姓名：王鐸澎
學(xué)號：20000300055
嵌牛導(dǎo)讀：系統(tǒng)地介紹了無線電定位技術(shù)的相關(guān)知識。
轉(zhuǎn)載自：https://blog.csdn.net/w761334669/article/details/90722949?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160388322719724839249882%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=160388322719724839249882&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v28-14-90722949.pc_first_rank_v2_rank_v28&utm_term=%E9%A2%91%E7%8E%87%E6%8D%B7%E5%8F%98&spm=1018.2118.3001.4187
嵌牛正文：
第一章：無線電定位系統(tǒng)概述
?① 無線電定位系統(tǒng)基本概念
無線電定位技術(shù)：無線電定位（Radio Location ）技術(shù)是指利用無線電信號測定目標(biāo)的位置、速度等參數(shù)的技術(shù)。
? 無線電定位系統(tǒng)：利用無線電進行定位的系統(tǒng)稱為無線電定位系統(tǒng)。
無線電定位系統(tǒng)的分類
（1）根據(jù)系統(tǒng)屬性劃分：
? 雷達系統(tǒng)：各種一次雷達、二次雷達
? 衛(wèi)星定位系統(tǒng): GPS 、GLONASS 、北斗定位系統(tǒng)、伽利略等
? 無源定位系統(tǒng)
? 蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)
? 其它定位系統(tǒng)：羅蘭C（雙曲線無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，海距確認）
臺卡（近中程低頻相位雙曲線無線電導(dǎo)航系統(tǒng)）
（2）根據(jù)定位技術(shù)劃分：
? 自定位和對其它目標(biāo)的定位；
? 合作式定位與非合作式定位；
? 根據(jù)獲得的坐標(biāo)參數(shù)，可分為一維、二維、三維和四維定位，四維指距離、方位、仰角（或高度）和速度；
? 靜態(tài)定位和動態(tài)定位；
? 單站定位和多站定位。
?（3）根據(jù)平臺劃分：
? 陸基無線電定位系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝在地面上（包括各種車輛上）；
? ?；鶡o線電定位系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝在各種艦艇船只上；
? 空基無線電定位系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝在飛機上；
? 天基無線電定位系統(tǒng)，系統(tǒng)安裝在衛(wèi)星、飛船上。
無線電定位系統(tǒng)基本定位技術(shù)
? 基于電波傳播時間的定位技術(shù)TOA（Time Of Arrival ）R＝TOA ×C/2
? 基于電波波達方向的定位技術(shù)DOA（Direction Of Arrival）
? 基于 時間差的定位技術(shù)TDOA （Time Difference Of Arrival） ）
