现代雷达的雷达方程PDF电子书下载

第1章 雷达方程的发展 1

1.1 雷达方程基础 1

1.1.1 最大的可用信噪比 1

1.1.2 需要的最小信噪比 2

1.1.3 脉冲雷达的最大检测距离 3

1.2 原始雷达方程 3

1.3 Blake脉冲雷达方程 4

1.3.1 Blake方程中各项的含义 4

1.3.2 求解距离的方法 6

1.3.3 Blake图表的优势 7

1.3.4 Blake相干雷达方程 7

1.3.5 Blake双基地距离方程 8

1.4 雷达方程的其他形式 8

1.4.1 Hall雷达方程 8

1.4.2 Barton雷达方程 9

1.5 避免距离计算中的陷阱 11

1.5.1 系统噪声温度TS 11

1.5.2 信号-噪声能量比的应用 11

1.5.3 平均功率的应用 12

1.5.4 带宽修正和匹配因子 12

1.5.5 任意目标的检测因子 12

1.5.6 方向图传播因子 13

1.5.7 损耗因子 13

1.5.8 距离计算中常见错误总结 13

1.6 现代雷达系统的雷达方程 14

1.6.1 修正距离方程所需要的因子 14

1.6.2 适用于现代雷达的方程 15

1.6.3 探测距离的计算方法 16

1.6.4 垂直覆盖图 18

1.6.5 要求的检测概率 19

1.7 雷达方程发展总结 20

参考文献 21

第2章 搜索雷达方程 23

2.1 搜索雷达方程的推导 23

2.2 用于两坐标空域监视的搜索扇区 25

2.2.1 两坐标监视中的高度覆盖 25

2.2.2 两坐标监视的扇形波束方向图 26

2.2.3 两坐标监视的余割平方方向图 27

2.2.4 固定高度覆盖 27

2.2.5 两坐标监视雷达的上覆盖增强 28

2.2.6 两坐标监视雷达的反射天线设计 28

2.2.7 两坐标监视雷达的阵列天线 28

2.2.8 两坐标雷达所需的功率-孔径积举例 29

2.3 三坐标对空监视 29

2.3.1 堆积波束三坐标监视雷达 30

2.3.2 扫描波束三坐标监视雷达 30

2.3.3 三坐标监视雷达的搜索损耗 30

2.4 多功能阵列监视雷达（MFAR） 31

2.4.1 MFAR搜索扇区举例 31

2.4.2 MFAR搜索的优缺点 32

2.4.3 MFAR搜索雷达方程举例 33

2.5 搜索屏 34

2.5.1 搜索屏的搜索扇区 34

2.5.2 ICBM的搜索屏示例 35

2.6 搜索损耗 35

2.6.1 有效能量比的减小 36

2.6.2 所需能量比的增加 36

2.6.3 损耗总结 37

参考文献 38

第3章 杂波和干扰雷达方程 39

3.1 信干比 39

3.2 杂波对探测距离的影响 40

3.2.1 模糊距离杂波 40

3.2.2 雷达波形的类型 41

3.2.3 杂波检测因子 41

3.2.4 杂波的有效谱密度 43

3.2.5 杂波环境下的探测距离 43

3.3 面杂波环境下的检测 44

3.3.1 来自平面的面杂波 44

3.3.2 来自球形地球的面杂波 46

3.3.3 面杂波的截面积 46

3.3.4 面杂波的输入能量 47

3.3.5 陆基CW和HPRF雷达的探测距离 51

3.3.6 面杂波检测小结 52

3.4 体杂波环境下的检测 53

3.4.1 体杂波的几何关系 53

3.4.2 体杂波的截面积 54

3.4.3 体杂波能量 54

3.4.4 体杂波的检测因子 55

3.4.5 体杂波和噪声环境下的探测距离 55

3.4.6 CW和PD雷达中的体杂波 56

3.4.7 体杂波检测小结 60

3.5 离散杂波的影响 60

3.5.1 虚警的影响 61

3.5.2 噪声虚警概率的需求 61

3.5.3 抑制离散杂波的必要条件 61

3.5.4 离散杂波的影响小结 62

3.6 旁瓣杂波 62

3.6.1 旁瓣中的面杂波 62

3.6.2 旁瓣中的体杂波 64

3.7 噪声干扰中的检测 64

3.7.1 噪声干扰的目标和方法 64

3.7.2 噪声干扰的雷达方程 65

3.7.3 噪声干扰的例子 67

3.8 欺骗性干扰 69

3.8.1 欺骗式干扰的距离方程 70

3.9 干扰中检测小结 72

3.9.1 噪声干扰下的探测距离 72

3.9.2 欺骗式干扰方程 72

3.10 组合干扰下的检测 72

参考文献 73

第4章 检测理论 74

4.1 背景 74

4.2 非起伏目标的检测因子 75

4.2.1 严格非起伏目标的检测概率 75

