满满干货！最简雷达距离方程与应用

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目标

• 计算脉冲雷达系统的距离。

• 计算并解释最小距离、无模糊作用距离和范围分辨率

• 概述了雷达测距方程的简化推导

• 使用简化的雷达距离方程求解雷达最大作用距离。

脉冲雷达测距基本原理

距离计算

• 最小距离：雷达能够探测目标的最小距离。

• 最大无模糊距离：雷达能够检测和显示的最大无模糊作用距离，指的是目标回波在下一个脉冲发射前返回雷达的最长传输时间对应的距离。

• 距离分辨率：指在相同距离上能够分辨的两个目标之间的最小距离，对应产生两个单独的雷达回波，对应脉冲宽度的。

简化版雷达距离方程

功率输出

假设天线向全向辐射功率，则在距离R上的功率密度就是功率与半径为R的球面积之比。

有效天线孔径

Ae表示天线的真实性能，A表示天线的真实孔径，一般而言A要大于Ae，ρ表示天线的效率。

方向增益

• 天线增益-天线在特定方向上集中能量的能力。

• 方向增益-描述天线波束模式（方向性）；波束聚焦的程度。

功率增益

功率增益-也被简单地称为增益；与天线损耗和效率有关的功率输出；可以以一个单位减去数字或分贝的形式给出。

增益示例

在9.8GHz下运行的AN/APS-116（S-3雷达）的增益是多少？天线宽1.07米，高0.61米，效率估计为77%。

求解增益

雷达目标截面积

反射

目标将雷达波能量返回至接收机的有效面积称为雷达截面积。它是这目标在雷达眼中的大小。

回波信号

回波信号如发射信号一样由目标返回至发射机。

天线接收

只有一小部分回波信号被雷达天线接收，雷达有效天线孔径决定了能够接收到的雷达回波能量的大小。

检测

当在接收机天线处的最小信号功率密度高于雷达最小可检测信号，能够实现对目标的检测。

最大作用距离

最大作用距离的与雷达发射的峰值功率、增益、目标截面积、天线有效孔径以及最小可检测信噪比有关。

示例：SPS-49 2坐标对空搜索雷达

雷达参数：

峰值功率：500千瓦

天线尺寸：8米宽x 4米高（抛物线设计）

频率：700兆赫 

天线增益：34分贝

PFF:230pps/800或1000pps

脉冲宽度:75μs（压缩）或2μs（短程）

• 确定水平和垂直波束宽度

• 计算天线增益、效率和有效孔径

• 计算1平方米目标、Smin=1pwR条件下最大作用距离

• 将峰值功率改为6400千瓦，其他条件不变计算最大作用距离

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