? 混合定位技術(shù)綜合利用TOA 和DOA ，或TDOA 和DOA
??②雷達系統(tǒng)概述
雷達是一種典型的無線電定位系統(tǒng)。雷達RADAR，是Radio Detection and Ranging的縮寫，原意是“無線電探測和測距”。
? 雷達是利用目標(biāo)對電磁波的反射現(xiàn)象來發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測定其位置的。
?? 除定位外，進一步發(fā)展到目標(biāo)識別
?雷達任務(wù)：
(1)從回波中檢測有無目標(biāo)
? (2)測量目標(biāo)的距離、方向（方位角和高低角）
? (3)測量目標(biāo)的多普勒速度（對應(yīng)目標(biāo)的徑向運動速度）
? (4)從目標(biāo)回波中獲取更多有關(guān)目標(biāo)的信息，例如目標(biāo)的分類、敵我屬性等
雷達應(yīng)用
? 軍事? ： 防空預(yù)警、火控、制導(dǎo)、炮位偵察校射、地面/ 海面目標(biāo)探測
? 交通： 測速雷達、（車、船用）防撞雷達
? 空中交通管制? ：航管雷達
? 氣象雷達：? 測云雨? 、風(fēng)速
? 遙感? ： 合成孔徑雷達測繪、勘探 、邊坡檢測、探地 雷達 、穿墻 成像
? 安檢? ： 檢查 炸藥、 槍支
? 生命探測：生命探測雷達
幾種常規(guī)雷達
? 動目標(biāo)顯示（MTI）雷達
? 動目標(biāo)檢測（MTD）雷達
? 脈沖多普勒（PD）雷達
? 相控陣?yán)走_
? 連續(xù)波（CW）雷達
? 合成孔徑雷達（SAR）
幾種新體制的雷達：
? 外輻射源雷達
沖激脈沖雷達
? 超寬帶（UWB ）雷達
? 超視距雷達（OTHR ）：天波OTHR 、地波OTHR
? 逆合成孔徑（ISAR ）、雙基地SAR
? 諧振雷達
? 極化雷達
雷達發(fā)展趨勢：
? 低副瓣 和超低副瓣平面相控陣天線
? 有源相控陣?yán)走_ 、數(shù)字陣列雷達
? 高分辨 ：一維距離像、 合成孔徑雷達（SAR、逆合成孔徑雷達（ISAR））
? 雷達載體向空基、天基發(fā)展
? 多功能、一體化? （如 F35 有源相控陣 ）
? 雙多基地雷達、外輻射源雷達
? 雷達的工作頻率向兩端擴展
? 雷達組網(wǎng)技術(shù)向綜合空地一體化方向發(fā)展
威脅與挑戰(zhàn)
電子干擾
超低空飛行器? 具有掠地、掠海能力的低空、超低空飛機和巡航導(dǎo)彈
隱身飛行器?? 隱身飛機、隱身無人機、隱身巡航導(dǎo)彈、隱身艦船等，雷達散射面積比常規(guī)兵器小20 ～30dB
反輻射武器 ? 反輻射導(dǎo)彈、反輻射無人駕駛飛機
??③衛(wèi)星定位系統(tǒng)
GPS:?
GPS 的主要特點和應(yīng)用
? CDMA 體制
? 24 顆星 位于6 個軌道平面上
? 7 維信息 ：時間（精度100ns ）、三維位置、三維速度
? 用途廣泛，自動化程度高
? 觀測速度快，定位精度高
? 經(jīng)濟效益高
測距原理
（1）? 偽碼測距
利用偽碼自相關(guān)函數(shù)在相位差為零或整周期處出現(xiàn)最大值的特性測距。
（2）載波測距
? 如能測定載波信號傳播的周期數(shù)，即可測距。但整周數(shù)N 不能測，只能測得不足一周的相位，故存在著整周模糊度
定位技術(shù)
(1)單點定位?（導(dǎo)航定位）和精度
單點在同一時刻，測定四顆衛(wèi)星的偽距即可定位
定位精度：
?
