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1、Introduction to Radar Systems雷达系统的介绍美什科尔尼克起止页码：120页出版日期：2001年出版单位：麦格劳希尔公司数字工程图书馆第一章 雷达的简介和概要1.1雷达的简介雷达是一种检测和定位的反射物体电磁传感器。它的操作可归纳如下:雷达从天线辐射电磁波传播到空间。有些是截获反射对象的辐射能量通常称为目标由雷达定位距离。截获目标许多方面是辐射能量。一些辐射(回声)能量回到并接收到雷达天线。经过放大接收器并在适当的信号处理后，判定在接收器输出是否目标回波信号的存在。此时目标位置和可能的其他有关信息都应被获取。一个普通的波形由雷达辐射一系列相对狭窄波形，如矩形脉冲。一个
2、为中程雷达探测飞机可能被视为一个的持续时间1秒短脉冲（1微秒）;脉冲之间的时间可能是100万毫秒（所以脉冲重复频率波形1千赫）从雷达发射机峰值功率可能有100万瓦（1兆瓦），以及与这些数据中发射机平均功率为1千瓦。一个1千瓦的平均功率可能低于通常在一个“典型的”教室中电力照明功率。我们假设这个例子雷达可工作在微波频率的中间范围，如从2.7至2.9 GHz，这是一个典型的民用机场监控雷达频带。它的波长可能是大约10厘米（为简单起见四舍五入）。这种用合适的天线雷达可探测飞机外或多或少50至60海里范围。回声功率从一个目标雷达接收到变化可以有较大的范围数值，但我们随便假设的“典型”作说明用途，回波信
3、号可能有可能1013瓦的功率。如果辐射功率为106瓦（1兆瓦），在这个例子中雷达发射功率从一个目标比例的回波信号功率的为1019瓦，或接收回声是比传输信号更少190分贝。这是一个传递信号的幅度和检测接收到的回波信号之间特别的差异。一些雷达的探测目标范围是后面本垒板的投手土墩到棒球场的短距离（测量一个抛球速度），而其他雷达的工作范围可能是最近的行星那么大的距离。因此雷达可能是小到足以保持在一个足够大的手或手掌，大到占足球空间领域。雷达目标可能是飞机，船舶，或导弹，但雷达目标也可以是人，鸟类，昆虫，降水，晴空湍流，电离媒体，地面特性（植被，山，道路，河流，机场，建筑物，围墙，电力电线杆），海，冰，
4、冰山，浮标，地下特性，流星，极光，航天器和行星。除了测量范围目标以及它的角方向，雷达还可以通过确定的时间范围与测量的变化率确定一个目标相对速度，或从径向速度转移的回波信号提取多普勒频率。如果该位置运动目标是衡量一段时间内跟踪或目标轨迹，可以发现其中的目标和方向的运行相对速度，可确定和作出预测的将来位置。正确设计的雷达可以确定目标的大小和形状，甚至可以能够识别另一种对象或类型。基本的雷达组成。图1.1是一个非常基本的框图上展示子系统中经常出现的雷达。这里表示的这个发射器是作为一种功率放大器,其产生一个合适的特定工作波形使雷达来完成。它的平均功率可能小到毫瓦的功率和大如兆瓦特。(平均功率是一个的比
5、雷达的峰值功率更好的体现。)大多数的雷达使用短脉冲波形这样一个可以用在时间共享单一的天线为发送和接收的基础双工器的功能是允许一个单一的天线被用在保护敏感接收器关掉而发射机在通过直接接到回波信号而不是发射机。天线设备能够应用传输能量到空间,然后收集到接收回声能源。它几乎是一个导向天线引导辐射能量到一个集中窄的波束以及允许测定目标的方向。天线上传输指令产生的窄波束通常对接收允许弱目标回波信号大面积收集。天线不仅集中传输能量和而且在接收回声能量上,但它也是作为一个空间滤波器来提供角分辨率和其它功能。 双工器功率放大器波形产生器低噪声放大器本地振荡器混频器放大 滤波检测波 形音频放 大显示 图1.1框
6、图是一个简单的采用在图上部作发射器和一个在图中下部作超外差接收机功率放大器雷达。放大接收器接收信号弱的水平可以被检测到它的存在。由于噪声对雷达作出操作的能力和可靠的检测获得有关信息最终目标根本有限，采取以保护方式是接收器产生很少自身噪音。大多数雷达发现在微波频率噪声影响雷达性能通常是从接收第一阶段表现为低噪声放大器如这里图1.1。对于许多雷达应用中的限制检测是不需要的，从空间中雷达回波（称为杂波）接收器需要有一个足够大的动态范围以避免出现回声探测的混乱产生不利影响使移动目标方向接收器饱和。一个接收器的动态范围通常以分贝表示被定义为比例最大最小功率电平输入信号。最高信号水平可能需要设置接收机的反
