編輯推薦
《信息技術重點圖書·雷達:現代雷達係統分析與設計》完全覆蓋瞭雷達係統與技術的基本理論和設計方法,既適用於高校學生,又適用於從事雷達領域科研工作的工程師。
內容簡介
《信息技術重點圖書·雷達:現代雷達係統分析與設計》係統地講述瞭現代雷達係統分析與設計的全過程,涵蓋雷達原理與雷達係統兩部分內容。《信息技術重點圖書·雷達:現代雷達係統分析與設計》共12章。書中以雷達係統為主綫,主要介紹雷達信號設計、雷達常用的信號處理方法,以及雜波抑製、乾擾抑製方法,還介紹瞭從雷達信號檢測到參數測量與跟蹤等方麵的基本理論和實踐技能與關鍵技術,並提供瞭一些非常經典的MATLAB程序,以便於讀者理解和實踐應用。最後給齣瞭幾個典型的雷達係統設計案例。
《信息技術重點圖書·雷達:現代雷達係統分析與設計》內容新穎,係統性強,理論聯係實際,突齣工程實踐和應用,既可以作為高等學校電子工程相關專業研究生和高年級本科生的雷達課程教材或參考書,又可以幫助雷達工程技術人員掌握雷達係統的分析和設計方法,分析並解決有關實際問題。
作者簡介
陳伯孝,1966年生於安徽宿鬆,1987年畢業於華東冶金學院(現安徽工業大學)並留校工作至1991年8月。1994年、1997年分彆獲西安電子科技大學碩士學位和博士學位。自2003年至今任西安電子科技大學教授、博士生導師,2006年入選教育部新世紀優秀人纔支持計劃。
一直從事新體製雷達係統、雷達信號處理、陣列信號處理、末製導雷達與目標跟蹤等方麵的應用基礎與工程實現的研究工作。發錶學術論文130餘篇(其中SCI、EI收錄90多篇),齣版專著《綜閤脈衝孔徑雷達》一部。發明專利已授權4項。榮獲國傢科學技術進步二等奬1項,國防科學技術一等奬1項,軍隊科技進步一等奬、二等奬各1項。
內頁插圖
目錄
第1章 緒論
1.1 雷達的發展概況
1.2 雷達工作原理與分類
1.2.1 基本組成
1.2.2 雷達分類
1.2.3 雷達的工作頻率
1.2.4 從雷達迴波提取的目標位置信息
1.2.5 多普勒頻率
1.3 雷達的主要戰術與技術指標
1.3.1 主要戰術指標
1.3.2 主要技術指標
1.4 雷達的生存與對抗
1.4.1 電子乾擾與抗乾擾技術
1.4.2 雷達抗反輻射導彈技術
1.4.3 雷達反低空入侵技術
1.4.4 飛機隱身與雷達反隱身技術
第2章 雷達係統的基本知識
2.1 雷達係統的基本組成
2.2 雷達發射機
2.2.1 發射機的基本組成
2.2.2 發射機的主要性能指標
2.2.3 固態發射機
2.3 雷達接收機
2.3.1 接收機的基本組成
2.3.2 接收機的主要性能指標
2.3.3 接收機的增益控製
2.3.4 濾波和接收機帶寬
2.3.5 數字接收機
2.3.6 雷達接收機中A/D變換器的選取
2.4 天綫
2.4.1 雷達對天綫的要求
2.4.2 天綫的主要類型
2.4.3 天綫的主要性能指標
2.5 電波傳播
2.5.1 大氣層對電波傳播的影響
2.5.2 地麵反射對電波傳播的影響
2.5.3 方嚮圖傳播因子
2.6 終端設備及其信息處理
2.6.1 雷達終端設備
2.6.2 雷達信息的錄取
2.6.3 其它參數的錄取
2.6.4 雷達數據處理
練習題
第3章 雷達方程
3.1 基本雷達方程
3.2 目標的散射截麵積(RCS)
3.2.1 RCS的定義
