形

    相位不相参:相继的射频脉冲之间的相位不相参,不能满足MTI/MTD 雷达、脉冲多普勒（PD）雷达的要求

    可靠性差 ，影响整个系统可靠性（日本船用雷达磁控管可靠性比较高）

    频率调整困难

主振放大式发射机：主振放大式发射机是用一级或多级放大器，把低功率的稳定振荡源的输出，放大到所需功率

速调管： 增益高，功率大，带宽宽 （相对带宽8 ％～10 ％），效率高，需要高压和X 射线屏蔽

行波管：增益、功率、效率 比速调管稍低 ，带宽宽，适用于中等功率

混合速调管：与速调管相似， 相对带宽15 ％～20 ％），有行波速调管、扩展互作用型速调管、聚束腔速调管等型号

正交场放大管： 功率大，效率高，带宽宽 ，增益低（约10dB）噪声、稳定度稍差，电压低

优点: （1）具有很高的 频率稳定度

    （2）发射 相位相参信号

    （3）能输出 频率捷变信号

（4）频率综合器可采用频率合成技术产生快速跳频信号提供给发射机

     （5）能输出 复杂波形，频率 综合 器产生复杂波形

缺点 ：高压，可靠性差

固态发射机：

固态发射机优点：

（1）不需要阴极加热、 寿命长 ，不消耗阴极加热功率，也没有发射机的预热延时

（2）工作频带宽、电源 效率高

（3） 占空比高 （占空比定义）

（4）动目标改善因子高（发射机引起的附加干扰小），能达到70dB，而真空管发射机的改善因子在50dB 左右

（5）可靠性高 、可维修性好

（6）体积小、重量轻

（7）派生能力强

（8）系统设计和运用灵活

雷达发射机的主要技术指标

(1) 工作频率及工作带宽（相对带宽）

（2）工作占空比

(3) 输出功率

(4)发射机效率（无用 能量 转换 为热辐射）

(5)饱和放大、线性放大（如对OFDM波形 正交频分复用技术）饱和放大效率高，对发射波形有什么要求？

(6) 稳定度和频谱纯度

(7)可靠性：大功率发射机是系统可靠性的关键

④天线:

天线是一个导波和辐射波的换能器.在发射时，天线把发射机送来的高频电流变换成辐射波并将辐射能量 集中到所要求方向的赋形波束内（搜索雷达、跟踪雷达波束不一样）。在接收时，天线接收目标散射的电磁波，把它转变为高频电流经馈线输送给接收机。

赋形波束 :如余割平方波束（应用于警戒雷达，满足高低波束大范围搜索的需要）、展宽波束等。

八木天线: 优点：结构轻巧、制作简单、经济适用等  缺点：带宽窄

喇叭天线: 喇叭天线结构简单,使用方便,可以作为独立的天线,更多作为其它天线的馈源

平板型天线: 基站天线应用最为普遍的是平板型天线

抛物面反射器天线:反射面天线由馈源与反射构成。馈源的主要作用是辐射，反射面的主要作用是形成期望的方向图。常用的反射面由导电良好的金属材料制成。应用广泛的是各种抛物面天线。

卡塞格伦天线:是一个双反射系统，它由三部分组成：主反射面，副反射面和馈源

 主面为旋转抛物面，焦距为f，焦点为F.副面一般为双曲面，其虚焦点与F 重合，实焦Fp 在主面顶点附近，双曲面上任一点到两焦点的距离差等于常数.

