包邮现代雷达系统分析与设计

第1章 绪论 1 1.1 雷达的发展概况 1 1.2 雷达工作原理与分类 3 1.2.1 雷达的工作原理 3 1.2.2 基本组成 4 1.2.3 雷达分类 5 1.2.4 雷达的工作频率 6 1.2.5 从雷达回波提取的目标信息 7 1.2.6 多普勒频率 8 1.3 雷达的主要战术与技术指标 12 1.3.1 主要战术指标 12 1.3.2 主要技术指标 16 1.4 雷达的生存与对抗 17 1.4.1 电子干扰与抗干扰技术 17 1.4.2 雷达抗反辐射导弹技术 19 1.4.3 雷达反低空入侵技术 21 1.4.4 飞机隐身与雷达反隐身技术 22 练习题 26 第2章 雷达系统的基本知识 27 2.1 雷达系统的基本组成 27 2.2 雷达发射机 28 2.2.1 发射机的基本组成 28 2.2.2 发射机的主要性能指标 33 2.2.3 固态发射机 38 2.3 雷达接收机 41 2.3.1 接收机的基本组成 41 2.3.2 接收机的主要性能指标 44 2.3.3 接收机的增益控制 53 2.3.4 滤波和接收机带宽 55 2.3.5 数字接收机 60 2.3.6 A/D变换器的选取 61 2.4 天线 63 2.4.1 雷达对天线的要求 63 2.4.2 天线的主要类型 64 2.4.3 天线的主要性能指标 64 2.4.4 天线的场区 69 2.4.5 天线的测量 70 2.5 终端信息处理 71 2.5.1 终端信息处理系统的功能与组成 71 2.5.2 雷达信息的录取方式 72 2.5.3 录取的参数 73 2.5.4 雷达数据处理 74 2.5.5 雷达终端显示 76 练习题 78 第3章 雷达方程及其影响因素 79 3.1 基本雷达方程 79 3.2 目标的散射截面(RCS) 84 3.2.1 目标的散射机理 85 3.2.2 RCS的定义 86 3.2.3 RCS的计算 88 3.2.4 RCS的测量 92 3.2.5 目标起伏模型 93 3.3 电波传播对雷达探测的影响 97 3.3.1 大气折射对雷达探测的影响 97 3.3.2 地球曲率对雷达探测的影响 98 3.3.3 大气衰减对雷达探测的影响 99 3.3.4 地面反射对雷达探测的影响103 3.4 系统损耗 107 3.4.1 传输损耗 108 3.4.2 天线波束形状损耗 108 3.4.3 叠加损耗 109 3.4.4 信号处理损耗 109 3.5 雷达方程的几种形式 111 3.5.1 双基地雷达方程 111 3.5.2 搜索雷达方程 113 3.5.3 低脉冲重复频率的雷达方程 115 3.5.4 高脉冲重复频率的雷达方程 117 3.6 存在干扰时的雷达方程 119 3.7 本章MATLAB程序 122 练习题 123 第4章 雷达信号波形及其脉冲压缩 126 4.1 雷达信号的数学表示与分类 126 4.1.1 雷达信号的数学表示 126 4.1.2 雷达信号的分类 129 4.2 模糊函数与雷达分辨率 131 4.2.1 模糊函数的定义及其性质 131 4.2.2 雷达分辨理论 134 4.2.3 单载频脉冲信号的模糊函数 136 4.3 调频脉冲信号及其脉冲压缩处理 140 4.3.1 线性调频脉冲信号 141 4.3.2 非线性调频脉冲信号 145 4.3.3 调频脉冲信号的压缩处理 148 4.3.4 距离多普勒测不准原理 152 4.4 相位编码脉冲信号及其脉压处理 153 4.4.1 二相编码信号及其特征 153 4.4.2 巴克(Barker)码 155 4.4.3 M序列编码信号 157 4.4.4 相位编码信号的脉冲压缩处理 160 4.4.5 相位编码信号的多普勒敏感性 163 4.4.6 LFM与相位编码信号的比较 164 4.5 步进频率脉冲信号 165 4.5.1 步进频率(跳频)脉冲信号 165 4.5.2 调频步进脉冲信号 169 4.5.3 步进频率信号的综合处理 170 4.6 正交波形 174 4.7 距离与多普勒模糊 176 4.7.1 距离模糊及其消除方法 178 4.7.2 速度模糊及其消除方法 181 4.8 调频连续波信号及其拉伸信号处理 185 4.9 