3.2.2 影響RCS的因素
3.2.3 RCS的計算
3.2.4 RCS的測量
3.2.5 目標起伏模型
3.3 係統損耗
3.3.1 傳輸和接收的損耗
3.3.2 天綫波束形狀損耗
3.3.3 疊加損耗
3.3.4 信號處理損耗
3.4 存在乾擾時的雷達方程
3.4.1 自衛式乾擾(SSJ)下的雷達方程
3.4.2 遠方支持乾擾(SOJ)下的雷達方程
3.4.3 乾擾情況下的雷達距離縮減因子
3.5 雷達方程的幾種形式
3.5.1 雙基地雷達方程
3.5.2 搜索雷達方程
3.5.3 低脈衝重復頻率的雷達方程
3.5.4 高脈衝重復頻率的雷達方程
3.6 本章的MATLAB程序
程序3.1 基本雷達方程的計算(radar_eq.m)
程序3.2 雙基地雷達方程的計算(shuangjidi_req.m)
程序3.3 搜索雷達方程的計算(power_aperture.m)
程序3.4 低脈衝重復頻率雷達方程的計算(lprf_req.m)
程序3.5 高脈衝重復頻率雷達方程的計算(hprf_req.m)
練習題
第4章 雷達信號波形
4.1 雷達信號的數學錶示與分類
4.1.1 雷達信號的數學錶示
4.1.2 雷達信號的分類
4.2 模糊函數與雷達分辨率
4.2.1 模糊函數的定義及其性質
4.2.2 雷達分辨理論
4.2.3 單載頻脈衝信號的模糊函數
4.3 綫性與非綫性調頻脈衝信號
4.3.1 綫性調頻(LFM或Chirp)脈衝信號
4.3.2 非綫性調頻脈衝信號
4.4 相位編碼脈衝信號
4.4.1 二相編碼信號及其特徵
4.4.2 巴剋(Barker)碼
4.4.3 M序列編碼信號
4.5 相參脈衝串信號
4.6 步進頻率脈衝信號
4.6.1 步進頻率(跳頻)脈衝信號
4.6.2 調頻步進脈衝信號
4.7 正交波形
4.8 距離與多普勒模糊
4.8.1 距離模糊及其消除方法
4.8.2 速度模糊及其消除方法
4.9 連續波信號與連續波雷達
4.9.1 綫性調頻連續波雷達
4.9.2 多頻率連續波雷達
4.10 基於DDS的任意波形産生方法
4.10.1 DDS技術簡介
4.10.2 基於DDS的波形産生器的設計
4.11 MATLAB程序清單
程序4.1 單載頻矩形脈衝模糊函數的計算(af_sp.m)
程序4.2 單載頻高斯脈衝模糊函數的計算(af guss.m)
程序4.3 綫性調頻脈衝信號模糊函數的計算(af_lfm.m)
程序4.4 巴剋碼序列的波形、頻譜及模糊函數的計算(af_arker.m)
程序4.5 步進頻率脈衝信號模糊函數的計算(af_sfw.m)
練習題
第5章 雷達信號處理的基本方法
5.1 雷達信號處理的任務與分類
5.2 雷達迴波信號模型
5.3 數字中頻正交采樣
5.3.1 模擬正交相乾檢波器的不足
5.3.2 數字中頻正交采樣的原理
5.3.3 數字中頻正交采樣的實現方法
5.4 脈衝壓縮處理
5.4.1 綫性調頻脈衝信號的壓縮處理
5.4.2 LFM信號的距離一多普勒測不準原理
5.4.3 相位編碼信號的脈衝壓縮處理
5.4.4 相位編碼信號的多普勒敏感性
5.4.5 LFM信號與相位編碼信號的比較
5.5 拉伸信號處理
5.6 步進頻率信號的閤成處理
5.7 FFT在雷達信號處理中的應用
5.8 窗函數及其在雷達信號處理中的應用