（2）差分定位
? 在已知點和未知點上，同步觀測四顆以上GPS 衛(wèi)星，求解未知點位置，稱為 相對定位 ，或差分定位；定位精度可達3~5m。
? 分為靜態(tài)、動態(tài)
（3）高精度載波相位測量，相對定位
? 靜態(tài)定位：1cm ～1mm
? 動態(tài)定位：0.1~0.5m
GLONASS:
?軌道上運行的衛(wèi)星有24 顆（21 顆工作衛(wèi)星＋3顆在軌備用衛(wèi)星），每個軌道面上均勻分布8 顆衛(wèi)星。衛(wèi)星高度19100km ，軌道傾角64.8 度，衛(wèi)星的運行時間為11 小時15 分鐘；發(fā)射信號頻率為1.6GHZ 和1.2GHz。
? FDMA ? 定位精度10 ～15m
伽利略：
伽利略系統(tǒng)的星座是由分布在3 個軌道上的30顆中等高度軌道衛(wèi)星（MEO ）組成，每個軌道有10 顆衛(wèi)星，其中9 顆處于工作狀態(tài)，1 顆留作備用。
北斗一號：
我國的雙星定位導(dǎo)航系統(tǒng)稱為“北斗一號”是我國自主研制的全天候、全天時的提供衛(wèi)星導(dǎo)航定位信息的區(qū)域性導(dǎo)航定位系統(tǒng)? 具有快速 導(dǎo)航定位 、 雙向簡短報文通信 和 定時授時3大功能?3顆星，1顆備用，實際用2顆星? 地球同步軌道
雙星定位系統(tǒng)：
雙星定位系統(tǒng)采用 三球交會測量原理進行定位，利用兩顆地球同步衛(wèi)星做信號中轉(zhuǎn)站
1測站點收發(fā)機接收一顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到地面的測距信號，并向兩顆衛(wèi)星同時發(fā)射信號做應(yīng)答；
2 兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)此應(yīng)答信號到地面中心站；
3 地面中心站根據(jù)此應(yīng)答信號及其它數(shù)據(jù)（高程）計算測站位置；
4地面中心站將位置信息發(fā)給衛(wèi)星，測站收發(fā)機在規(guī)定時間后，接收到衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)信號，便可在顯示器上 顯示出定位結(jié)果。
與美國的GPS 系統(tǒng)和俄羅斯的GLONASS 系統(tǒng)相比有以下特點：
?1 使用范圍不同。?雙星定位系統(tǒng)是 區(qū)域性衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) ，只能用于我國及其周邊地區(qū) ；而GPS 和GLONASS 都是全球性 導(dǎo)航定位系統(tǒng)
?2 衛(wèi)星的數(shù)量和軌道不同。雙星定位利用的是3顆衛(wèi)星，位于高度近3.6 萬千米的地球同步軌道上
?3 定位原理不同
?4 用戶容量不同?：雙星定位系統(tǒng)的用戶設(shè)備容量是有限的GPS和GLONASS 是單向測距系統(tǒng)，用戶設(shè)備容量是無限的
?5 實時性不同 ：?雙星定位系統(tǒng)時間延遲長，因此對于高速運動體定位誤差大
GPS 和GLONASS 定位快，對運動平臺定位精度高
④無源定位系統(tǒng)
定義：系統(tǒng)本身不發(fā)射信號 ，對目標(biāo)輻射或反射的信號進行檢測，單站或多站根據(jù)測量到的目標(biāo)參數(shù)（波達方向DOA 、到達時差TDOA 等）對目標(biāo)進行定位
目標(biāo)自身輻射信號：
聲(聲測設(shè)備）、光（紅外/可見光）、電（雷達、通信等）
目標(biāo)反射其它輻射源(外輻射源)信號:TV、調(diào)頻廣播、通信基站、GPS、其它雷達等
無源定位系統(tǒng)特點:
?1 無發(fā)射機,無源、隱蔽、安全,提高了系統(tǒng)的生存能力和可靠性
?2 需要目標(biāo)輻射信號
?3 作用距離遠
?4 需要多站協(xié)同工作 ，多站間需要通信，要有統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)
?5 系統(tǒng)需要復(fù)雜的計算才能獲取目標(biāo)的位置
?6 系統(tǒng)性能與各接收站布局有關(guān)
??⑤蜂窩網(wǎng)定位系統(tǒng)
定義：利用 蜂窩無線通信系統(tǒng)的無線信號來對移動臺進行定位，通過移動臺和無線網(wǎng)絡(luò)的配合，獲取移動臺的地理位置信息。
??蜂窩網(wǎng)絡(luò)基本定位技術(shù)
1場強定位
2 TOA
3 TDOA
4 AOA(Angle-of-Arrival)到達角度測距
?? 5混合定位技術(shù)
蜂窩網(wǎng)絡(luò)定位方案
? 基于移動臺的定位方案：移動臺根據(jù)接收到的多個已知位置發(fā)射機發(fā)射信號攜帶的某種與移動臺位置有關(guān)的特征信息（如場強、傳播時間、時間差等）確定其與各發(fā)射機之間的幾何位置關(guān)系。（每個手機都有GPS ，沒用了）
? 輔助GPS 定位方案:
由集成在移動臺上的GPS接收機和網(wǎng)絡(luò)中的GPS輔助設(shè)備，利用GPS 系統(tǒng)實現(xiàn)對移動臺的自定位。
基于網(wǎng)絡(luò)的定位方案：也稱為遠距離定位系統(tǒng)或反向鏈路定位系統(tǒng)
? 多個基站接收機同時檢測移動臺發(fā)射的信號 ，將各接收信號攜帶的與移動臺位置有關(guān)的特征信息送到網(wǎng)絡(luò)中的移動定位中心進行處理，計算出移動臺的估計位置。
（公安部門跟蹤嫌疑犯有用）
??⑥無線電頻率資源
第一章思考
1 無線電定位系統(tǒng)主要分成幾大類? 各有什么特點?