 使用卡塞格伦天线，馈源可以放在反射面的后面，从而避免了口径阻挡。同时，减小了传输线的长度。

    • 技术特点

（1）提高口面利用系数，改善天线增益；

（2）缩短了馈线长度，结构紧凑，噪声系数低；

（3）实现了长焦距抛物面的性能，缩短了的天线纵向尺寸

（4）减弱了对馈源匹配的影响

缺点：副反射面、副反射面的支杆以及馈源会在主反射面上带来遮挡影响，副瓣抬升、增益降低（遮挡和副瓣影响较大）

波束类型：

电子扫描 方式主要分为3 种：相位扫描、频率扫描 和数字波束形成（DBF）

• 表征天线的主要参数

– 增益

在输入功率相等的条件下，实际天线 最大辐射方向 功率密度 与理想的 全向辐射天线功率密度之比

- 方向性系数D（表示天线向某一个方向集中辐射电磁波程度的参数）

定义：远场区最大辐射方向上的功率密度（辐射强度）与平均功率密度之比

增益与方向性之间的差别是天线损耗：

有效口径与口径效率：

– 方向图（描述天线发出无线电波的强度与方向（角度）之间依赖关系的图形）

表示天线辐射特性的数学函数或图示的空间坐标函数，增益在空间中分布曲线。坐标可以是：极坐标、直角坐标

– 波束宽度Beam Width– 主瓣3dB宽度

与天线的孔径有关

波束宽度与雷达的哪种性能相关？

 波束窄，搜索效率低

– 输入阻抗（天线输入信号电压与电流之比。）

阻抗匹配– 指信号源或者传输线跟负载之间的一种合适的搭配方式

最大功率传递定理

特征阻抗：50欧/75欧/100欧

– 驻波比（行驻波的电压峰值与电压谷值之比，此值可以通过反射系数的模值计算）

         VSWR=(1+反射系数模值)/(1-反射系数模值）

– 极化方式

1.同极化接收（涉及到天线的选择）

垂直极化波要用具有垂直极化特性的天线来接收，水平极化波要用具有水平极化特性的天线来接收。右旋圆极化波要用右旋极化特性的天线来接收…

2. 极化完全隔离：正交

3. 去极化（depolarization）:目标发射的电磁波一般都不再与入射的电磁波相同

 ⑤接收机

功能：在杂波、噪声和各种干扰中 放大 所需回波信号， 使输出信号与干扰功率之比达到最大 ，并把所需信号放大到能把目标信息显示给操作员，或放大到便于信号处理机检测的电平分为超外差式 、直接变频接收机（又称零拍接收机）等类型

超外差式雷达接收机具有灵敏度高 、增益高、选择性好和实用性广等优点，在雷达和通信系统中得到广泛应用

接收机的噪声

 外部噪声

由天线进入接收机的各种人为干扰、天电干扰、工业干扰、宇宙干扰和 天线热噪声 等。

 内部噪声

接收机内部器件产生的噪声

超外差式雷达接收机的主要组成

 射频部分,又称为接收机“前端”,包括接收机保护器、低噪声放大器、混频器 和滤波器；

 中频部分，包括中频 滤波器、数控衰减器和 放大器；

 视频部分，包括正交相位检波器、低通滤波器和视频放大器。

超外差式接收机：

中频部分：

 包括中频滤波器、中频放大器和中频衰减器。中频信号放大之前应经过中频滤波以减少不需要的频率分量、抑制带外干扰；

 中频放大器的输出，除了需要的频率分量外，还有其它不需要的成分，也需要通过中频滤波器予以滤除。

视频部分：

包括相位检波器、低通滤波器和视频放大器。正交相位检波信号频率等于中频，2 路信号要求幅度相等、相位相差90度。

 输出同相（I）和正交（Q）两路信号。理想情况下，要求I 、Q 两路信号 正交，即幅度相同，相位相差90度。由于相位检波器、低通滤波器和视频放大器采用模拟器件，很难保证两个通道的一致性，I 、Q 两路信号的正交性不够好，导致镜频抑制比不高，一般在60dB以下。