4.2.2 门限电平 75

4.2.3 严格非起伏目标的检测因子 77

4.2.4 严格单脉冲、非起伏目标的检测因子 77

4.2.5 单脉冲、非起伏目标检测因子的近似 78

4.2.6 n脉冲、非起伏目标检测因子的近似 79

4.3 起伏目标的检测因子 80

4.3.1 通用的卡方目标起伏模型 80

4.3.2 卡方统计信号的检测 80

4.3.3 Swerling 1型 81

4.3.4 Swerling 2型 84

4.3.5 Swerling 3型 85

4.3.6 Swerling 4型 86

4.4 基于检波器损耗的近似方程 86

4.4.1 相干检测 87

4.4.2 包络检波和检波器损耗 87

4.4.3 积累损耗 88

4.4.4 积累增益 89

4.4.5 起伏损耗 89

4.4.6 1型目标的检测因子 90

4.4.7 其他起伏目标的检测因子 91

4.5 分集雷达 91

4.5.1 分集增益 91

4.5.2 分集雷达的信号和目标模型 92

4.6 可见度因子 93

4.7 检测理论总结 95

参考文献 95

第5章 波束形状损耗 97

5.1 背景 97

5.1.1 波束形状损耗的定义 97

5.1.2 角度空间采样 98

5.1.3 关于波束形状损耗的文献 98

5.2 密集采样下的波束形状损耗 99

5.2.1 波束形状损耗的简单模型 99

5.2.2 天线方向图 100

5.2.3 不同方向图下的波束形状损耗 100

5.3 一维扫描中的稀疏采样 101

5.3.1 一维扫描下的计算方法 101

5.3.2 一维扫描下非起伏目标的波束形状损耗 102

5.3.3 一维扫描下1型目标的波束形状损耗 104

5.3.4 一维扫描下2型目标的波束形状损耗 105

5.3.5 一维扫描下搜索雷达的波束形状损耗 107

5.4 二维光栅扫描中的稀疏采样 109

5.4.1 二维扫描的计算方法 110

5.4.2 二维扫描下非起伏目标的波束形状损耗 111

5.4.3 二维扫描下1型目标的波束形状损耗 111

5.4.4 二维扫描下2型目标的波束形状损耗 113

5.4.5 二维扫描下分集目标的波束形状损耗 115

5.4.6 二维光栅扫描下搜索雷达方程中的波束形状损耗 117

5.5 使用三角栅格的稀疏采样 119

5.5.1 采用三角栅格时的计算方法 120

5.5.2 使用三角栅格时非起伏目标的波束形状损耗 120

5.5.3 三角栅格时1型目标的波束形状损耗 120

5.5.4 三角栅格时2型目标的波束形状损耗 121

5.5.5 三角栅格时分集目标的波束形状损耗 123

5.5.6 三角栅格时搜索雷达方程中的波束形状损耗 124

5.6 波束形状损耗小结 125

5.6.1 密集采样下的波束形状损耗 125

5.6.2 稀疏采样下的波束形状损耗 125

5.6.3 处理方法 128

5.6.4 搜索雷达方程中的净波束形状损耗 128

5.6.5 不等间隔二维扫描下的波束形状损耗 129

第6章 系统噪声温度 130

6.1 雷达频带中的噪声 130

6.1.1 噪声谱密度 130

6.1.2 噪声统计特性 131

6.2 雷达接收中的噪声来源 131

6.3 天线噪声温度 132

6.3.1 天线噪声温度的来源 132

6.3.2 天空噪声温度 134

6.3.3 来自地表的噪声温度 137

6.3.4 来自天线电阻损耗的噪声温度 139

6.3.5 来自天线失配的噪声温度 140

6.3.6 天线噪声温度的近似 141

6.4 接收馈线的噪声温度 142

6.5 接收机噪声温度 142

6.5.1 有级联电路的接收机中的噪声 143

6.5.2 输入和输出电平 144

6.5.3 量化噪声 144

6.6 接收系统噪声小结 146

6.6.1 与载波频率相关的热噪声 146

6.6.2 Blake方法的应用 146

6.6.3 现代雷达中的精确方法 146

6.6.4 接收机和量化噪声温度 146

参考文献 146

第7章 大气效应 148

7.1 对流层折射 148

7.1.1 空气的折射指数 148

7.1.2 标准大气 149

7.1.3 包含水蒸气的大气 150

7.1.4 折射率的垂直轮廓线 151

7.1.5 对流层中的射线路径 152

7.2 对流层衰减 153

7.2.1 大气中气体的海平面衰减系数 153

7.2.2 衰减系数随海拔的变化 156

7.2.3 穿过对流层的衰减 157

