雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論

前言

　　自1980年本書(shū)第二版出版以來(lái)，雷達(dá)技術(shù)及其應(yīng)用持續(xù)發(fā)展。自那時(shí)起出現(xiàn)了許多新的雷達(dá)系統(tǒng)：　　·增強(qiáng)型氣象雷達(dá)（Nexrad終端多普勒氣象雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)、TRMM衛(wèi)星氣象雷達(dá)和機(jī)載風(fēng)切變檢測(cè)雷達(dá)）　　·行星探索雷達(dá)（用于探索金星的麥哲倫雷達(dá)；用于探索提坦，即土星的一個(gè)行星的卡西尼雷達(dá)）　　·干涉型合成孔徑雷達(dá)，用于場(chǎng)景的三維成像和對(duì)慢速運(yùn)動(dòng)表面目標(biāo)的檢測(cè)　　·逆合成孔徑雷達(dá)，ISAR（用于艦船識(shí)別的APS-137）　　·地面穿透雷達(dá)　　·相控陣?yán)走_(dá)的批量生產(chǎn)（“愛(ài)國(guó)者”、“宙斯盾”、“鋪路爪”和B-1B轟炸機(jī)雷達(dá)）　　·有源孔徑相控陣?yán)走_(dá)　　·彈道導(dǎo)彈防御雷達(dá)（地基雷達(dá)GBR和“箭”式導(dǎo)彈防御系統(tǒng)）　　·高頻超視距雷達(dá)（ROTHR和Jindalee）　　·戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視（JSTARS）雷達(dá)　　·用于環(huán)境遙感的雷達(dá)　　·改進(jìn)的空中交通管制雷達(dá)　　·具有復(fù)雜多普勒處理的新型多功能軍用戰(zhàn)斗機(jī)／攻擊機(jī)機(jī)載雷達(dá)　　此外，在利用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理和雷達(dá)控制方面已經(jīng)取得廣泛進(jìn)展；利用多普勒現(xiàn)象對(duì)嚴(yán)重雜波環(huán)境中小運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)取得顯著改善；對(duì)來(lái)自地面和海面的雷達(dá)回波特性有了更好的理解；檢測(cè)決策和信息提取實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化；目標(biāo)識(shí)別；固態(tài)發(fā)射機(jī)及功率電子管的進(jìn)展；無(wú)人值守高可靠雷達(dá)系統(tǒng)的研制。而且，由于隱形（低橫截面積目標(biāo)）、低空／高空高速攻擊機(jī)的發(fā)展，以及電子戰(zhàn)技術(shù)能力的提高，都推動(dòng)著軍用雷達(dá)進(jìn)行重大改進(jìn)。　　《雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論》第三版和先前兩版一樣，是以介紹雷達(dá)和雷達(dá)系統(tǒng)各方面基本原理的一學(xué)年研究生教材為基礎(chǔ)的。本書(shū)可用于自學(xué)，也適合于從事雷達(dá)及有關(guān)系統(tǒng)的研制、采購(gòu)、制造和應(yīng)用各領(lǐng)域的工程師和管理人員參考。　　對(duì)大多數(shù)工學(xué)院的課程目錄的查閱表明，與系統(tǒng)有關(guān)的課程很少，而正是有了系統(tǒng)，才有電子工程的存在。工程的核心就是設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)某些有用的功能。雷達(dá)是電子工程系統(tǒng)的一個(gè)典型的例子，它利用了被電子工程師們實(shí)際應(yīng)用的許多專(zhuān)業(yè)技術(shù)，包括信號(hào)處理、數(shù)據(jù)處理、波形設(shè)計(jì)、電磁散射、檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)、信息提取、天線、傳播、發(fā)射機(jī)和接收機(jī)等。由于這些專(zhuān)題對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生影響，因此，是本文中對(duì)雷達(dá)討論的一部分內(nèi)容。有些只是一帶而過(guò)，對(duì)另一些則作比較詳細(xì)的討論?！　”緯?shū)還包括一些關(guān)于雷達(dá)的專(zhuān)門(mén)內(nèi)容：對(duì)雷達(dá)基本了解所必需的并可作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具的距離方程；在動(dòng)目標(biāo)顯示（MTI）雷達(dá)和脈沖多普勒雷達(dá)中一樣，都是利用多普勒頻移將運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波從接收到的靜止（雜波）環(huán)境回波中區(qū)分開(kāi)來(lái)。