7、应是可以允许的（例如非线性的影响，信号功率和接收开始饱和）开始饱和的最低的信号可能是最小的探测信号。如果接收器是IF部分，这个信号处理器通常是可能会被描述为是一部分隔开的干扰信号，组成部分可能降低检测过程所需信号。信号处理还包括多普勒处理及最大化的信号与运动目标，杂波大于杂比接收器的噪声。信号处理包括匹配滤波器的输出信噪比的比值最大化。,并把来自另一个移动目标和杂乱回波信号分离开。这个检测由接收器输出决定，那么接收器输出超过一个预定的阈值时一个目标是存在的。如果阈值设置太低噪声过量可引起虚惊一场。如果阈值的设定过高会被发现一些目标可能错过了,否则会被发现。所以这个标准水平的决定是设置阈值的数值
8、，它产生一个可接受的设定的平均值的假警报因为接收器的噪音。这个检测确定后一个跟踪目标位置的轨迹测量即可以确定。这是一个数据处理例子。目标探测信息或跟踪由操作显出来,或检测信息可能被用于自动引导导弹目标或雷达的输出可能进一步的处理提供其他有关的情况目标。雷达管制确保各部分的雷达在一个协调与合作的方式操作。例如提供定时信号不同部分的雷达的要求。雷达工程师已经是资源的时间让良好的多普勒加工、带宽范围、空间好让一个大型天线对能量有长范围性能和精确测量。外部因素影响雷达性能包括目标特征;外部噪音可能进入通过天线不必要的杂乱回波信号。从陆地、海洋、鸟或其它的电磁干扰雨天,由于散热器和传播的影响及地球表面的
9、氛围。这些因素都提到要强调的是他们在雷达施工中出现会更加重要的设计。雷达发射器。该雷达发射机必须不仅能够产生所需的高峰期，发现在最大范围内的平均预期的目标的功率，而且要产生一个适当的波形和特定应用所需的稳定的信号。发射器和振荡器放大器但后者通常提供更多的优势。已经有许多种类的雷达功率源应用于雷达(第10章)。磁控管的功率振荡器一度非常流行但很少除了民用航海雷达（第22章）使用。由于磁控管的相对较低的平均功耗（一个或两个千瓦）和稳定性差，其他功率型通常更适合需要长期应用在大型杂波回波存在移动目标小范围的检测。磁控管功率振荡器是一个是所谓的交叉领域管的例子。还有一个相关的交叉领域放大器（CFA）的
10、已使用在过去一段雷达，但它也经历了重要雷达应用的局限性，特别是对需要在移动目标检测的杂波。高功率速调管和行波管（TWT）是所谓的线性束管的例子。在雷达经常采用的高功率，既有适当的宽带宽以及良好的稳定需要的多普勒处理，并且都大受欢迎。固态放大器，如晶体管也被用于雷达尤其是在相控阵。虽然个别晶体管功耗相对较低，许多辐射的天线阵列的每个单元可以利用多个晶体管来实现高功率雷达许多应用的要求。当固态晶体管放大器的使用时雷达设计师能够满足高占空比长脉冲在这些设备有操作，他们必须使用需要脉冲压缩，以及不同宽度的多种脉冲使在短期以及远距离探测。因此利用固态发射器会影响系统中其他部位的雷达系统。在毫米波段可以得
11、到很高的功率无论是作为一个放大器回旋或振荡器。超高频和频率较低的雷达在这个分开控制真空管用来发挥很长一段时间, ,但是很少有应用在雷达低频率。虽然并不是每个人都可能同意, 如果给一个选择一些雷达系统工程师会考虑速调管作为“总理候选人”如果应用现代雷达是适合它的使用。雷达天线。雷达的天线是连接到外部世界传播(第12章及第13章),有几个以下用途：(1)集中发射能量；也就是说它是指导和有一条狭窄的宽度模型;(2)收集从目标接到的回声能量;(3)提供了一种测量目标的角度方向;(4)提供了空间分辨率(或独立解决目标的角度);(5)允许所需的空间。天线可以是一种机械扫描抛物线反射镜,一个机械扫描平面阵,
12、或机械扫描终端天线。它可以是一个电子扫描相控阵使用单一发射机一起工作配置空间的功率分配给每个天线单元或电子扫描相控阵天线单元，采用一个小固态“微型”雷达（也称为有源孔径相控阵）。每个天线都有其独特的优势和局限型。一般来说天线越大越好，但不可能有实际的限制其规模。1.2雷达类型虽然没有单一的方式来描述了雷达,在这里我们这么做的可能是最主要的特征相区别的某型雷达。脉冲雷达。这是一个辐射几乎矩形脉冲重复系列的雷达。定义一个雷达没有人说这样定义它可能被称为一个规范的形式雷达。 高分辨率雷达。这种雷达可获得高分辨率的范围、角、或多普勒速度坐标,但通常意味着高分辨率雷达具有高距离分辨率。一些高分辨率雷达有
