门户网站cms系统天天自学网网址
2026/6/9 18:25:04 网站建设 项目流程
门户网站cms系统,天天自学网网址,镇江做网站要多少钱,primitivetechnology wordpress雷达发射机的基本组成与任务讲稿整理在第一章概论中#xff0c;我们学习了雷达的工作过程#xff1a;雷达发射电磁波#xff0c;照射到目标后#xff0c;目标反射电磁波#xff0c;被雷达接收机接收。雷达通过处理接收到的目标回波信号#xff0c;获取目标的各种信息。上…雷达发射机的基本组成与任务讲稿整理在第一章概论中我们学习了雷达的工作过程雷达发射电磁波照射到目标后目标反射电磁波被雷达接收机接收。雷达通过处理接收到的目标回波信号获取目标的各种信息。上节课我们主要讲解了雷达测距原理、测角原理、测速原理以及成像的各个方面还简要介绍了基本雷达方程。雷达发射机是雷达工作过程中的重要部件。第二章将重点讲解雷达发射机的工作原理。我们首先学习2.1小节雷达发射机的任务和基本组成。首先我们了解雷达发射机的任务。雷达发射机的任务主要归结为产生大功率、特定调制的射频信号。这句话包含三个关键点大功率、特定调制和射频信号。射频表示雷达电磁波在传播过程中所载的频率。雷达电磁波由发射机发出因此发射机必然发射射频信号。射频信号从雷达发射到空间中照射目标后目标反射电磁波。回波信号被接收机接收。值得注意的是接收机在天线口面接收到的信号仍然是射频信号。有同学可能会联想到多普勒效应。当目标运动时接收到的回波信号频率与发射信号频率存在差值。若目标不运动多普勒频率为零回波信号频率与发射信号频率相同。当目标运动时回波信号上叠加了多普勒频移但射频是指高频频段不会因微小的多普勒频移而改变其特性。我们上节课推导的多普勒频率公式是2v·cosθ/λ。由于目标速度v很小一般多普勒频率在几千赫兹量级。而现代雷达发射的射频信号通常在几百兆赫至几吉赫量级。在如此高的频率上叠加几kHz的多普勒频移不会改变其射频特性。因此发射的是射频信号接收回来的也仍然是射频信号。接收到的射频信号进入雷达接收机后由于频率过高而现代雷达接收机主要采用数字处理。要对高频射频信号进行数字处理首先需要进行采样。采样时需要满足奈奎斯特采样定理。奈奎斯特采样定理指出采样频率必须大于信号最高频率的两倍才能不失真地还原原始信号。对于10GHz的射频信号需要至少20GHz的采样率这在技术上难以实现。因此我们需要通过混频装置将频率降低到中频。中频通常只有几十兆赫便于后续采样处理。中频信号再通过包络检波得到视频信号。这与我们在第一节课介绍的雷达基本发射接收过程一致包含射频、中频和视频三个频段。我们需要明确雷达发射机产生的信号是射频信号属于三个频段中的射频段。这是第一条要求。接下来我们讨论第二条大功率。为什么需要大功率回顾上节课推导的雷达方程最大作用距离r_max与发射功率PT、天线增益GT和GR、波长λ、目标雷达截面积σ以及接收机灵敏度S_min有关公式为r_max [PT·GT·GR·λ²·σ/(41·S_min)]^1/4。要增大最大作用距离最有效的方法是提高发射功率PT。虽然增大发射和接收天线增益也必不可少但作为发射机其核心指标就是发射功率PT。只有增大PT才能增大r_max使雷达能够探测更远距离的目标。因此发射机需要产生大功率信号。接下来讨论第三条特定调制。特定调制主要包括振幅调制、频率调制等类型。首先看振幅调制。振幅调制最简单的分类对雷达而言主要是两类连续波和脉冲信号。连续波是指整个波形连续不断而脉冲信号则是间断的。这两种是雷达中最典型的振幅调制形式。上节课我们讲解雷达测距原理时提到使用脉冲信号测量发射脉冲前沿与回波脉冲前沿的时间差TR乘以光速c的一半即可得到目标到雷达的距离。但雷达测距不只限于脉冲信号也可以使用连续波。不过用于测距的连续波需要特定调制其频率不像普通连续波那样固定而是需要进行频率调整。这涉及到频率调整问题。雷达中常见的频率调制方式包括不调制即固定载频频率分集对同一目标探测时发射不同载频的信号然后根据回波信号进行处理频率编码将一个脉冲宽度分成几个子脉冲每个子脉冲使用不同的载频。这与固定载频一个脉冲内频率不变不同。与此类似的是相位编码将脉冲分成几个子脉冲每个子脉冲的初始相位不同线性调频LFM也称为CHIRP信号表示频率随时间线性变化的信号。线性调频信号是等幅的但频率随着时间变化。例如在一个脉冲宽度τ内频率随时间线性增加。线性调频信号的瞬时频率可表示为f(t) f0 μt其中0 ≤ t ≤ τ。当μ为正时频率随时间增加当μ为负时频率随时间减小。如果绘制线性调频信号的时频分布图时间-频率图它表现为一条斜线。当斜率为正时频率随时间增加当斜率为负时频率随时间减小。