雷达手册第三版（中文）第一章：雷达概论

雷达是一种利用电磁波探测目标的传感器，广泛应用于军事、民用航空、气象、航海等领域。雷达的基本工作原理包括以下几个步骤：雷达通过天线发射电磁波；随后，这些电磁波在空间中传播，并被远处的目标反射；反射回来的波被雷达天线接收；接收的信号经过放大和处理后，可用于判断目标的存在、位置以及可能的其他信息。 雷达辐射的常用波形是窄脉冲，如用于探测飞机的雷达可能发射持续1微秒的脉冲，脉冲间隔为1毫秒，脉冲重复频率达到1kHz。雷达发射机的峰值功率可达兆瓦级，而平均功率则较低，例如1千瓦。雷达的工作频率通常位于微波频段，如2.7~2.9GHz的E频段，其对应波长约为10厘米。雷达的探测距离依赖于发射功率、目标性质和接收机灵敏度。举例来说，某雷达能探测到50~60海里以外的飞机。雷达接收到的回波功率极低，假设典型的回波信号功率为10^-13瓦，而发射功率为10^6瓦，则目标回波信号与发射信号的功率比为10^-19，或比值为-190分贝，这显示了接收信号与发射信号之间的巨大差异。 雷达目标种类繁多，包括飞机、舰船、导弹、人、鸟、昆虫、降雨、空气湍流、电离层、地表特征、海洋、冰层、浮标、地下特征、流星、极光、宇宙飞船和行星等。通过分析距离随时间的变化率或回波的多普勒频移，雷达可以确定目标的相对速度。连续测量动目标的位置还可以用来推断目标的绝对速度和运动方向，并预测其未来位置。 微波是使用波导作为传输线、腔体或分布式电路作为谐振电路的频率范围，其雷达工作频率一般从400MHz到约40GHz。雷达中的距离通常表示为目标与雷达之间的距离。雷达系统的子系统包括发射机、接收机、天线和信号处理器。发射机产生适合雷达任务的波形，其平均功率从毫瓦到兆瓦不等。短脉冲波形使一部天线可以在时间共享的基础上用于发射和接收。 天线用于向空间辐射发射能量并在接收时收集回波能量。天线通常是定向的，将能量辐射至窄波束中以聚集功率并确定目标方向。在接收时，天线需具备较大面积以便收集微弱的回波信号。天线还可以作为空间滤波器提供角度分辨能力。接收机将微弱的回波信号放大至可检测水平，其内部噪声应尽量低，因为噪声是限制雷达可靠检测的关键因素。在接收机的中频部分，信号处理器负责从不必要信号中分离出有用的信号部分，以最大化输出信噪比。 接收机的动态范围定义为接收机可以以某些规定性能工作的最大和最小输入功率电平的比。它通常以分贝表示，并受到接收机第一级噪声限制。接收机必须具备足够大的动态范围以避免环境回波（杂波）导致接收机饱和，影响对目标的检测。信号处理器通过一系列信号处理步骤，如匹配滤波、阈值判决等，提取目标信号，为后续的目标识别和跟踪打下基础。 雷达手册第三版第一章通过对雷达原理的系统介绍，为读者提供了一个关于雷达技术和应用的全面概览。它不仅仅为初次接触雷达的读者提供了学习的起点，也为熟悉雷达的读者提供了复习和巩固知识的机会。