数字化接收机

数字化接收机主要有2 种：射频 数字化     中频 数字化

 射频数字化 接收机没有中频，射频信号放大后直接进行A/D 变换和数字下变频（DDC ）。受A/D 转换速率的约束，射频数字化接收机工作频率一般在Ka波段以下。

 数字中频接收机 结构仍是超外差型，先由模拟频率变换把RF 信号变到较低的中频（IF ）， 对此中频信号进行采样，然后进行DDC 。

  数字接收机与模拟接收机相比有以下优点：

 （1）适应性好

 （2）线性动态范围宽 ，对窄带信号可到90dB 以上

 （3）理想正交性，I 、Q 两路信号的正交性好

 （4）传输无误差，数字传输

 （5）低成本

信道化接收机：

接收机主要参数：

（1）接收机保护

 （2）接收机的工作频率范围、带宽

 （3）中心频率

 （4）噪声系数、灵敏度

 （5）动态范围

 （6）增益、增益控制

 （7）镜像频率抑制比

噪声系数

为了使接收机的总噪声系数小，要求各级的噪声系数小,各级内部噪声的影响不相同，级数越靠前，对总噪声系数的影响越大。因此，接收机要采用高增益 低噪声放大器（LNA）

接收机动态范围 表述能够正常工作所容许的输入信号强度范围。信号太弱，它不能检测出来，信号太强，接收机会发生过载饱和。

为了防止强信号引起过载，需要大的接收机动态范围，因此需要增益控制电路。

 自动增益控制（AGC） ）

 灵敏度时间控制（STC） ）

 灵敏度频率控制（SFC） ）

 杂波图（Clutter Map） ）

• 自动增益控制

– 根据回波信号强度自动调节接收机增益，大信号时调低增益、小信号是调高增益

– 使回波信号的功率范围处于接收机线性放大区间

• 实现方式

– 增加可变衰减器

• 程序增益控制

– 根据回波信号强度，通过程序调节接收机增益,大信号时调低增益、小信号是调高增益

– 使回波信号的功率范围处于接收机线性放大区间

• 实现方式

– 增加数控衰减器

• 灵敏度时间控制（Sensitivity time control：STC）电路用于雷达接收机 克服近程杂波干扰 ，使近距离回波信号增益低，远距离回波信号增益高

– 同等RCS的目标回波信号功率与距离的4次方成反比

– 按照雷达探测距离变化反向调节接收机

• 灵敏度频率控制（SFC ）电路作用与STC 电路一样，适用于调频连续波信号

接收机的非线性失真：

非线性失真： 如互调失真，交调失真，产生2 次及高次谐波、3 阶交调、高阶交调

等有害信号。

输入信号频率：f 1 、f 2 ；

谐波: 2f 1 2f 2 3f 1 3f 2 ；

3阶交调： 2f 1－f 2 ， 2f 2－f 1

镜像频率抑制比： 理想情况下，I、Q两路信号组成复信号，其傅立叶变换在频域不存在镜像。但模拟接收机正交相位检波输出的I 、Q 两路信号很难做到理想正交，这时会导致镜像频率的存在I、Q两路信号 理想部分与其镜像部分功率之比定义为镜像频率抑制比 ，简称镜频抑制比。