7.2.4 到距离R处的衰减 157

7.2.5 干燥和潮湿大气的衰减 162

7.3 来自降水的衰减 164

7.3.1 293K下雨水的衰减系数 164

7.3.2 雨水衰减的温度特性 165

7.3.3 降雨速率的统计特性 166

7.3.4 降雪中的衰减 168

7.3.5 云层中的衰减 169

7.3.6 天气对系统噪声温度的影响 170

7.4 对流层的透镜损耗 171

7.5 电离层效应 172

7.5.1 电离层中射线的几何关系 172

7.5.2 电离层结构 173

7.5.3 总的电子数量 174

7.5.4 法拉第旋转 175

7.5.5 信号频谱的色散 177

7.6 大气效应的总结 180

参考文献 181

第8章 方向图传播因子 183

8.1 干涉区域内的F因子 183

8.1.1 干涉F因子的来源 183

8.1.2 F因子的应用 184

8.2 射线路径的几何模型 186

8.2.1 方法1：远距离目标的平面地球近似 186

8.2.2 方法2：任意距离目标的平面地球近似 187

8.2.3 方法3：球形地球的一阶近似 188

8.2.4 方法4：远距离目标的球形地球近似 189

8.2.5 方法5：任意距离目标的球形地球近似 189

8.2.6 方法6：任意距离目标在球形地球下的准确表达式 191

8.2.7 近似方法的比较 191

8.3 反射系数 192

8.3.1 菲涅尔反射系数 192

8.3.2 粗糙表面的反射 195

8.3.3 具有植被的陆地表面 197

8.3.4 发散因子 198

8.4 衍射 198

8.4.1 光滑球面衍射 198

8.4.2 刃形衍射 200

8.5 干涉区域 202

8.6 中间区域 203

8.6.1 F因子关于目标距离的函数 203

8.6.2 F因子关于高度的函数 204

8.6.3 垂直面覆盖图 205

8.7 方向图传播因子总结 207

参考文献 207

第9章 杂波和信号处理 209

9.1 面杂波模型 209

9.1.1 杂波的截面积和反射率 209

9.1.2 面杂波方向图传播因子 210

9.1.3 面杂波的谱特性 213

9.1.4 面杂波的幅度分布 215

9.2 海杂波模型 216

9.2.1 海水表面的物理特性 216

9.2.2 海杂波的折射率 217

9.2.3 海杂波的功率谱 218

9.2.4 海杂波的幅度分布 219

9.3 地杂波模型 219

9.3.1 地杂波的折射率 220

9.3.2 地杂波的功率谱 222

9.3.3 地杂波的幅度分布 223

9.4 离散杂波 223

9.4.1 离散地杂波 223

9.4.2 鸟和昆虫 224

9.4.3 陆地交通工具 224

9.4.4 风力涡轮机 224

9.5 体杂波的模型 225

9.5.1 体杂波截面积和反射率 225

9.5.2 体杂波的方向图传播因子 226

9.5.3 体杂波的频谱特性 226

9.5.4 体杂波的幅度分布 228

9.5.5 降水杂波模型 228

9.5.6 箔条模型 229

9.6 杂波改善因子 230

9.6.1 相参MTI改善因子 230

9.6.2 非相参MTI改善因子 232

9.6.3 其他MTI考虑 232

9.6.4 脉冲多普勒处理 233

9.6.5 杂波图 235

9.7 杂波和信号处理小结 236

参考文献 236

第10章 雷达方程中的损耗因子 238

10.1 接收信号能量的降低 238

10.1.1 雷达方程中的确定项 238

10.1.2 距离相关响应因子Frdr的分量 240

10.1.3 系统噪声温度中包含的损耗 242

10.1.4 搜索雷达方程中的损耗 243

10.1.5 天线增益中的损耗 244

10.2 所需信号能量中的增量 246

10.2.1 统计性损耗 246

10.2.2 基本检测因子中的损耗 249

10.2.3 匹配和带宽损耗 250

10.2.4 波束形状损耗Lp 251

10.2.5 信号处理损耗Lx 252

10.2.6 杂波检测因子中的损耗 258

10.3 视觉检测中的损耗 262

10.3.1 可见度因子中的损耗 262

10.3.2 显示器上的丢失损耗 263

10.3.3 带宽修正因子Cb 263

10.3.4 操作员损耗Lo 263

10.4 损耗因子小结 263

参考文献 264

符号列表 266

附录A 本书所附电子文件的内容 279

作者介绍 284