雷達(dá)原理

前言

本書(shū)是在2002年出版《雷達(dá)原理》（第三版）的基礎(chǔ)上全面修編而成。雷達(dá)是集中現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)先進(jìn)成果的一個(gè)電子系統(tǒng)。20世紀(jì)80年代以來(lái)，由于微電子技術(shù)及各種電子器件的迅猛發(fā)展，使雷達(dá)的各分機(jī)及體系結(jié)構(gòu)不斷更新，雷達(dá)的數(shù)字化推進(jìn)迅猛并將繼續(xù)向雷達(dá)前端推進(jìn)。雷達(dá)技術(shù)及其應(yīng)用持續(xù)向前發(fā)展，極大地提高了雷達(dá)的性能并顯著擴(kuò)展了它的應(yīng)用范圍。雷達(dá)技術(shù)發(fā)展值得提出的幾個(gè)方面如下：雷達(dá)的信號(hào)處理機(jī)可以做得更為精巧、復(fù)雜，再加上對(duì)雜波和環(huán)境的深人研究，目前雷達(dá)可以明顯改善嚴(yán)重雜波背景下檢測(cè)小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的性能。因而動(dòng)目標(biāo)顯示（MTI）及脈沖多普勒（PD）體制雷達(dá)獲得比較普遍的應(yīng)用。數(shù)字技術(shù)和新型器件的應(yīng)用緊密結(jié)合，可以比較方便地產(chǎn)生和處理各類復(fù)雜信號(hào)波形，從而使雷達(dá)能同時(shí)獲取高的目標(biāo)分辨性能和好的目標(biāo)探測(cè)能力。數(shù)據(jù)處理也獲得相應(yīng)的快速發(fā)展，從而能在目標(biāo)數(shù)據(jù)中提取更多的有用信息。在發(fā)射、接收和天線分系統(tǒng)中也不斷引入了數(shù)字技術(shù)及采用新型固態(tài)器件而使分機(jī)有了新面貌。例如，直接數(shù)字頻率合成器（DDS）的應(yīng)用、復(fù)雜波形產(chǎn)生器、數(shù)字接收機(jī)（中頻正交采樣、數(shù)字正交鑒相等）、數(shù)字波束形成（DBF）及數(shù)字陣列等。相控陣?yán)走_(dá)已批量生產(chǎn)和廣泛使用，從早期的戰(zhàn)略防御到目前的戰(zhàn)術(shù)使用，包括地面、艦載和機(jī)載雷達(dá)。因?yàn)橄嗫仃嚴(yán)走_(dá)的天線波束形狀和掃描方式可以靈活、快速形成和變化，再加上數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)管理和控制，使相控陣?yán)走_(dá)具有多功能、多目標(biāo)、高數(shù)據(jù)率和高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。微波固態(tài)器件的發(fā)展和多個(gè)波段T／R組件的日趨成熟，加速了有源相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)展和應(yīng)用。本書(shū)的第2章“雷達(dá)發(fā)射機(jī)”和第7章“角度測(cè)量”對(duì)此均有深入討論。早期的雷達(dá)分辨力較低，將普通目標(biāo)視為“點(diǎn)”目標(biāo)而只測(cè)量其空間坐標(biāo)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)。從雷達(dá)遙感成像、目標(biāo)識(shí)別等用途來(lái)講，需要將目標(biāo)看得更清楚，即必須明顯提高雷達(dá)的分辨能力。第9章“高分辨力雷達(dá)”討論了雷達(dá)分辨理論、具有高距離分辨力的寬頻帶信號(hào)以及提高橫向分辨力的綜合孔徑雷達(dá)（SAR）和逆合成孔徑雷達(dá)（ISAR）的基本工作原理。雷達(dá)作用距離是原理課必須學(xué)習(xí)的專業(yè)內(nèi)容，它揭示了雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)的能力與內(nèi)部及外部各種因素之間的關(guān)系，并可作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的工具。