 ⑥雷达信号处理机

对感兴趣的目标信号进行检测

 提取出目标参数（距离、方位角、高低角、径向速度等）

处理要求：

 （1）运算量、吞吐量、存储量

  信号带宽

    通道数

    采样位数

 （2）实时 ： 基本要求

 （3）高速：要求有 小的系统延时

 （4）可靠性：设计有裕度，芯片、电路板、焊接，高低温、温度冲击检验

 （5）系统可重构、重配，部分器件坏，保证最重要的功能

硬件互联方式：

（1） 紧耦合（共享总线）

   多个处理单元共同使用一套数据总线

   结构规则，传输效率高

   芯片较少时，可以达到较高的并行加速比

   芯片较多时，总线冲突和等待，效率下降

（2）松耦合 （分布式）

   连接方式多，线形、星形、树状等，不共享数据

   结构较复杂，有传输延时

   可扩充性和灵活性强

   重构能力和容错能力强

   较大规模处理机一般结合两种方式

多处理器并行处理

 （1）流水型并行处理

（2）并发型并行处理

（3）局部并发全局流水并行处理

（4）局部流水全局并发并行处理

动态可重构硬件架构：

 可重构：根据运算情况重组自身资源，实现硬件结构自我优化、自我生成的计算技术

 FPGA 动态可重构技术：通过资源的时分复用,对功能进行动态配置,满足大规模应用

 按可重构系统耦合度：紧耦合型、松耦合型

 按重构单元颗粒：细粒度、粗粒度、混合粒度

 按重构方式： 静态重构、动态重构

静态可重构：在可重构件运行之前对其进行预先配置，在运行过程中其功能保持 不变

动态可重构：在可重构件运行过程中，根据不同需要对其进行配置,改变其电路结构，实现

不同的功能 ，对重配置时间要求比较高

 基于SRAM 结构的FPGA ，在一定的控制逻辑的驱动下，对芯片的全部或部分逻辑资源实现在系统的高速功能变换和时分复用

 分为 全局重构 和 局部重构 （其余部分的工作不受影响）

 ⑦雷达终端

终端完成人机交互功能，它接收信号处理机发送来的目标参数，进行有效的 数据处理 （如航迹处理），将提取的 目标信息、系统状态 以及其它多种有益的辅助信息以直观、有效的方式呈现给用户 。

 在显示器上显示目标的斜距、方位角、仰角（高度）中的一个、二个或三个

显示器是雷达终端设备之一，用信号幅度或亮度形式显示目标、杂波原始信息，显示目

标在空间的位置，数字显示器还可显示目标航迹信息

 A 型，距离显示器，水平方向表示距离，垂直方向表示信号强度

 B 型，距离— 方位显示器，水平方向表示方位，垂直方向表示距离

 P型，环视显示器，也称平面位置显示器（PPI ），其距离由径向距离表示

 ⑧监控设备

监控设备主要作用：

 控制 系统工作模式、工作参数等；

 显示 系统工作状态、故障位置

 ⑨雷达系统指标

战术指标：

探测范围 （最小、最大作用距离），方位、高度

覆盖范围 （不同体制、功能雷达覆盖范围不同）

 分辨力 ：距离、速度、角度（方位、俯仰）

 精 度 ：测距、测速、测角（不同功能雷达精度不同）

 数据率 ：搜索、跟踪状态不同，和扫描方式（机械/ 相位扫描）有关

 可靠性：MTBF > 400 小时  （关键在发射机）

 可维修性：平均故障修复时间

 抗干扰能力：频率、波形捷变、重频参差，空域滤波、副瓣对消、副瓣匿影等

 低截获（LPI ）性能

 机动性能（架设、撤收时间）

 体积、重量、功耗

 环境适应性（高温，低温，湿度，盐雾，震动，冲击）

 电磁兼容性

技术指标：

   工作 频率、波形  （脉宽）、带宽

 脉冲重复频率（PRF=1/PRI ）、占空比

 发射机功率（Pt ）和效率

 天线形式、增益（Gt ）、波束方位/ 俯仰宽度、极化、方位/ 俯仰扫描方式

 赋形波束（警戒雷达采用赋形波束的原因）

   接收机增益（数控衰减范围） 、 带宽  、 灵敏度 、动态范围（图示干扰信号、最小可检测信号、噪声的相对电平，AD 采样范围）、通道数

 信号处理方法 （抑制杂波及其它干扰，相参积累方法、增益，恒虚警率检测方法等）

 终端显示方式（显示终端、监控终端）

 内建自测试（BIT ）要求

 硬件三防要求： 防潮，防尘，绝缘

 软件规范性

MTI/MTD 雷达

 多普勒速度：

获取相参振荡电压的方法

 雷达杂波及目标频谱

 动目标显示（MTI ）技术

 只利用幅度信息（包络检波）处理性能受限，原因如下：

 我们看到 杂波+ 运动目标的回波 ， 下一个脉冲 即使幅度不变， 相位也是变的 （相位变化量正比于目标径向距离的变化量），作为复数是变化的回波采样后数据如果是复数（I 、Q ，幅度、相位），对消性能会提高

雷达系统相参概念

下一个脉冲目标移动距离很小 ，波形移动不明显（径向距离移动1.5cm ，时延才变化0.1ns ），但相位变化明显

 正交相位检波（得到回波的相位信息）：区分运动和静止目标

 相参接收的目的:工作频率不变条件下，使目标回波相位只与其延时有关，与发射初相位无关

 根据脉冲雷达所用发射机的种类，即主振放大式和自激振荡式，分为两类：

1）全相参动目标显示；

2）中频锁相相参动目标显示。

连续波雷达：

脉冲信号：

杂波功率谱：

运动目标的回波：