內(nèi)容概要

《雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論》(第三版)共分11章，主要內(nèi)容包括雷達(dá)基本原理和方程，現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)體制，動(dòng)目標(biāo)指示和多普勒雷達(dá)技術(shù)、跟蹤雷達(dá)技術(shù)，對(duì)噪聲中信號(hào)檢測(cè)技術(shù)、雷達(dá)信號(hào)的信息提取技術(shù)、雷達(dá)雜波特性、雷達(dá)波傳播特點(diǎn)等，并詳細(xì)介紹了雷達(dá)天線、雷達(dá)發(fā)射機(jī)和雷達(dá)接收機(jī)等分系統(tǒng)技術(shù)。    本書(shū)系統(tǒng)覆蓋了現(xiàn)代雷達(dá)的理論與技術(shù)，內(nèi)容系統(tǒng)、完整。每章后都附有作業(yè)和習(xí)題及大量參考文獻(xiàn)，便于讀者進(jìn)一步思考、學(xué)習(xí)和研究。    本書(shū)可作為高等院校電子工程專(zhuān)業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生參考教材，也可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)人員參考用書(shū)。

作者簡(jiǎn)介

Skolnik博士 美國(guó)國(guó)家工程學(xué)院院士，IEEE會(huì)士。擔(dān)任美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室雷達(dá)分部負(fù)責(zé)人已有30余年，第一個(gè)在雷達(dá)技術(shù)與應(yīng)用方面獲得IEEE Dennis J．Picard獎(jiǎng)?wù)拢煌瑫r(shí)是IEEE Harry鉆石獎(jiǎng)，Johns Hopkins大學(xué)著名男畢業(yè)生獎(jiǎng)，以及美國(guó)海軍著名文官服務(wù)獎(jiǎng)的獲得者。Skolnik博士曾

書(shū)籍目錄

第1章 雷達(dá)簡(jiǎn)介   1.1 基本雷達(dá)   1.2 雷達(dá)方程的簡(jiǎn)單形式   1.3 雷達(dá)框圖   1.4 雷達(dá)頻率   1.5 雷達(dá)的應(yīng)用   1.6 雷達(dá)的起源   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第2章 雷達(dá)方程   2.1 引言   2.2 噪聲中信號(hào)的檢測(cè)   2.3 接收機(jī)噪聲和信-噪比   2.4 概率密度函數(shù)   2.5 檢測(cè)和虛警概率   2.6 雷達(dá)脈沖的積累   2.7 目標(biāo)雷達(dá)橫截面積   2.8 雷達(dá)橫截面積的起伏   2.9 發(fā)射機(jī)功率   2.10 脈沖重復(fù)頻率   2.11 天線參數(shù)   2.12 系統(tǒng)損耗   2.13 其他有關(guān)雷達(dá)方程的考慮   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第3章 MTI雷達(dá)和脈沖多普勒雷達(dá)   3.1 引言   3.2 延遲線對(duì)消器   3.3 參差脈沖重復(fù)頻率   3.4 多普勒濾波器組   3.5 數(shù)字MTI處理   3.6 運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)器   3.7 MTI性能的限制   3.8 運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的MTI（AMTI）   3.9 脈沖多普勒雷達(dá)   3.10 其他的多普勒雷達(dá)   