13、范围的分数但这一公尺的可大可小几厘米。 脉冲压缩雷达。这是一个使用长脉冲内调制(通常频率或相位调制)获得的能量脉冲的很长一段时间短脉冲的判定雷达。 连续波(CW型)的雷达。这个雷达使用了一个连续的正弦波。它几乎总是用于移动目标检测或测量目标相对速度多普勒频移。调频连续波雷达。这种雷达采用的频率连续的波形调制允许范围内的测量。监视雷达。虽然字典定义监视可能不这样，监视雷达是一种能够检测出存在一个目标（如飞机或船），并确定其范围和角度位置。它也可以观察一段时间，以便为目标获得其轨道。移动目标显示雷达（MTI）。这雷达是一个脉冲杂波中检测移动使用低脉冲重复频率（PRF），通常没有距离模糊的目标。它在
14、多普勒域含糊而导致所谓的盲区的速度。脉冲多普勒雷达。这种雷达有两种脉冲多普勒雷达可以采用类型高或中等脉冲重复频率脉冲雷达。它们都使用多普勒频移来提取运动目标的。高重复频率脉冲多普勒雷达没有含糊之处（盲区速度），但它确实有距离模糊。一个PRF脉冲多普勒雷达中无论在范围和多普勒含糊之处。跟踪雷达。这是一个提供了跟踪或轨迹的目标雷达。跟踪雷达可以进一步划分为STT，ADT，TWS和相控阵跟踪器，如下所述：单目标跟踪（STT）雷达。此雷达轨迹上的数据速率提供足够高机动目标的精确跟踪一个目标。在抽取测时间为0.1秒（每秒10测量数据速率）可能是“典型的”这可能使用在单脉冲跟踪的角度准确地追踪信息的协调方
15、法。自动检测和跟踪（ADT）雷达。这是跟踪监视雷达进行。它可以通过使用目标位置的测量对天线的多种扫描获得的跟踪目标有很大的数目。它的数据率不如STT高。具体取决于应用子扫描时间可能范围从1到12秒。跟踪边扫描（TWS）雷达。通常的雷达可以通过角度的狭窄区域的一个或两个方面的监测以便能提供更快速更新在有限的地区的观察角度所有的目标位置信息雷达。它被用于过去地面的雷达，指导飞机降落后，在某些类型的武器控制雷达，以及一些军事机载雷达。相控阵跟踪雷达。一种电子扫描相控阵（几乎）可以“继续”跟踪数据率大多个目标。它可以同时提供更低的数据率由ADT类似的多个目标进行跟踪。成像雷达。该雷达产生例如对地球表面
16、的一部分，一两一个目标或一个场景，立体的形象。通常它是这些雷达的移动平台。侧面机载雷达(SLAR)。该航空侧面成像雷达高解析度的范围和获得合适的角度分辨率采用细波束天线。合成孔径雷达（SAR）。特区是在移动的车辆上使用的回波信号的相位信息相干成像雷达获取的是一个带有两个范围和横向距离现场的高分辨率的图像。远距离分辨率通常采用脉冲压缩获得。逆合成孔径雷达（ISAR）。ISAR是一个连贯的成像雷达，它使用跨尺度范围和目标相对运动在多普勒域内允许有高分辨率获得。它可以在移动的车辆也可以是静止的。武器控制雷达。该名称通常应用于单一目标跟踪对空袭的防御使用。制导雷达。这通常是在导弹对目标的雷达使导弹的“
17、自身”或导航本身。天气（气象）观测。这种雷达探测，识别，测量降水率，风速和风向，以及观测其他天气情况。相干意味雷达信号的相位是作为雷达过程中重要的一部分。重要气象用途。这些可能是特殊的雷达或其他监视雷达的功能。多普勒天气雷达。这是一个气象观测雷达，采用了多普勒频移通过天气移动影响，以确定大风造成的风向切变（当在不同的方向吹风），这可以表明如龙卷风或下击暴流危险天气情况风，以及其他气象等因素影响。目标识别。在某些情况下可能必须认识到的目标类型被雷达观测（例如，是汽车而不是鸟），确认的特定类型的对象（是汽车而非一辆卡车，或是椋鸟而不是晶石），或从另一个认识（邮轮而不是一个目标油轮）。用于军事目的它
18、通常被称为非共同目标识别（NCTR）雷达，相比识别系统的合作，如IFF（敌我识别）这不是一个雷达。当目标识别涉及一些自然环境的一部分，该雷达通常被称为远程（环境）雷达。多功能雷达。如果上述雷达每个人看作是提供一些雷达的功能，那么多功能雷达的设计执行多个这样的功能之一，通常表现在时间上的一次功能共享的基础。还有许多其他的方法来描述雷达其应用，包括土地，海洋，航空，星载，移动，可运输，空中交通管制，军事，穿透地面，超宽带远视距，仪器仪表，激光（或雷达），由频带在其经营（UHF频段，S频段等）等等。1.3雷达的可用信息目标检测除非有关于目标的信息以及获得价值不大。同样没有目标的探测的信息是没有意义的