5.9 多脈衝積纍的處理方法
5.9.1 相乾積纍的處理方法
5.9.2 非相乾積纍的常用處理方法
5.10 MATLAB程序清單
程序5.1 綫性調頻脈衝信號的脈壓程序(LTM comp.m)
程序5.2 二相編碼脈衝信號的脈壓程序(PCM comp.m)
程序5.3 Stretch信號的處理程序(stretch_lfm.m)
程序5.4 步進頻率脈衝綜閤處理程序(SFW_HRR.m)
練習題
第6章 雜波與雜波抑製
6.1 概述
……
第7章 乾擾與抗乾擾技術
第8章 雷達信號檢測
第9章 參數測量與跟蹤雷達
第10章 相控陣雷達與數字陣列雷達
第11章 雷達成像技術
第12章 雷達係統設計案例
附錄 雷達中無處不在的分貝
參考文獻
前言/序言
《現代雷達係統分析與設計》 引言 在快速發展的軍事與民用領域,雷達技術扮演著至關重要的角色。無論是戰略偵察、目標跟蹤,還是氣象監測、空中交通管製,雷達係統都為人類提供瞭超越視覺極限的信息獲取能力。本書旨在深入剖析現代雷達係統的核心原理、關鍵技術以及設計方法,為廣大工程技術人員、科研工作者及相關專業學生提供一份全麵而深入的技術參考。 第一部分:雷達係統基礎理論 第一章:雷達係統概述 本章將從宏觀層麵介紹雷達係統的基本構成、工作流程及其在現代社會中的廣泛應用。我們將探討雷達的基本物理原理,即利用電磁波的發射、反射和接收來探測目標,並揭示其在目標探測、距離測量、速度測量、角度測量等方麵的核心功能。通過對不同類型雷達(如脈衝雷達、連續波雷達、多普勒雷達等)的初步介紹,為後續章節的深入分析打下堅實的基礎。我們將著重講解雷達方程,這是理解雷達係統性能的關鍵,它量化瞭雷達方程中各個參數對探測距離、目標迴波強度等的影響,使讀者能夠初步理解如何通過優化設計參數來提升雷達性能。 第二章:電磁波傳播與目標迴波 電磁波的傳播特性是雷達工作的基礎。本章將詳細介紹電磁波在自由空間、大氣層中的傳播模式,以及各種傳播環境對雷達信號的影響,如衰減、摺射、衍射等。我們將重點分析雷達波與目標相互作用的物理過程,特彆是目標散射截麵(RCS)的概念及其影響因素,理解不同形狀、材質的目標對雷達波的反射特性差異。此外,本章還將探討環境噪聲(如天電噪聲、地物雜波、海雜波等)對雷達接收信號的影響,為後續的信號處理和抗乾擾技術奠定理論基礎。 第三章:雷達信號與信息處理 本章將聚焦於雷達信號的産生、接收和信息提取過程。我們將深入講解各種雷達信號的調製方式,如脈衝壓縮、綫性調頻(Chirp)、相控編碼等,以及這些調製方式如何提高雷達的距離分辨率和信噪比。雷達接收到的迴波信號往往是微弱且混雜著噪聲的,因此,本章將詳細介紹各種信號處理技術,包括濾波、放大、檢測、目標參數估計(距離、速度、角度)等。我們將重點講解匹配濾波器的原理及其在提高信噪比方麵的作用,以及恒虛警率(CFAR)檢測技術在復雜雜波環境下的應用。 第二部分:現代雷達係統關鍵技術 第四章:天綫技術 天綫是雷達係統的“眼睛”,其性能直接決定瞭雷達的指嚮精度、分辨率和探測能力。本章將詳細介紹各種類型的天綫,包括拋物麵天綫、相控陣天綫、有源相控陣(AESA)天綫等。我們將深入分析天綫的基本參數,如增益、波束寬度、方嚮圖、旁瓣電平等,並講解如何通過天綫設計來優化雷達的探測性能。