內(nèi)容概要

本書(shū)分為雷達(dá)主要分機(jī)及測(cè)量方法兩大部分。前者包括雷達(dá)發(fā)射機(jī)、雷達(dá)接收機(jī)及雷達(dá)終端，書(shū)中闡述了它們的組成、工作原理和質(zhì)量指標(biāo)；后者包括經(jīng)典的測(cè)距、測(cè)角和測(cè)速的基本原理和各種實(shí)現(xiàn)途徑，并相應(yīng)地討論了多種雷達(dá)體制的基本工作原理，如連續(xù)波、三坐標(biāo)、精密跟蹤等。對(duì)日益受到重視的相控陣?yán)走_(dá)（無(wú)源、有源）也有詳盡的闡述。運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)部分對(duì)強(qiáng)雜波中提取運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的基本工作原理、精巧的信號(hào)處理技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法均有較深入的討論，并涉及動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)及脈沖多普勒(PD)體制的基本原理。高分辨力雷達(dá)部分討論了雷達(dá)分辨理論、高距離分辨力信號(hào)以及二維分辨力成像雷達(dá)sAR和ISAR的基本工作原理。書(shū)中對(duì)雷達(dá)方程也做了全面的研討，說(shuō)明了探測(cè)距離和內(nèi)外各種因素的關(guān)聯(lián)。全書(shū)充分體現(xiàn)了當(dāng)前雷達(dá)技術(shù)的狀況和新發(fā)展：  　　　　本書(shū)可作為電子工程有關(guān)專業(yè)本科生和研究生的教材。因內(nèi)容涉及較廣，可根據(jù)需要選用不同章節(jié)講授。本書(shū)也可作為雷達(dá)工程技術(shù)人員的參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章　緒論  1.1　雷達(dá)的任務(wù)    1.1.1　雷達(dá)回波中的可用信息    1.1.2　雷達(dá)探測(cè)能力——基本雷達(dá)方程  1.2　雷達(dá)的基本組成  1.3　雷達(dá)的工作頻率  1.4　雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展    1.4.1　應(yīng)用情況    1.4.2　雷達(dá)的發(fā)展　　1.4.3  目標(biāo)識(shí)別　1.5　電子戰(zhàn)與軍用雷達(dá)的發(fā)展    1.5.1　電子戰(zhàn)的科學(xué)定義    1.5.2　雷達(dá)反干擾    1.5.3　隱身和反隱身的斗爭(zhēng)    1.5.4　反偵察和反摧毀  參考文獻(xiàn)第2章　雷達(dá)發(fā)射機(jī)  2.1　概述    2.1.1　雷達(dá)發(fā)射機(jī)的任務(wù)和功能    2.1.2　單級(jí)振蕩發(fā)射機(jī)和主振放大式發(fā)射機(jī)    2.1.3　現(xiàn)代雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)的主要要求  2.2　雷達(dá)發(fā)射機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)    2.2.1　工作頻率和瞬時(shí)帶寬    2.2.2　輸出功率    2.2.3　信號(hào)形式和脈沖波形    2.2.4　信號(hào)的穩(wěn)定度和頻譜純度    2.2.5　發(fā)射機(jī)的效率  2.3　雷達(dá)發(fā)射機(jī)的主要部件和各種應(yīng)用    2.3.1　概述    2.3.2　發(fā)射機(jī)的主要部件    2.3.3　幾種典型的雷達(dá)發(fā)射機(jī)    2.3.4　全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)    2.3.5　國(guó)內(nèi)外典型雷達(dá)發(fā)射機(jī)概況　2.4　真空管雷達(dá)發(fā)射機(jī)    2.4.1　概述    2.4.2　真空微波管的選擇    2.4.3　線性注管（0型管）    2.4.4　正交場(chǎng)微波管（M型管）    2.4.5　真空微波管的性能比較和展望    2.4.6　幾種典型的真空管發(fā)射機(jī)    2.4.7　微波功率模塊（MPM）及空間功率合成方法　2.5　固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)    2.5.1　概述    2.5.2　微波晶體管及其發(fā)展概況    2.5.3  固態(tài)發(fā)射機(jī)的分類和特點(diǎn)    2.5.4　幾種典型的全固態(tài)雷達(dá)發(fā)射機(jī)    2.5.5　有源相控陣?yán)走_(dá)全固態(tài)發(fā)射機(jī)及其特點(diǎn)    2.5.6　有源相控陣?yán)走_(dá)的T／R組件    2.5.7　有源相控陣?yán)走_(dá)全固態(tài)發(fā)射機(jī)　2.6　脈沖調(diào)制器    2.6.1　概述    2.6.2　線型脈沖（軟性開(kāi)關(guān)）調(diào)制器    2.6.3　剛性開(kāi)關(guān)脈沖調(diào)制器    2.6.4　浮動(dòng)板調(diào)制器    2.6.5　脈沖調(diào)制器的性能比較　參考文獻(xiàn)第3章　雷達(dá)接收機(jī)　3.1  雷達(dá)接收機(jī)的基本原理和組成    3.1.1　概述    3.1.2　雷達(dá)接收機(jī)的基本原理    3.1.3　雷達(dá)接收機(jī)的基本組成　3.2　雷達(dá)接收機(jī)的主要質(zhì)量指標(biāo)    3.2.1　靈敏度和噪聲系數(shù)    3.2.2　接收機(jī)的工作頻帶寬度和濾波特性　　……第4章　雷達(dá)終端第5章　雷達(dá)作用距離第6章　目標(biāo)距離的測(cè)量第7章　角度測(cè)量第8章　運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)第9章　高分辨力雷達(dá)