19、。范围。与传统雷达最显著的区别特点是它能够通过测量信号传播所需的到目标的速度和返回雷达时间以确定目标范围。没有其他传感器可以测量的准确度在与远程雷达的距离远程目标相比（基本上是由对信息的传播速度远的距离精度有限）。在适度范围内精度可以是几厘米。为了测量范围部分时间标志必要介绍了传输波形。时间标记可以是一个短脉冲（1信号的幅度调制），但它也可以是独特的频率或相位调制。一个范围的测量精度取决于雷达信号带宽：更广泛的带宽，更大的准确性。因此带宽范围是准确的基本措施。径向速度。一个目标径向速度是从一系列的变化率在一段时期。它也可以采取的多普勒频移测量。径向速度的精确测量需要时间。因此时间是基本参数描述
20、径向速度测量的质量。角度方向。一个目标的方向确定由角方向运行速度可判定，从它的轨道可以从在一段时期目标位置的雷达测量发现。一个确定的方向目标的方法是通过确定角度那里的回波信号从一个扫描天线的幅度是最大的。这通常需要一个具有细波束（高增益天线）天线。一种空中监视与旋转天线波束雷达决定以这种方式角度在一个目标角度也可以决定使用两个天线波束轻微地在角度上取代，比回波幅度每束使用。四波束需要获得两个方位角和仰角测量。在单脉冲跟踪雷达的第9章讨论的是一个很好的例子。角度的测量精度取决于电子天线的尺寸，即在给定波长的天线的大小。大小和形状。如果雷达在范围或角度足够高的分辨率的能力，它可以提供在高分辨率的尺
21、寸测量目标的程度。范围通常是在协调得到解决。在其交叉范围（考虑由天线波束宽度乘以范围），可以用很窄波束天线获得的。但是，一个天线波束角宽度是有限的，所以横向距离分辨率用这种方法获得的并不如距离分辨率好。很好的解决交叉范围尺寸可以通过采用频域,基于SAR(合成孔径雷达)或测量(逆合成孔径雷达系统),在第17章。应该有相对运动的目标和雷达为了获得交叉范围分辨率SAR和测量。在具有足够的分辨率和交叉范围的大小,不仅可以获得两个正交坐标系中,但目标形状有时可以分辨。雷达带宽的重要性。带宽基本上代表了信息，因此这是非常重要的许多雷达应用。有两种带宽雷达用到的类型。一个是信号带宽这是由信号脉冲宽度确定的带
22、宽或任何内部的信号调制。另一种是可调带宽。一般来说一个简单的脉冲信号带宽是正弦波的时间1/。(脉冲压缩波形,在第8章中讨论,就会有更大的带宽的相关关系,他们比脉冲宽度。) 大带宽是需要解决的一系列指标，以便准确测量范围为目标识别从目标类型及其他类型提供了一种有限的能力。远距离分辨率也可以是有用的减少就是所谓的跟踪测量雷达闪出的关于时间延迟（雷达范围之间的双向信号）的差异为基础的飞机高度,基于时延(范围内)之间的双向直射信号从雷达目标和双向表面散射信号从雷达目标表面(也称为多测),并在增加目标信号与杂波比率。在军事系统、远距离分辨率可用于计算的测量以及密集队形飞行的航空器来认识和对抗某些类型是不
23、可靠方式。可调式带宽的提供能力,以改变(频率)雷达信号的频率范围很宽的频谱。这可以被用来减少相互间的干扰雷达,在相同的频带运作,以及在试图让敌对的电子对抗有效。操作频率越高越容易获得广泛的信号和广泛的可调的带宽。关于提供的带宽限制在雷达是由政府控制的频谱管理机构（在美国，联邦通信委员会，和国际上，国际电讯联盟）。在第二次世界大战中的雷达成功使用后，雷达被允许经营约三分之一的微波频谱的三分之一以上。这种频谱空间已经大大减少了同在“无线时代频谱出现很多商业用户”，要求的其他服务多年电磁波谱。因此雷达工程师面临越来越小的可用频谱空间和带宽分配，可用于许多雷达应用的成功至关重要。信号信噪比。所有雷达测
24、量的精确度以及目标的可靠的检测率E/No，其中E是接收到的信号总能量是由雷达处理。取决与No 每单位带宽接收器的噪声功率。因此E/No是雷达能力的重要指标。加强与超过一个频率。可能有这样的雷达能够工作在超过一个频率重要的优势。频率敏捷通常是指在多个频率上使用脉冲对脉冲的基础。频率分集通常涉及多个频率在一个以上的雷达波段上有时使用相距甚远。频率多样性可能运行在每个频率同时或几乎同时。它被用于几乎所有的民用空中交通管制雷达。脉冲对脉冲频率变化，但是不符合使用要求的多普勒处理（探测移动目标的杂波），但频率多样性可以兼容。在两个灵活性和多样性行动比脉冲宽度固有的带宽有更大的频率范围海拔零填充。一个雷达
