雷达系统 第4版PDF电子书下载

第1章 导论 1

1.1 现代雷达发展史上的一些重大事件 1

1.2 雷达技术发展现状 3

1.3 雷达的主要性能指标和技术参数 5

1.3.1 概述 5

1.3.2 主要战术性能指标和技术参数 6

1.3.3 雷达战术、技术性能与技术参数的关系 13

1.4 雷达的威力范围与低被截获概率性能 20

1.4.1 雷达的威力范围 20

1.4.2 低（被）截获概率雷达及其关键技术 21

1.5 电子战及有关雷达对抗概述 25

1.5.1 电子战名称内涵 25

1.5.2 雷达干扰和抗干扰的若干领域简介 26

1.5.3 对雷达的侦察与干扰 27

1.5.4 雷达的反侦察和反干扰 28

1.5.5 对雷达的隐身和雷达的反隐身技术 30

1.6 未来雷达新概念和雷达系统功能发展趋势 31

1.6.1 未来雷达新概念 31

1.6.2 雷达系统功能发展趋势 34

第2章 雷达中信号检测的过程 36

2.1 概述 36

2.2 单样本检测概述 37

2.2.1 对一个数据样本设定门限 38

2.2.2 单样本检测的检测概率 39

2.2.3 单样本检测的例子 40

2.3 多样本检测概述 41

2.3.1 基于多个数据样本点的检测 41

2.3.2 多样本检测方案（表决法） 42

2.3.3 多样本（表决法）检测的例子 42

2.3.4 基于取总和的多样本检测 44

2.3.5 N个样本检测的例子（总和法） 44

2.4 多脉冲积累 45

2.4.1 雷达脉冲的积累方法简述 45

2.4.2 相参积累 45

2.4.3 非相参积累 46

2.4.4 二进制积累器 48

2.4.5 累积积累器（批积累器） 52

2.4.6 反馈积累器 52

2.4.7 其他类型的积累器／检测器 52

2.5 两种实用的二进制检测器 53

2.5.1 指向检测器 53

2.5.2 滑窗检测器（积累器） 54

2.6 恒虚警率检测处理 55

2.6.1 概述 55

2.6.2 瑞利分布的参量型恒虚警率处理 57

2.6.3 非瑞利分布的参量型恒虚警率处理（双参量CFAR） 64

第3章 连续波雷达和单脉冲雷达 67

3.1 距离—延时和速度—多普勒的基本关系 67

3.2 简单连续波雷达系统 68

3.3 调频连续波雷达 69

3.4 调相连续波雷达 71

3.4.1 二进制相位编码调制概念 71

3.4.2 相位编码调制连续波雷达 72

3.5 圆锥扫描（顺序天线波束转换）雷达简介 74

3.6 单脉冲（同时天线波束转换）雷达 76

3.6.1 振幅和差单脉冲雷达 76

3.6.2 相位和差单脉冲雷达 84

3.6.3 单通道和双通道单脉冲雷达 85

3.6.4 锥脉冲雷达 86

3.7 特殊单脉冲技术 87

3.7.1 高距离分辨力单脉冲 87

3.7.2 双波段单脉冲雷达 88

3.8 跟踪精度 88

3.8.1 距离跟踪精度 89

3.8.2 角度跟踪精度 90

第4章 边扫描边跟踪雷达 93

4.1 概述 93

4.2 雷达信息二次处理的任务 95

4.3 目标航迹的外推与滤波原理 97

4.3.1 二次处理系统输入信号的统计特性 97

4.3.2 常规的目标坐标和运动参数的外推与滤波原理 98

4.3.3 匀速直线运动目标航迹的外推 101

4.4 航迹参数的递推式滤波（平滑） 103

4.4.1 卡尔曼滤波 104

4.4.2 卡尔曼一步预测 107

4.4.3 用于雷达跟踪的卡尔曼滤波算法 108

4.4.4 α-β滤波器 110

4.5 航迹建立与航迹相关 112

4.5.1 航迹的建立和终止 112

4.5.2 目标航迹的相关 114

4.5.3 二次处理的典型算法流程 119

第5章 脉冲多普勒雷达 121

5.1 脉冲多普勒雷达基本概念 121

5.1.1 PD雷达的定义 121

5.1.2 PD雷达的分类 121

5.2 脉冲多普勒雷达的杂波 123

5.2.1 PD雷达的性能指标 123

5.2.2 机载下视PD雷达的杂波谱 124

5.2.3 三种PD雷达脉冲重复频率选择的比较 131

5.3 脉冲多普勒雷达的基本组成 135

5.4 脉冲多普勒雷达的信号处理 136

5.4.1 概述 136

5.4.2 抑制各种杂波的滤波器和恒虚警处理（CFAR） 138

5.4.3 滤波器组的具体处理方法 141

5.5 脉冲多普勒雷达的数据处理 145

5.5.1 脉冲多普勒雷达的跟踪 145

5.5.2 测距和测速模糊的解算 151

5.6 脉冲多普勒雷达的距离性能 158

5.6.1 影响PD雷达距离方程的主要因素 158

5.6.2 PD雷达的距离方程 160

5.6.3 PD雷达与常规脉冲雷达距离性能的比较 161