基于DDS的任意波形产生方法 190 4.9.1 DDS技术简介 190 4.9.2 基于DDS的波形产生器的设计 191 4.10 本章MATLAB程序 194 练习题 200 第5章 雷达信号处理 203 5.1 雷达信号处理的任务与分类 203 5.2 雷达回波信号模型 205 5.3 数字中频正交采样 207 5.3.1 模拟正交相干检波器的不足 207 5.3.2 数字中频正交采样的原理 208 5.3.3 数字中频正交采样的实现方法 209 5.4 脉冲串信号与脉冲积累 215 5.4.1 相参脉冲串信号 215 5.4.2 多脉冲的相干积累处理 219 5.4.3 非相干积累的常用处理方法 220 5.4.4 相干积累与非相干积累的仿真 221 5.5 空域信号处理 225 5.5.1 数字波束形成(DBF) 225 5.5.2 MUSIC算法 229 5.5.3 ESPRIT算法 232 5.5.4 *大似然(ML)算法 233 5.5.5 算法仿真与实测数据分析 234 5.6 极化信息处理 236 5.6.1 电磁波极化表征237 5.6.2 目标的极化特性及其表征 239 5.5.3 极化特征测量 240 5.5.4 极化参数估计 242 5.6.5 极化滤波器设计 243 5.7 FFT在雷达信号处理中的应用 248 5.8 窗函数及其应用 249 5.9 本章MATLAB程序 253 练习题 255 第6章 杂波与杂波抑制 257 6.1 概述 257 6.2 雷达杂波 258 6.2.1 面杂波 258 6.2.2 体杂波 267 6.2.3 杂波的统计特性 269 6.2.4 天线扫描引起的杂波谱展宽 275 6.3 MTI/MTD性能指标 276 6.3.1 杂波衰减和对消比 276 6.3.2 改善因子 276 6.3.3 杂波中的可见度 276 6.4 动目标显示(MTI) 277 6.4.1 延迟线对消器 278 6.4.2 参差重复频率 283 6.4.3 优化MTI滤波器 287 6.4.4 自适应MTI (AMTI) 292 6.4.5 MTI仿真和实测数据处理 294 6.4.6 MTI性能的限制 296 6.5 动目标检测(MTD) 298 6.5.1 MTI级联FFT的滤波器组 300 6.5.2 优化MTD滤波器组 301 6.5.3 零多普勒处理 305 6.5.4 自适应MTD (AMTD) 308 6.6 杂波自适应控制 309 6.6.1 杂波图 310 6.6.2 杂波轮廓图 311 6.7 脉冲多普勒雷达 313 6.8 本章MATLAB程序 315 练习题 318 第7章 干扰与抗干扰技术 319 7.1 干扰的主要类型 319 7.2 遮盖性干扰 321 7.2.1 遮盖性干扰的分类 322 7.2.2 遮盖性干扰的效果度量 323 7.2.3 噪声干扰 324 7.3 欺骗性干扰 325 7.3.1 欺骗性干扰的分类 326 7.3.2 距离欺骗干扰 328 7.3.3 速度欺骗干扰 331 7.3.4 角度欺骗干扰(交叉眼干扰) 333 7.4 无源干扰 335 7.5 组合式干扰 336 7.6 雷达副瓣干扰对抗技术 337 7.6.1 雷达常用的抗干扰技术 337 7.6.2 低副瓣、超低副瓣天线技术 338 7.6.3 副瓣对消(SLC) 339 7.6.4 副瓣匿隐(SLB) 350 7.7 主瓣干扰对抗方法 351 7.7.1 阻塞矩阵预处理法 352 7.7.2 特征投影矩阵预处理法 354 7.7.3 盲源分离 355 7.7.4 和差四通道主瓣干扰对消法 358 7.7.5 仿真及实测数据处理结果 362 7.7.6 四种主瓣干扰对抗方法比较 368 7.8 无源干扰对抗技术 368 7.8.1 箔条干扰实测数据的频谱特征 369 7.8.2 箔条干扰识别方法 370 7.8.3 角反阵干扰对抗技术 372 练习题 373 第8章 雷达信号检测 375 8.1 基本检测过程 375 8.2 雷达信号的*佳检测 378 8.2.1 噪声环境下的信号检测 378 8.2.2 虚警概率 381 8.2.3 检测概率 382 8.2.4 信号幅度起伏的检测性能 