25、操作在一个单一频率可能导致波瓣结构的天线由于直接信号之间的干扰（雷达目标海拔模式）和表面散射信号（雷达由地球表面到目标）。由片状结构，我们的意思是将减少一些仰角（空值）和（表面）其他角度增加信号强度范围。其频率变化将改变仰角和表面的位置，这样通过在较宽的频率范围内工作，在海拔可以填写和雷达将不太可能失去一个目标回波信号。例如，以宽带为森得实验，已知的雷达测量结果可在850到1400兆赫，显示当只有一个频率使用，暂时现象扫描率（实验测得的单扫描探测概率）被发现要根据0.78特别的设置。当雷达在四个不同的操作远离频率，暂时现象扫描比率为0.98，由于频率集极显着增加。增加的目标探测。一个复杂目标雷
26、达散射截面如飞机部分可以有很大差异在频率的变化。在某些频率的雷达散射截面将是很小别的会很大。如果在一个单一的雷达工作频率错过了检测可能会导致小目标回波，因此通过在不同频率的检测截面会有所不同，可小或大，但一个成功的检测比如果只有一个频率的使用变得更加容易。这是一个原因几乎所有空中交通管制雷达操作与两个频率间隔足够宽的频率外以确保这一目标的回声相关，因此提高检测的可能性。 减少敌对对策的有效性。任何军事雷达要成功就一定可以预期的敌对对手采用对策以减少其有效性。如果操作只在一个频率比在很宽的频率范围困难得多。对噪声干扰，不断变化的不可预知的方式较广泛的频率干扰的频率会导致不得不分散在较宽的频率范围
27、的功率，因此会减少敌对干扰雷达信号的带宽的信号强度。频率多样性在很宽的频带也变得更加困难（但不是不可能的拦截敌对接收器或反辐射导弹）来检测和定位雷达信号。 在雷达多普勒频移。多普勒频移变化的重要性认识到的雷达脉冲不久第二次世界大战后成为许多雷达的应用日益重要的因素。如果不存在现代雷达将少有兴趣或有多普勒效应。多普勒频移fd可以写为 fd =2vr /=（2vcos）/ （1.1）这里vr = vcos为目标的相对速度（相对于雷达）是米/秒，v是在米/秒目标相对速度，雷达波长是米，是角度目标之间的方向和雷达波束。为了约百分之三的准确性在赫兹多普勒频率约等于vr（kt）除以（米）。 多普勒频移被广
28、泛用来区分固定杂波移动目标，如第2章通过5讨论。这种雷达被称为MTI（移动目标指示），AMTI（空降台MIT）和脉冲多普勒。所有现代空中运输控制雷达，所有重要的军事地面和机载空中监视雷达，和所有的军事空中战斗机雷达利用多普勒效应的优势。然而，在二战中使用，这些脉冲多普勒雷达的应用方面。在CW（连续波）雷达还采用了多普勒效应检测移动目标，因为它曾经是此连续波雷达的使用。在高频超视距雷达（第20章）不能完成它正从地球表面目标，大杂乱回波存在不使用的多普勒检测工作。 另一个重要的应用雷达，多普勒频移上的依赖是天气的观察，提及在本章前面在美国国家气象局的（第19章）新一代天气雷达，。 在特区专家组可以
29、说在他们的多普勒频移（第17章）使用条件。机载多普勒导航雷达也是基于多普勒频移。在多普勒雷达中普遍地使用对雷达发射机的稳定性更高的要求，它增加了信号处理的复杂性，但这些要求愿意接受以实现多普勒提供的重大利益。还应提及的是多普勒频移，这是一个雷达可以测量速度的关键能力，如它被应用交警用于维持车辆的车速限制和其他速度测量。1.4雷达方程该雷达距离方程（或雷达方程简称）不仅符合估计作为一项特殊功能的雷达范围非常有用的目的，而且是非常有用作雷达系统设计的参考依据。该雷达方程的简单形式可以写成 在右边被写成三个因素的积，代表实际过程的发生。右边的第一个字母是在从一个雷达到从一个天线增益Gt到辐射功率Pt
30、距离R的功率密度。分子中第二个因素是目标雷达散射截面。它具有单位面积（例如，平方米），是由在雷达的方向目标重回定向能源方式。在相关其返回路径，第二个字母归于前两个字母的积返回到雷达回波信号的分析。介绍了每单位功率面积返回雷达天线。请注意雷达目标散射截面是由这个方程定义。有效面积的一个Ae收集的回波部分功率Pr从接收天线返回雷达。如果最大的雷达范围，Rmax是发生在接收到的信号等于最小的雷达，Smin该雷达方程的简单形式检测信号的定义变得天线一般而言，多数都用相同天线雷达发射和接收。从天线理论,有增益Gt之间的传输和对有效面积Ae的接收，这里G=4Ae/ 2，其中是雷达信号波长。代入方程1.3提