第6章 相控阵雷达 162

6.1 相控阵列的基本原理 162

6.2 相控阵雷达的基本组成 167

6.3 相位扫描系统的组成及工作原理 168

6.3.1 阵列的组态和馈电方式 168

6.3.2 移相器 171

6.3.3 波束指向控制器 175

6.3.4 波束形成网络 179

6.3.5 雷达管理器 190

6.4 有源相控阵雷达 191

6.4.1 概述 191

6.4.2 固态T／R组件的基本组成 193

6.4.3 有源阵列的结构体系 195

6.4.4 T／R组件与馈电网络的统一设计及设计中参考架构的应用 198

6.5 有源相控阵雷达在第四代战斗机中的应用 202

6.5.1 有源相控阵技术 204

6.5.2 天线配置分布情况 205

6.5.3 火控雷达技术 208

6.5.4 综合系统设计技术 208

6.6 有源相控阵雷达在弹道导弹防御系统中的应用 210

6.6.1 陆基弹道导弹预警相控阵雷达（UEWR）简介 210

6.6.2 陆基雷达（GBR） 212

6.7 陆基监视和跟踪相控阵雷达的观测空域和搜索与跟踪方式 215

6.7.1 雷达观测空域 215

6.7.2 陆基空间相控阵雷达的搜索方式 219

6.7.3 相控阵雷达的跟踪工作方式 221

6.8 相控阵雷达技术的优缺点及发展趋势 225

第7章 数字阵列雷达 231

7.1 概述 231

7.2 数字阵列雷达的主要组成 231

7.2.1 主要组成 231

7.2.2 一部数字阵列雷达实验样机 233

7.3 数字阵列雷达的阵列数字化要求 240

7.3.1 数字阵列雷达的4种工作模式简介 240

7.3.2 数字阵列雷达的动态范围 242

7.4 数字阵列雷达中的一些关键器件简介 245

7.5 数字波束形成 251

7.5.1 接收数字波束形成 251

7.5.2 FPGA数字波束形成器的实现概念 252

7.5.3 一个由FPGA结合DSP实现8个阵元的数字波束形成器的例子 253

7.5.4 一部32个通道的即插即用X波段数字波束形成接收阵列的例子 256

7.5.5 发射数字波束形成 259

7.6 数字雷达接收机和发射机原理 260

7.6.1 数字接收机的组成 260

7.6.2 几种数字接收机方案简介 262

7.6.3 基于Xilinx FPGA的数字接收机简介 262

7.6.4 雷达数字发射机原理简介 263

7.7 分集的MIMO数字阵列雷达概念 264

7.7.1 概述 264

7.7.2 一种采用并置天线和编码信号的MIMO雷达 264

7.7.3 分集的（或称统计的）MIMO雷达 266

第8章 脉冲压缩雷达 271

8.1 概述 271

8.2 线性调频脉冲压缩 275

8.2.1 线性调频脉冲压缩的基本原理 275

8.2.2 线性调频脉冲压缩的频谱特性 278

8.2.3 线性调频脉冲信号数字产生及时域压缩处理 286

8.2.4 线性调频脉冲压缩信号的频域数字压缩处理 288

8.3 非线性调频脉冲压缩 291

8.3.1 非线性调频 292

8.3.2 步进频率调频 292

8.3.3 步进相位调频 292

8.4 相位编码脉冲压缩 294

8.4.1 概述 294

8.4.2 二相编码信号 295

8.4.3 二元伪随机码信号 297

8.4.4 二相编码系统的实现 303

8.4.5 多相编码（Polyphase Code）信号 305

8.4.6 一种相位编码脉冲压缩雷达的信号处理简介 313

第9章 天基雷达（SBR）系统和技术 315

9.1 概述 315

9.2 SBR的类型 315

9.3 星载监视雷达设计的基本概念和要求 318

9.4 综合分析 319

9.4.1 系统最佳轨道要求 319

9.4.2 天线要求 320

9.4.3 扫描方式设计考虑 321

9.4.4 一次雷达的总体设计考虑 322

9.4.5 二次雷达的总体设计考虑 322

9.4.6 旁瓣抑制问题 323

9.4.7 频率选择 324

9.4.8 轨道及高度选择 324

9.4.9 信息处理 327

9.4.10 雷达信号的星上处理与地面处理 327

9.4.11 综合考虑和选择 328

9.5 天基雷达的若干例子 330

9.5.1 SDI天基雷达 330

9.5.2 一种低成本的空基雷达系统概念设计 331

9.5.3 STS交会雷达 332

第10章 合成孔径雷达 334

10.1 概述 334

10.2 合成孔径雷达原理的直观解释 335

10.3 合成孔径雷达原理的另一种解释 343

10.3.1 回波信号的特性 343

10.3.2 从频谱分析、相关、匹配滤波角度解释合成孔径原理 347

10.4 合成孔径雷达的工作模式 350