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第4章 跟蹤雷達(dá)   4.1 用雷達(dá)跟蹤   4.2 單脈沖跟蹤   4.3 圓錐掃描和順序波束轉(zhuǎn)換   4.4 跟蹤精度的限制   4.5 低角跟蹤   4.6 距離跟蹤   4.7 其他有關(guān)跟蹤雷達(dá)的專(zhuān)題   4.8 跟蹤雷達(dá)的比較   4.9 監(jiān)視雷達(dá)自動(dòng)跟蹤   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第5章 噪聲中的信號(hào)檢測(cè)   5.1 引言   5.2 匹配濾波器接收機(jī)   5.3 檢測(cè)準(zhǔn)則   5.4 檢波器   5.5 自動(dòng)檢測(cè)   5.6 積累器   5.7 恒虛警率（CFAR）接收機(jī)   5.8 雷達(dá)操作員   5.9 信號(hào)管理   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第6章 雷達(dá)信號(hào)的信息   6.1 引言   6.2 基本雷達(dá)測(cè)量   6.3 雷達(dá)測(cè)量的理論精度   6.4 模糊圖   6.5 脈沖壓縮   6.6 目標(biāo)識(shí)別   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第7章 雷達(dá)雜波   7.1 雷達(dá)雜波介紹   7.2 表面雜波雷達(dá)方程   7.3 地雜波   7.4 海雜波   7.5 表面雜波的統(tǒng)計(jì)模型   7.6 氣象雜波   7.7 大氣回波的其他來(lái)源   7.8 雜波中目標(biāo)的檢測(cè)   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第8章 雷達(dá)波的傳播   8.1 引言   8.2 平坦地面的前向散射   8.3 球形地球表面的散射   8.4 大氣折射——標(biāo)準(zhǔn)傳播   8.5 非標(biāo)準(zhǔn)傳播   8.6 繞射   8.7 大氣衰減   8.8 環(huán)境噪聲或外部噪聲   8.9 其他的傳播影響   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第9章 雷達(dá)天線   9.1 雷達(dá)天線的功能   9.2 天線參數(shù)   9.3 天線輻射方向圖和孔徑照射   9.4 反射面天線   9.5 電子掃描相控陣天線   9.6 移相器   9.7 頻率掃描陣列   9.8 相控陣的輻射器   9.9 用于相控陣的結(jié)構(gòu)   9.10 機(jī)械掃描平面陣列天線   9.11 方向圖綜合   9.12 誤差對(duì)方向圖的影響   9.13 低副瓣天線   9.14 相控陣?yán)走_(dá)的成本   9.15 關(guān)于相控陣天線的其他論題   9.16 相控陣?yán)走_(dá)系統(tǒng)結(jié)論   9.17 關(guān)于天線的其他論題   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第10章 雷達(dá)發(fā)射機(jī)   10.1 引言   10.2 線性束功率管   10.3 固態(tài)射頻功率源   10.4 磁控管   10.5 正交場(chǎng)放大器   10.6 其他射頻功率源   10.7 雷達(dá)發(fā)射機(jī)的其他方面   參考文獻(xiàn)   習(xí)題 第11章 雷達(dá)接收機(jī)   11.1 引言   11.2 接收機(jī)噪聲系數(shù)   11.3 超外差接收機(jī)   11.4 收發(fā)開(kāi)關(guān)和接收機(jī)保護(hù)器   11.5 雷達(dá)顯示器   參考文獻(xiàn)   習(xí)題