31、供了另外两个雷达方程有用的形式（这里没有显示）：一个只占其增益天线关系和其他只占其天线的有效面积。该雷达方程的简单形式是有指导意义,因为它留下了很多东西但不是非常有用。最低检测信号，Smin受限于接收器的噪声，可以表示为 在这个表达式中，kToB是所谓的理想导体电阻，其中k =波尔兹曼常数，To标准温度热噪，B =接收带宽（通常如果超外差接收机范围）,kTo的积等于41021瓦/赫兹。为了说明一个实际（非理想的）接收器，热噪声表达乘以噪声数字接收器的Fn，作为一个实际的接收机噪声出一个理想的接收器噪声进行界定。对于接收到的信号将检测，它也需要更大比接收器噪声（S / N）1。如果只需要一个脉冲
32、存在这里信号与噪声比（S/ N）1就可以。条件用在这里它必须足够大以获得所需的不实探测（因噪音过接收阈值）和所需的检测阈值（可在各种雷达文章中找到）。但整体处理多个脉冲检测后雷达然后才能检测决定。我们假设雷达波形是一个重复的一系列矩形脉冲。这些脉冲被集成在一起检测（加在一起）来决定。为了说明这些外加的信号，该雷达方程的分子是乘以一个系数nEi（n），这里Ei（n）相加n脉冲是有效的。这个值也可以在标准文本找到。功率Pt是一个雷达脉冲峰值功率。平均功率Pav是一个很好的探测雷达目标能力措施，所以有时到雷达使用Pt=Pav/fp，fp是其中的脉冲雷达重复频率方程以及是脉冲持续时间。地球的表面和地球
33、大气可显着影响电磁波的传播和变化的范围和雷达能力。在雷达方程中，这些传播效应是由在雷达方程分子F 4的因素，如在第26章讨论。上述代入方程的雷达我们可以简单的形式 在上述公式，假定在其推导了B1，这是普遍适用于雷达。因素Ls（大于1），称为系统的损失，若代入以考虑到损失可以发生在一个雷达许多方面。这一损失的因素可能相当大。如果系统的损失将被忽略，它可能导致的估计范围非常大的错误，在雷达方程预测。（损失从10分贝到20分贝，当所有的雷达系统损失的因素考虑在内可就是不一样了。）方程1.5适用于雷达的观察目标到获得n个脉冲。更根本的说它适用于在一个雷达对目标的时间等于n /fp。例子是一个跟踪雷达连
34、续观察一个目标的时间是to。然而这个等式需要修改的监视雷达的观察角度与重新时间ts 。（空中交通可能有一个重新从第4至12时管制雷达），因此监视雷达的额外限制，它必须包括在某一时间ts角量。重提时间ts保持是等于为（/o），其中to=n /fp和o，该天线（立体角度）固体波束宽度，大约是有关天线增益G由G=4/o。因此，n /fp在Eq.1.5替代它的是等于4ts/G，该监视雷达方程求得 该雷达设计师在ts或再扫描时间的角度范围，这是由工作的雷达确定后来控制。该雷达散射截面也由雷达来确定。如果需要大范围的监视雷达，雷达必须有该PavAe积的值。为此，一个监视雷达能力的常用指标是它的功率孔径积。
35、请注意，雷达频率没有出现明确的监视雷达方程。但是在频率的选择将暗含在其他方面。正如监控雷达方程不同于常规雷达方程。 1.5式或1.2式是简单的雷达方程，雷达每一个特定的应用程序一般要采用雷达方程适合特定的应用程序。当从陆，海，或天气的雷达回波杂波大于接收器的噪声，雷达方程进行修改归因于被检测到而不是限制接收机噪声。它可能会发生一个雷达探测能力可能是有限或其覆盖一些地区的混乱，或被接收在其他地区的噪音限制。这会导致两种不同的雷达特性对噪声进行了优化设计和其它优化杂波设计。不同类型的雷达方程时当雷达能力被敌对干扰噪声限制不同类型的雷达方程时通常也要设计。1.5雷达频率段名称表它并不总是方便使用的确
36、切数字频率范围在一个特定类型的雷达操作。由于许多军用雷达，准确的工作频率范围的雷达通常没有透露。因此，使用字母指定雷达工作频段非常有帮助。在IEEE（电气与电子工程师协会）正式规范了雷达波段命名，如表1.1概括。看下图。国际电信联盟（国际电联）的分配的无线电（雷达）电磁频谱使用的特定部分在第三栏适用于国际电联第2区，包括显示北美和南美。略有差异发生在其他两个国际电联地区。因此，一个L波段雷达只能运行频率范围内，从1215兆赫到1400兆赫，即使在这个范围内，可能有限制。国际电联的表示限制他们一些乐队的使用，例如，与4.2和4.4 GHz频段预留（有少数例外）的机载雷达高度设计。目前没有正式的国