在信号处理中对信号s(t)进行傅里叶变换得到S(ω)S(ω) ∫[s(t)·e^(-jωt)]dt积分范围从-∞到∞。通过将角频率ω替换为2πf可以得到频率域表示S(f)。尽管严格来说函数形式发生变化但为了简便我们仍用S(f)表示。傅里叶变换只能提供信号中包含哪些频率分量及其大小但无法提供这些频率分量出现的时间信息。而时频分布图则能清晰展示每个频率成分出现的时间段。两者虽都反映频率信息但有本质区别。因此分析信号时需注意图表的坐标轴含义理解其物理意义。时频分布研究包括多种方法如短时傅里叶变换将信号分段进行傅里叶变换每段对应特定时刻、维格纳分布、小波分析等。这些是信号处理领域的热点研究方向较为复杂同学们在高阶研究阶段可能会深入了解。此处仅简要介绍目的是让大家理解两种表示方法的区别及未来可能的发展方向。线性调频信号在脉冲压缩雷达中具有重要作用。发射线性调频信号后通过特定信号处理方法可以将长脉冲压缩为窄脉冲解决雷达距离分辨率与发射功率之间的矛盾。这部分内容后续会详细讲解此处只需了解线性调频信号的基本形式。频率捷变频率捷变信号是指载频快速变化的信号。传统雷达发射信号的频率在一个脉冲内固定不同脉冲间可能相同。而频率捷变信号则在每个脉冲间快速跳变频率如f1、f2、f3然后可能重复f1、f2、f3...上节课在第一章末尾讨论过电子战。雷达是电子战中的重要装备。电子战的核心是确保己方雷达能探测敌方目标同时阻止敌方干扰机干扰己方雷达。那么如何防止敌方干扰机干扰我们的雷达回想上节课的图示雷达发射电磁波照射目标接收目标反射的回波进行探测。干扰机干扰雷达时会向雷达发射非目标信号。干扰机有发射天线其方向图指向雷达。此时雷达接收两种信号一是真实目标回波功率为PR二是干扰信号功率为PG。雷达在信号处理时接收纯净的目标回波信号更利于分析目标特性。雷达需要避免干扰信号混入。雷达有自己的发射频率如10GHz对应波长3cm的雷达。雷达接收的回波信号也是这个频率。雷达接收机有特定的通带如中心频率10GHz带宽50MHz或100MHz。只有在这个通带内的信号才能进入接收机进行处理。如果干扰机发射5GHz的干扰信号与雷达工作频率相差5GHz该信号无法通过接收机的通带因此雷达可以抵抗这种干扰。干扰方的主要工作是测量雷达信号频率。干扰机附近配有侦察天线用于接收雷达发射的电磁波。通过对这些信号进行处理测量出雷达工作频率然后将此信息传送给干扰部分使干扰机能够按照准确测量的频率发射干扰信号。因此侦察部分的频率测量精度至关重要。雷达避免干扰的有效手段是使对方侦察系统难以准确测量其工作频率。如果雷达每个脉冲都发射相同频率容易被测量而如果每个脉冲发射不同频率f1、f2、f3...侦察系统难以确定雷达的真实载频从而达到抗干扰目的。这就是频率捷变。频率捷变的实现将在后续讲解雷达发射机的第二种类型——主振放大式发射机时详细介绍。3.相位调制一、三类相位调制方式定义、物理实现与本质区别我们首先明确相位调制的三种基本形式随机相位、相位相参、相位编码。它们的区别不在于波形外观在示波器上脉冲包络看起来几乎一样而在于脉冲内部及脉冲之间的相位演化规律——这直接决定雷达后续信号处理的能力边界。随机相位但每个脉冲起始前沿时刻的初始相位是随机变化的你无法通过前一个脉冲的相位推算出当前脉冲的相位也无法通过时间变量 t 精确表达其相位函数这种随机性并非人为设计而是源于实际电路中调制触发时刻的热噪声、电源波动等随机扰动——噪声是随机变量其瞬时值不可预知因此前沿相位必然不可预知因此这类信号称为随机相位信号。它的核心特征是相位无记忆、不可预测、无确定性关联。相位相参“相参”的本质是相位的可预测性与可追溯性为直观理解这种“隐含联系”我们可作如下图示分析这种全时域相位连续、可推演的信号称为相位相参信号。它是实现相干处理如多普勒测速、MTI、脉冲压缩的物理前提。相位编码二、发射机体制从相位特性反推硬件架构相位调制方式不是抽象概念它直接由发射机的物理实现架构决定。因此我们转入第二层次雷达发射机的两种基本体制。一单级振荡式发射机非相参体制的典型实现核心原理大功率射频振荡与脉冲调制在单一器件如磁控管、速调管振荡器中同步完成信号生成链关键物理事实振荡器的起振时刻受电路噪声直接影响导致每个脉冲前沿的初始相位由当时噪声瞬时值决定——而噪声是随机过程故相位必随机二主振放大式发射机相参体制的工程实现不可替代价值这是实现现代雷达全部高级功能的硬件基础——多普勒测速、动目标显示MTI、脉冲多普勒、STAP、合成孔径SAR成像、以及所有相位编码/线性调频类脉冲压缩体制。三、体制选择的本质工程权衡的教科书案例

需要专业的网站建设服务?

联系我们获取免费的网站建设咨询和方案报价,让我们帮助您实现业务目标

立即咨询