章節(jié)摘錄

　　在接收機(jī)輸出端要做出目標(biāo)是否存在的決策。決策是以接收機(jī)的輸出幅度為基礎(chǔ)的。如果輸出足夠大，超過(guò)預(yù)定的一個(gè)門(mén)限，則決策為有目標(biāo)出現(xiàn)。如果它沒(méi)有超過(guò)門(mén)限，則假設(shè)只有噪聲存在。門(mén)限電平設(shè)定得使由于噪聲超過(guò)門(mén)限（在沒(méi)有信號(hào)的情況下）而產(chǎn)生的虛警率低于允許的某一規(guī)定值。如果噪聲保持恒定，就是說(shuō)當(dāng)接收機(jī)噪聲占優(yōu)勢(shì)時(shí)，沒(méi)有什么問(wèn)題。另一方面，如果噪聲是從外部進(jìn)入雷達(dá)的（如無(wú)意干擾或故意噪聲干擾），或者雜波回波（來(lái)自自然環(huán)境）比接收機(jī)噪聲大，則必須自適應(yīng)地改變門(mén)限以保持虛警率為恒定值。這可由恒虛警率（CFAR）接收機(jī)實(shí)現(xiàn)（5.7節(jié)）。　　雷達(dá)通常從一個(gè)目標(biāo)接收很多回波脈沖。在檢測(cè)決策做出以前將這些脈沖加在一起以獲得較大信一噪比的過(guò)程叫“積累”。積累器通常可在接收機(jī)的視頻部分看到?！　⌒盘?hào)處理機(jī)是雷達(dá)的一部分。其功能是使所想要的回波信號(hào)通過(guò)，抑制不想要的信號(hào)、噪聲或雜波。在接收機(jī)中，信號(hào)處理機(jī)位于作出檢測(cè)決策以前的部分。前面提到的匹配濾波器是信號(hào)處理機(jī)的一個(gè)例子。另一個(gè)例子是將所想要的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)（其回波由于多普勒效應(yīng)而有頻移）從不想要的靜止雜波回波中分隔開(kāi)來(lái)的多普勒濾波器。　　有些雷達(dá)在將信息顯示給操作員以前對(duì)所檢測(cè)到的目標(biāo)信號(hào)在數(shù)據(jù)處理機(jī)中作進(jìn)一步處理。自動(dòng)跟蹤器就是一例，它利用在一段時(shí)間上所測(cè)到的目標(biāo)位置來(lái)建立目標(biāo)的航跡（或路徑）。大多數(shù)現(xiàn)代對(duì)空監(jiān)視雷達(dá)和一些地面監(jiān)視雷達(dá)輸出目標(biāo)航跡而不是只顯示出檢測(cè)。數(shù)據(jù)處理機(jī)之后，或者在沒(méi)有數(shù)據(jù)處理機(jī)時(shí)的決策功能以后，雷達(dá)數(shù)據(jù)將顯示給操作員或用于計(jì)算機(jī)或其他自動(dòng)裝置作進(jìn)一步處理?！　⌒盘?hào)處理機(jī)和數(shù)據(jù)處理機(jī)通常用數(shù)字技術(shù)而不是模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，模／數(shù)（A／D）變換器和數(shù)字存儲(chǔ)器在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中是重要的。在以往的一些復(fù)雜的雷達(dá)中，信號(hào)處理機(jī)和數(shù)據(jù)處理機(jī)很大，比發(fā)射機(jī)耗電更多，并且是決定雷達(dá)系統(tǒng)總可靠性的一個(gè)重要因素，但這并不是在所有情況下都如此?！　”O(jiān)視雷達(dá)的典型雷達(dá)顯示器是PPI，或“平面位置顯示器”（全稱(chēng)很少用）。例子示于圖1.5中。PPI以極坐標(biāo)即方位和距離來(lái)表示目標(biāo)的位置。以往的PPI是用調(diào)制亮度的陰極射線管（CRT）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電子束從管子中心向外（距離坐標(biāo)）掃描時(shí)，接收機(jī)輸出幅度對(duì)電子束亮度（稱(chēng)為CRT的z軸）進(jìn)行調(diào)制（通／斷）。電子束掃描與天線波束指向在角度上同步旋轉(zhuǎn)。B型顯示器與PPI相類(lèi)似，它利用直角坐標(biāo)格式而不是極坐標(biāo)格式來(lái)顯示距離與角度的關(guān)系。PPI和B型顯示器的動(dòng)態(tài)范圍都有限，因?yàn)樗鼈兌际橇炼日{(diào)制的。A型顯示器有時(shí)用于特殊目的。它是一種調(diào)幅直角坐標(biāo)顯示器，將接收機(jī)輸出顯示在y軸上，距離（或時(shí)延）顯示在.z軸上（見(jiàn)圖7.21）。與作為監(jiān)視雷達(dá)的顯示器相比，它更適用于跟蹤雷達(dá)或連續(xù)觀察。

編輯推薦

　　《雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第3版）》完全覆蓋雷達(dá)系統(tǒng)與技術(shù)的基本理論，既適用于高校學(xué)生，也適用于從事科研的工程師?！独走_(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第3版）》是Skoinik博士講授多年的雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論研究生教材，也是Skoinik博士作為雷達(dá)工程師長(zhǎng)期科研經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)?！独走_(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第3版）》適合于對(duì)雷達(dá)感興趣的或涉足雷達(dá)領(lǐng)域的任何讀者?！　　独走_(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論》第三版進(jìn)行了全面修訂。內(nèi)容包括近年來(lái)雷達(dá)技術(shù)的諸多進(jìn)展，以及雷達(dá)基本理論的補(bǔ)充等。內(nèi)容簡(jiǎn)明清晰，易于理解。與前面兩版普及性雷達(dá)書(shū)籍一樣，《雷達(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第3版）》所介紹的作為電子工程系統(tǒng)的雷達(dá)不僅可用于軍事，也可大量應(yīng)用于民用?！　　独走_(dá)系統(tǒng)導(dǎo)論（第3版）》主要特點(diǎn)：　　每章后附有大量習(xí)題。　　增加和更新數(shù)字化技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤、多普勒技術(shù)、機(jī)載雷達(dá)和目標(biāo)識(shí)別等主題內(nèi)容。　　所有章節(jié)根據(jù)作者教學(xué)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了重組。

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