37、际电信联盟在高频波段雷达的分配，但大多数高频电磁雷达与其他服务共享频率。该信波段的毫米波雷达名称是毫米，有几个频率分配给本地区的雷达波段，但他们没有被列在这里。虽然官方国际电联毫米波介绍，从30至300 GHz，实际上就是， 表1.1 IEEE标准的雷达名称频带表频带名称 频率特定范围 第2区国际电信联盟频率分配特定频率范围 在Ka波段雷达技术是比对技术的W频技术非常的接近微波频率。毫米波雷达的频率通常被认为那些谁在这一领域的工作有一个下界40千兆赫，而不是“规定”降低30千兆赫的约束在技术方面的重大差别，应用识别百分比是毫米波雷达特征。微波都没有界定这个标准，但这个词一般适用于雷达，从超高频
38、的Ka波段操作。理由是这些字母名称非雷达工程师确认是不容易，他们最初选择来形容雷达在第二次世界大战中使用的频段。保密是重要的，当时选择这样指定不同的波段且难以猜测的它们采用的频率。但是谁解决这些雷达很少有雷达波段发信息的使用问题。另一频带已被用于描述电磁频谱，但他们并不适合雷达绝不可用于雷达。其中一个指定使用的A，B，C等，原本设计进行电子对抗演习。 IEEE标准前面提到的国家，这些“不符合雷达的做法不得用来形容雷达频段。”因此，可能是D-波段干扰器，但从未有D -波段雷达。1.6 影响雷达频率工作频带雷达可工作在高达2 MHz的低频率（略高于AM广播频段）和几百兆赫高（毫米波地区）。更常见的
39、雷达频率可从约5 MHz至超过95千兆赫。这是一个很大的频率范围所以它应该可以预期。雷达技术能力和应用将差别很大的频率范围在其中视一个雷达操作而定。在特定频率波段雷达通常具有不同的功能和比其他频段雷达特征。一般来说，大范围更容易在较低频率实现的，因为它更容易获得高功率发射机和在较低的频率对大型天线。另一方面，在雷达频率更高更容易实现准确的测量范围和位置因为更高的频率提供更大的带宽（决定范围精度和距离分辨率）以及一个给定的物理尺寸天线的窄波束天线（决定角精度和角分辨率）。在下面的应用过程通常发现在不同的雷达波段进行了简要说明。然而相邻带的差异在实际中很少钝化，并在相邻频段重叠的特点是可能的。高频
40、（3至30兆赫）。在高频波段雷达的主要用途（第20章）是在远距离探测目标（名义上超过2000海里）通过利用高的电离层折射的是高频能量在地球表面的优势。业余无线电将此称为短波传播和使用它来长距离通信。这种高频雷达的目标可能是飞机，舰艇，导弹和弹道导弹，以及从海面本身提供了有关方向和风速资料，推动海洋回波。甚高频（30至300兆赫）。在20世纪30年代开始发展的雷达，雷达在此频段的频率，因为这代表了无线电技术在当时的前沿。这是一个远程空中监视，或弹道导弹的探测具有良好的频率。在这些频率反射系数从地球表面散射可能非常大，特别是在水中它们之间的直接信号和表面性的结构干扰反射信号可以大幅度增加的甚高频雷
41、达探测范围。有时候这种效果几乎可以成倍的增加VHF的范围。但是当有结构的干扰增加了范围可以有破坏性的干扰，范围由于在海拔平面降低了深空天线模式范围。同样破坏性的干扰导致较差的低空覆盖。在杂波的运动目标检测是一种更好的频率较低时雷达采用的多普勒频移的优势。因为多普勒模糊（造成盲区速度）的速度远远在低频少。甚高频雷达是无关雨的回波。但他们会受到多一次从流星电离和极光回声。飞机的雷达散射在VHF一节，这通常比在更高的频率雷达散射截面大。甚高频雷达常常成本较低比较相同的范围性能工作在更高的频率雷达。虽然有对于远程监控雷达，甚高频有许多吸引人的优点但也有一些严重的局限性。在海拔和恶劣低空覆盖深空已经提到
42、。分配在甚高频雷达可用的频谱宽度小距离分辨率通常很差。该天线定向带宽通常较广泛的微波频率，所以不存在分辨率低和角度的准确性。在VHF频段拥挤，如电视和FM广播重要的民事服务，从而进一步降低了频谱空间雷达可用性。外部噪声水平可以进入雷达天线是更高的频率比在微波用于甚高频。在VHF比微波频率也许在VHF雷达经营行政限制是取得这些拥挤的频率适合的频谱空间的困难。它的局限性尽管如此，甚高频空中监控雷达广泛利用因为苏联是一个大国，而且成本较低的甚高频雷达使他们提供在该国大片空中监视有吸引力。据说他们制作了大量的一些非常大的规模和范围广甚高频空监控雷达且大多数很容易运输。有趣的是机载甚高频拦截雷达被广泛使