相控陣天綫作為現代雷達的核心技術之一,將得到重點介紹,包括其工作原理、波束形成與掃描機製,以及AESA天綫在靈活性、可靠性和多功能性方麵的優勢。 第五章:發射機與接收機設計 發射機負責産生高功率的雷達信號,而接收機則負責放大和處理微弱的目標迴波。本章將深入探討各種發射機技術,如脈衝激勵器、固態功率放大器(SSPA)、行波管(TWT)等,並分析其性能特點和應用場景。對於接收機,我們將詳細講解低噪聲放大器(LNA)、混頻器、中頻放大器、濾波器等關鍵組件的設計原理和選型考慮。此外,本章還將介紹數字接收機技術,它能夠實現更高的動態範圍、更靈活的信號處理能力。 第六章:雷達信號處理高級技術 在基礎信號處理的基礎上,本章將進一步探討更為先進的雷達信號處理技術。我們將深入分析多普勒信號處理在目標速度測量和雜波抑製方麵的應用,包括脈衝多普勒(PD)雷達的工作原理。運動目標顯示(MTI)技術和動目標檢測(MTD)技術將得到詳細闡述,它們是抑製地麵雜波、區分靜止目標和運動目標的關鍵。此外,本章還將介紹閤成孔徑雷達(SAR)和逆閤成孔徑雷達(ISAR)等成像雷達技術,它們能夠生成高分辨率的目標圖像,廣泛應用於遙感和目標識彆。 第七章:雷達抗乾擾技術 雷達係統在實際應用中常常麵臨各種乾擾,如電子對抗(ECM)乾擾、雜波乾擾等。本章將係統性地介紹雷達抗乾擾技術。我們將分析常見的乾擾類型及其乾擾機製,並提齣相應的應對策略。脈衝壓縮、頻率捷變、碼體製變換等信號體製的改進是重要的抗乾擾手段。此外,本章還將探討先進的乾擾對消技術、空時自適應處理(STAP)技術等,它們能夠有效地抑製各種復雜的乾擾。 第三部分:雷達係統設計與應用 第八章:雷達係統綜閤設計 本章將指導讀者如何將前述的各種技術融會貫通,進行一個完整的雷達係統設計。我們將從係統需求分析齣發,包括探測目標類型、探測距離、分辨率、精度、環境條件等,然後逐步推導雷達的關鍵參數,如發射功率、天綫孔徑、脈衝寬度、脈衝重復頻率(PRF)等。我們將詳細闡述設計流程,包括係統框圖設計、關鍵組件選型、性能仿真與評估等,並強調設計中的權衡與優化。 第九章:雷達係統仿真與測試 為瞭確保雷達係統的設計性能,仿真與測試是必不可少的環節。本章將介紹雷達係統仿真軟件的應用,包括電磁仿真、信號處理仿真、係統性能仿真等。我們將講解如何建立準確的仿真模型,並利用仿真結果來驗證設計方案。此外,本章還將介紹雷達係統的現場測試方法和指標,包括環境適應性測試、性能指標測試、可靠性測試等,確保雷達係統在實際應用中的有效性。 第十章:現代雷達應用領域 本章將展示現代雷達技術在各個領域的廣泛應用。我們將詳細介紹軍事雷達,如預警雷達、火控雷達、搜索雷達、地麵監視雷達等,及其在國傢安全中的重要作用。在民用領域,我們將探討氣象雷達在天氣預報和災害監測中的應用,空中交通管製雷達在保障飛行安全中的關鍵地位,以及海洋雷達在航海導航和環境監測中的價值。此外,本章還將簡要介紹一些新興的雷達應用,如汽車雷達、安防雷達、醫療雷達等,展望雷達技術未來的發展前景。 結論 《現代雷達係統分析與設計》全麵而深入地闡述瞭雷達技術的核心理論、關鍵技術和設計方法。通過對本書的學習,讀者將能夠深刻理解現代雷達係統的運作機製,掌握雷達係統設計的基本原理和方法,並能夠將其應用於實際工程實踐中。我們相信,本書將成為雷達技術領域的一份寶貴參考資料,為推動雷達技術的創新與發展做齣貢獻。