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2023-10-31
FEKO仿真原理与雷达工程应用：雷达参数和定义简介
【摘要】：图1-2 雷达工作原理示意图图1-3 雷达功能框图雷达主要战术参数和定义介绍如下：1）探测空域。指在同一个方位上，能够区分两个在距离上比较靠近目标T1和T2的最小距离ΔR，，其中τ为雷达发射脉冲宽度。指雷达在电子战环境中采取各种对抗措施后，雷达生存或自卫距离改善的能力。当Pr=Simin时，雷达发现目标的最大探测距离Rmax。当Pr＜Simin时，雷达不能检测到目标。用信噪比表示雷达方程：因为。
雷达是集中了现代电子科学技术各种成就的高科技系统，现在已经广泛应用于地面（含车载）、舰载、机载和弹载方面，执行着各种军事任务和民用任务。近年来，雷达应用已经向外层空间发展，出现了面向卫星载、航天飞机载、宇宙飞船载等应用的空间基雷达，建立比地面预警雷达、机载预警雷达和超视距预警雷达更优越的星载预警监视雷达。同时，雷达也在向空间相反方向发展，出现了各种探地雷达，它已经应用于探雷、资源勘探、地下构造“窥探”、地下危险物品侦察以及探月等方面。另外，在民用各部门，如气象与天文、遥感遥测、船只导航、直升机、汽车防撞、交通管制等领域，雷达的应用也越来越广泛。典型雷达应用场景如图1-1所示。
图1-1 典型雷达应用场景
雷达（Radar）是“Radio Detection and Ranging”缩写的音译，是一种通过发射电磁波和接收目标回波，对目标进行探测和测定目标信息（距离、距离变化率或径向速度、方位、高度等）的设备，其工作原理与功能框图如图1-2和图1-3所示。
图1-2 雷达工作原理示意图
图1-3 雷达功能框图
雷达主要战术参数和定义介绍如下：
1）探测空域。指雷达能够以一定的检测概率和虚警概率、一定的目标起伏模型和一定的目标雷达截面积探测到目标的空间。它是由雷达最大探测距离、最小探测距离、方位扫描角、俯仰扫描角所构成的空间。
2）目标参数测量。目标参数包括目标距离、方位角、俯仰角（或高度）、速度、批次、机型和敌我识别等，精确地测量目标的空间坐标是雷达的主要任务。
3）分辨力。雷达分辨力是指雷达能分辨空间两个靠近目标的能力。
①距离分辨力。指在同一个方位上，能够区分两个在距离上比较靠近目标T1和T2的最小距离ΔR，
，其中τ为雷达发射脉冲宽度。示意图如图1-4a所示。
②方位/俯仰角分辨力。指在同一距离上，能够区分两个在方位/俯仰上比较靠近目标T1和T2的最小角度Δθ，Δθ是雷达天线半功率点波束角。示意图如图1-4b所示。
图1-4 分辨力
a)距离分辨力示意图 b)方位/俯仰角分辨力示意图
注：Δθ方位=θ方位0.5，Δθ俯仰=θ俯仰0.5
4）雷达抗干扰能力。指雷达在电子战环境中采取各种对抗措施后，雷达生存或自卫距离改善的能力。
雷达的主要技术参数和定义介绍如下：
1）雷达工作频率——f0。(www.chuimin.cn)
2）雷达发射脉冲功率——Pt。
3）脉冲信号参数。雷达不模糊的最大测量距离是Rmax=0.5c(0.8Tr)，其中c是光速，Tr是发射脉冲的重复周期。
4）雷达天线参数。天线形式包括线天线、面天线、平板裂缝天线、阵列天线等。
①反射面/阵面尺寸。
②主波束增益G。
③第一副瓣电平和平均副瓣电平。
④天线波束形状、主波束宽度θ方位0.5和θ俯仰0.5等。
5）接收机灵敏度。指雷达以一定的检测概率和虚警概率所能探测到目标的最小回波信号功率，即Pmin=kT0BnFn(S/N0)min。式中，k是玻耳兹曼常数；T0为等效噪声温度；Bn为等效噪声带宽；Fn为噪声系数；(S/N0)min为能够探测到目标的最小信噪比。
6）雷达抗干扰技术等。
雷达距离方程，对于单基地雷达收发共用天线
。式中，Pt为发射机发射功率；G为收发天线增益；λ为雷达工作波长；σ为目标雷达散射截面积；R为雷达与目标间距。
根据接收机信号检测理论：
当Pr＞Simin时，雷达才能可靠地检测到目标。
当Pr=Simin时，雷达发现目标的最大探测距离Rmax。
当Pr＜Simin时，雷达不能检测到目标。
所以
，其中
。
用信噪比表示雷达方程：
因为
。
所以
。
由方程可以得出：最大探测距离Rmax与发射机输出脉冲功率的四次方根成正比，与接收机灵敏度（Simin）的四次方根成反比，与天线增益或有效接收面积的平方根成正比，与目标雷达散射截面积的四次方根成正比，与接收机的噪声系数以及显示器的识别系数的四次方根成反比。
不难想象，与雷达相关的应用包含了天线与天线罩、雷达的隐身/反隐身、电波传播等。
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