43、用在第二次世界大战中的德国。例如，列支特士SN-2机载雷达运营的约60个不同的模式以超过100兆赫。在这样的频率雷达并没有受到所谓的对策条件（也称为窗口）。超高频（300至1000兆赫）。对在VHF雷达地区活动的许多特点也适用于一些在超高频的程度。超高频是一种机载动目标显示（AMTI）在机载预警雷达（简称AEW）雷达，如第3章讨论了良好的频率。这也是一个为检测远程雷达的运作良好的频率和卫星和弹道导弹跟踪。在这个区间的上半部分都可以发现有远程舰载空中监视雷达和雷达（称为风廓线仪）测量的速度和风向。探地雷达（GPR），在第21章讨论的是一个所谓的超宽带（UWB）雷达的例子。其广泛的信号带宽有时涵盖
44、了高频和超高频波段。这种雷达的信号带宽可扩展，例如由50至500 MHz。宽阔的带宽是需要的以便获得良好的距离分辨率。较低的频率需要允许进入地面雷达能量传播。（即便如此，通过典型的土壤传播的损失是如此之高，一个简单的移动雷达的范围可能只有数米。）这样的范围是寻找埋电缆和电力管线以及适合对象。如果雷达是看到表面上设目标，但在表面同样的频率还需要有探地雷达。L波段（1.0至2.0千兆赫）。这是长期运行范围（超出200海里的首选频率波段）空中监视雷达。该航路监视雷达（ARSR）远距离空中使用的交通管制是一个很好的例子。正如一位频率的上升，雨天效果的影响开始变得重要，因此雷达设计者可能担心减少L在雨天
45、对更高的频率的影响。这些频段也被吸引卫星和对洲际弹道导弹防御远程探测。S波段（2.0至4.0千兆赫）。机场监视雷达系统（ASR），可以监测范围内的机场地区空中交通是S波段。它的范围通常是50到60海里。如果一个3D雷达被使用（一个确定的范围，方位角和仰角），它可以实现在S波段。据说以前的远程监视可更好地执行在低频和目标位置的精确测量是在高频率地进行。如果只有在单个频段单雷达操作也可以使用则S波段是一个很好的应用。它有时也可以接受的作为一雷达执行两种功能选择C波段。在空中预警机空中监视雷达也于S波段运作。通常大多数雷达应用的最佳运作的特定频段在该雷达的性能最佳。然而，在机载空中例子监视雷达，预警
46、发现S波段和美国海军的E2类在用超高频机载预警雷达。在这样一个不同的频率，尽管有人说这两个雷达具有相当的性能。（这是一种每次例外地申请最佳的频带。)新一代天气雷达工作在S波段。这是一个良好的气象观测频率，因为较低的频率会产生由弱得多雷达回波信号（因为雨雷达回波变化作为第四权力的频率）和更高的频率会产生信号的衰减，因为它通过雨水传播也不会允许有降雨率的精确测量。有在较高频率天气雷达，但这些通常是短于新一代天气雷达范围，可能是一个更具体的天气比新一代天气雷达提供准确的气象雷达测量应用中使用。C波段（4.0至8.0千兆赫）。这个波段在于S波段和X波段并且在性能两者之间。通常，S或X波段可能是可取的C
47、波段的使用，虽然已经在过去的C波段重要的应用。X波段（8?12.0千兆赫）。这是军事上的应用比较受欢迎的雷达波段。它广泛应用于军事机载雷达，以便执行拦截战斗机的作用及攻击（对地面目标），在第5章讨论这，SAR和ISAR成像雷达也广泛使用。 X波段是一个适合民间海上雷达频率，机载气象预警雷达，机载多普勒导航雷达，警察的速度表，导弹制导系统，有时在X波段。在X波段雷达是一种方便，并因此一般大小应用的兴趣，在流动性和重量轻，很长范围并不是一个很重要地要求。在频率可在X波段比较广泛，并能够获得在这一带比较小天线缩小波束是高清晰度应用的重要因素。由于X波段高频，雨有时是一个严重的因素在减少X性能波段系统
48、。Ku，K，和Ka波段（12.0至40千兆赫）。至于到更高的雷达频率，天线的物理尺寸减少，而在一般情况下更难以产生大的发射功率。因此在上述的X波段雷达的频率范围的性能一般不超过的X波段的。军用机载雷达被发现在Ku波段以及在X波段。这些频段是有吸引力的较小的雷达要一个不要求远程应用程序。机场表面检测设备（ASDE）一般认为在主要机场已在Ku波段，主要是因为它优于X波段的条件。关于控制塔的顶部在原来的K波段吸收线在22.2千兆赫这会导致衰减，可在一些应用中有严重问题吸收线。这是发现后发展的K波段雷达在第二次世界大战期间后来开始实施。所以无论是Ku和Ka波段从雨水回波可以限制在这些频率的雷达能力。毫米波雷达。尽管这一地区的频率在很大程度上是在毫米波雷达大多数兴趣，都在94千兆赫附