相控阵雷达系统的设计与分析

相控阵雷达系统的设计与分析 - 1 - 第一章 相控阵雷达系发射信号的设计与分析 1 .1 雷达工作原理 雷达是Radar（RAdio Detection And Ranging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。典型的雷达系统如图 1.1，它主要由发射机，天线，接收机，数据处理，定时控制，显示等设备组成。利用雷达可以获知目标的有无，目标斜距，目标角位置，目标相对速度等。现代高分辨雷达扩展了原始雷达概念，使它具有对运动目标(飞机，导弹等)和区域目标(地面等)成像和识别的能力。雷达的应用越来越广泛。 图 1.1：简单脉冲雷达系统框图 雷达发射机的任务是产生符合要求的雷达波形（Radar Wav eform），然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由接收机接收，对雷达回波信号做适当的处理就可以获知目标的相关信息。 假设理想点目标与雷达的相对距离为R，为了探测这个目标，雷达发射信号( )s t ,电磁波以光速 C 向四周传播，经过时间 R C 后电磁波到达目标，照射到目标上的电磁波可写成： ()Rs tC。电磁波与目标相互作用，一部分电磁波被目标散射，被反射的电磁波为()Rs tC ，其中 为目标的雷达散射截面（Radar Cross Section ,简称 RCS），反映目标对电磁波的散射能力。再经过时间 R C 后，被雷达接收天线接收的信号为(2)Rs tC 。 如果将雷达天线和目标看作一个系统，便得到如图 1.2 的等效，而且这是一相控阵雷达系统的设计与分析 - 2 - 个LTI（线性时不变）系统。 图 1.2：雷达等效于 LTI 系统 等效 LTI 系统的冲击响应可写成: 1( )()Miiih tt  (1.1) M 表示目标的个数，i 是目标散射特性，i 是光速在雷达与目标之间往返一次的时间， 2iiRc (1.2) 式中，iR 为第 i个目标与雷达的相对距离。 雷达发射信号 ( )s t 经过该 LTI 系统，得输出信号(即雷达的回波信号)( )rst ： 11( )( ) *( )( ) *()()MMriiiiiists th ts tts t  (1.3) 那么，怎样从雷达回波信号( )rst 提取出表征目标特性的i (表征相对距离)和i (表征目标反射特性)呢？常用的方法是让( )rst 通过雷达发射信号 ( )s t 的匹配滤波器，如图 1.3。 图 1.3：雷达回波信号处理 ( )s t ...