385 8.3 脉冲积累的检测性能 386 8.3.1 相干积累的检测性能 386 8.3.2 非相干积累的检测性能 387 8.3.3 相干积累与非相干积累的对比 388 8.3.4 积累损失 390 8.3.5 起伏脉冲串的检测性能 393 8.4 自动检测——恒虚警率处理 397 8.4.1 单元平均CFAR 398 8.4.2 其它几种ML类CFAR 399 8.5 智能检测 403 8.5.1 可变性指示检测算法 403 8.5.2 现代雷达常用的检测方法 404 8.5.3 智能检测方法 405 8.6 计算检测性能的MATLAB程序 406 练习题 412 第9章 参数测量与跟踪 413 9.1 概述 413 9.2 雷达测量基础 414 9.2.1 雷达测量的基本物理量 414 9.2.2 雷达测量的理论精度 416 9.2.3 基本测量过程 416 9.3 角度测量与跟踪 418 9.3.1 圆锥扫描法测角 419 9.3.2 比幅单脉冲测角 422 9.3.3 比相单脉冲测角 427 9.4 距离测量与跟踪 429 9.4.1 延时法测距与距离跟踪 430 9.4.2 调频连续波测距 432 9.5 速度测量 436 9.6 多目标跟踪 438 9.6.1 边扫描边跟踪雷达 438 9.6.2 固定增益跟踪滤波器 440 9.6.3 卡尔曼滤波器 444 9.7 本章MATLAB程序 449 本章附录 噪声背景下的*佳估计 451 练习题 458 第10章 相控阵雷达与数字阵列雷达 460 10.1 近场和远场 460 10.2 相控阵天线的基本原理 461 10.2.1 线阵天线的方向图函数 462 10.2.2 平面阵列天线的原理与特性 469 10.2.3 圆环阵列 473 10.3 相控阵雷达系统的组成与特点 474 10.3.1 相控阵雷达系统的基本组成 474 10.3.2 相控阵雷达的分类 475 10.3.3 移相器的基本原理及主要要求 477 10.3.4 相控阵雷达的特点 478 10.3.5 相控阵雷达作用距离的计算 480 10.4 阵列天线的自适应信号处理 483 10.4.1 自适应数字波束形成(ADBF) 483 10.4.2 ADBF*佳权向量准则 484 10.4.3 ADBF的仿真 487 10.4.4 阵列天线的SLC 491 10.5 数字阵列雷达 493 10.5.1 数字阵列雷达的工作模式简介 494 10.5.2 数字阵列雷达的基本概念 494 10.5.3 数字单脉冲测角 496 10.5.4 基于窗函数的单脉冲测角 498 10.5.5 数字阵列雷达的技术特点 502 10.6 本章MATLAB程序 503 练习题 505 第11章 雷达成像技术 508 11.1 合成孔径 508 11.2 合成孔径二维分辨原理 511 11.2.1 距离分辨率 511 11.2.2 方位分辨率 511 11.3 合成孔径雷达成像 514 11.3.1 SAR成像原理 514 11.3.2 几何失真 515 11.3.3 成像性能指标 517 11.3.4 成像模式 518 11.4 SAR成像算法 520 11.4.1 距离徙动和距离徙动差 520 11.4.2 距离多普勒(R-D)成像算法 521 11.4.3 频域校正距离弯曲的R-D成像算法 524 11.4.4 调频变标算法 530 11.4.5 解调频算法 533 11.4.6 后向投影(BP)算法 536 11.5 单脉冲雷达三维成像 538 11.5.1 单脉冲雷达三维成像基本原理 539 11.5.2 目标姿态对三维成像的影响 540 11.5.3 计算机仿真 542 11.5.4 单脉冲成像的应用前景 544 11.6 本章MATLAB程序 545 本章附录 驻相点原理 547 第12章 雷达系统设计案例与虚拟仿真实验 549 12.1 雷达系统设计的一般流程 549 12.2 某地面制导雷达系统设计 550 12.3 某末制导雷达系统设计 555 12.4 某阵列雷达信号处理 566 12.5 虚拟仿真实验 570 习题 588 附录1 雷达中无处不在的分贝 595 附录2 缩略语对照表 598 参考文献 604