10.4.1 概述 350

10.4.2 常用的SAR工作模式简介[35] 353

10.5 SAR处理算法 357

10.5.1 距离徙动概念 357

10.5.2 距离—多普勒（RD）算法 358

10.5.3 Chirp Scaling（CS）算法 360

10.5.4 波数域ωK算法 363

10.5.5 频谱分析（SPECAN）算法 364

10.6 常规SAR数字信号处理器 365

10.6.1 SAR成像处理器概述 365

10.6.2 设计SAR数字信号处理器例子 367

10.7 合成孔径雷达的系统考虑 371

10.7.1 信号强度考虑 371

10.7.2 主要参数间的互相制约关系 372

10.7.3 相位误差 375

10.8 SAR全系统组成 376

10.8.1 系统概述 376

10.8.2 数字联机预处理 377

10.8.3 天线 378

10.8.4 控制计算机 378

10.8.5 数据处理机 378

10.9 SAR的发展趋势 379

10.9.1 SAR技术现状 379

10.9.2 机载SAR的关键技术和发展趋势 380

10.10 逆合成孔径雷达的基本原理简介 382

10.10.1 概述 382

10.10.2 ISAR成像的机理 383

10.10.3 ISAR成像关键技术简述 386

10.10.4 ISAR成像技术的优缺点 391

第11章 双基地雷达 392

11.1 概述 392

11.2 双基地雷达的若干基本关系 393

11.2.1 基本要求 393

11.2.2 距离关系 394

11.2.3 面积关系 396

11.2.4 多普勒关系 398

11.3 双基地雷达的应用 399

11.3.1 概述 399

11.3.2 空基有源双基地雷达 400

11.3.3 潜水艇上部署双基地雷达 404

11.3.4 无源双基地雷达 404

11.4 地面和空间动目标监视用空间双基地雷达的设计考虑 404

第12章 超视距雷达 408

12.1 概述 408

12.2 超视距雷达的工作原理 408

12.3 （天波）超视距雷达（OTHR） 411

12.4 超视距雷达方程和主要分系统简介 414

12.4.1 HF频段的雷达方程 414

12.4.2 发射机 415

12.4.3 天线 415

12.4.4 接收机—处理器 416

12.5 一部可重定位短波超视距雷达 417

12.5.1 简述 417

12.5.2 ROTHR系统组成及其基本性能 417

12.5.3 天波超视距雷达系统面临的挑战 419

12.6 海基微波超视距雷达和高频表面波雷达技术 421

12.6.1 海基微波超视距雷达 421

12.6.2 舰载“地”波超视距雷达 421

第13章 超宽带雷达技术 422

13.1 概述 422

13.2 超宽带雷达信号及产生方法 422

13.3 超宽带信号的接收机 428

13.4 超宽带天线 430

13.4.1 自由空间中单个阵列单元的辐射 431

13.4.2 自由空间中多个单元的阵列的辐射 433

13.5 超宽带信号的处理技术 434

13.5.1 UWB雷达信号的相干处理 434

13.5.2 UWB信号检测 440

13.6 UVVB雷达应用的几个例子 446

13.6.1 用高距离分辨力雷达实现一维成像 446

13.6.2 探地雷达（GPR） 446

13.6.3 一种UWB透墙成像雷达 450

13.6.4 机载地面透视雷达 453

13.6.5 一种探测掠海式导弹的微波UWB雷达 453

13.6.6 高功率微波UWB防空雷达 454

第14章 毫米波雷达 455

14.1 毫米波频段划分 455

14.2 毫米波雷达的特性 455

14.2.1 天线的波束宽度窄 456

14.2.2 多普勒频移宽 458

14.2.3 可用带宽大 458

14.3 传播效应 459

14.3.1 衰减和反射（或散射） 459

14.3.2 多径效应 461

14.4 毫米波雷达系统的静目标探测性能 462

14.4.1 毫米波雷达的一次雷达方程 462

14.4.2 用信噪比（S／N）表示雷达方程 463

14.5 若干毫米波雷达的应用例子 466

14.5.1 Mini-PRV毫米波监视雷达 466

14.5.2 高精度35GHz跟踪雷达EAGLE 467

14.5.3 机载多传感器中的毫米波雷达 469

14.5.4 俄罗斯和美国的毫米波大型空间监视相控阵雷达 470

14.5.5 美国AH-64“阿帕奇”和RAH-66“科曼奇”直升机载8毫米波火控相控阵雷达 473

14.5.6 高分辨力机载毫米波FM-CM SAR 474

14.6 毫米波雷达的发展趋势 475

参考文献 477