章節(jié)摘錄

插圖：1.2 雷達(dá)的基本組成以典型單基地脈沖雷達(dá)為例來(lái)說(shuō)明雷達(dá)的基本組成及其作用。如圖1．5所示，它主要由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)、信號(hào)處理機(jī)和終端設(shè)備等組成。雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生輻射所需強(qiáng)度的脈沖功率，其波形是脈沖寬度為t而重復(fù)周期為T(mén)的高頻脈沖串。發(fā)射機(jī)現(xiàn)有兩種類型：一種是直接振蕩式（如磁控管振蕩器），它在脈沖調(diào)制器控制下產(chǎn)生的高頻脈沖功率被直接饋送到天線；另一種是功率放大式（主振放大式），它是由高穩(wěn)定度的頻率源（頻率綜合器）作為頻率基準(zhǔn)，在低功率電平上形成所需波形的高頻脈沖串作為激勵(lì)信號(hào)，在發(fā)射機(jī)中予以放大并驅(qū)動(dòng)末級(jí)功放而獲得大的脈沖功率來(lái)饋給天線的。功率放大式發(fā)射機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定度高且每次輻射是相參的，這便于對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行相參處理，同時(shí)也可以產(chǎn)生各種所需的復(fù)雜脈壓波形。發(fā)射機(jī)輸出的功率饋送到天線，而后經(jīng)天線輻射到空間。脈沖雷達(dá)天線一般具有很強(qiáng)的方向性，以便集中輻射能量來(lái)獲得較大的觀測(cè)距離。同時(shí)，天線的方向性越強(qiáng)，天線波瓣寬度越窄，雷達(dá)測(cè)向的精度和分辨力就越高。常用的微波雷達(dá)天線是拋物面反射體，饋源放置在焦點(diǎn)上，天線反射體將高頻能量聚成窄波束。天線波束在空間的掃描常采用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)天線來(lái)得到，由天線控制系統(tǒng)來(lái)控制天線在空間的掃描，控制系統(tǒng)同時(shí)將天線的轉(zhuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)送到終端設(shè)備，以便取得天線指向的角度數(shù)據(jù)。根據(jù)雷達(dá)用途的不同，波束形狀可以是扇形波束，也可以是針狀波束。天線波束的空間掃描也可以采用電子控制的辦法，它比機(jī)械掃描的速度快，靈活性好，這就是20世紀(jì)末開(kāi)始日益廣泛使用的平面相控陣天線和電子掃描的陣列天線。前者在方位和仰角兩個(gè)角度上均實(shí)行電掃描；后者是一維電掃，另一維為機(jī)械掃描。

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《雷達(dá)原理(第4版)》由電子工業(yè)出版社出版。

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