2 雷達定位原理與衛(wèi)星定位系統(tǒng)、蜂窩移動臺定位系統(tǒng)、無源定位系統(tǒng)有什么不同？
3 無源定位系統(tǒng)與雷達相比，優(yōu)勢是什么？有什么應(yīng)用局限？
4 目前正在使用的幾種衛(wèi)星定位系統(tǒng)各有什么特點？
5 為什么要合理安排使用無線電頻率資源？
第二章、雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理
??①雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
雷達系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理
? 1雙基地雷達：發(fā)射天線、接收天線分置
? 2單基地雷達— 非相參體制 雷達
? 3單基地雷達— 相參體制 雷達
? 4雙/ 多基地雷達（相參） 、外輻射源雷達、MIMO雷達
非相參雷達
?? T/R開關(guān)
快速轉(zhuǎn)換開關(guān) ，保護接收機免受發(fā)射機泄漏能量的損壞.發(fā)射時，大部分能量傳輸?shù)教炀€ ，通過TR1和TR2的小部分泄漏能量被假負載吸收。接收時，微弱信號通過TR1和TR2傳輸?shù)浇邮諜C
環(huán)行器
環(huán)行器為三端口器件，當(dāng)端口1為輸入，端口2為輸出，則3端口為隔離端口，能量幾乎不能穿過，以此類推，一般UHF讀寫器上用環(huán)行器為順時針方向流通，當(dāng)端口1為TX輸出時，RF信號會從端口2而流過，而端口3即RX端口為隔離端，具體隔離度需參考器件參數(shù)和LAYOUT效果，相反，當(dāng)端口2作為收發(fā)復(fù)用端接收信號時，信號會按順時針進入端口3，此時泄露到TX端口的能量非常小，可以忽略，而TX泄露到RX端口的能量很大程度上影響著接收機靈敏度即實際識別效果，因此需根據(jù)接收端LNA參數(shù)，在RX端加衰減器對TX泄露信號進行有效隔離，但由此產(chǎn)生一個問題，因為RX接收的有用信號本身已經(jīng)很少，在進行TX端泄露信號衰減的同時，RX端有用信號也被進一步削弱，因此也會影響到LNA的接收，因此，用環(huán)行器做收發(fā)隔離只能在一定程度上產(chǎn)生效果，對于TX輸出功率給定且ERP不超過相關(guān)規(guī)定的情況下，要提高接收機靈敏度，必須考慮增大收發(fā)兩路的隔離度，方法有很多，視具體需求而定（from百度）
匯流環(huán)
匯流環(huán)又稱滑環(huán)，是雷達旋轉(zhuǎn)部分和固定部分形成電能和（電和光）信號連續(xù)的連接。
非相參體制雷達存在問題是：
??? 1 發(fā)射機一般采用磁控管發(fā)射機
? ???發(fā)射頻率不穩(wěn)定 ，前后 脈沖間不相參 ，無法做相參處理
??? ?只能發(fā)射簡單脈沖波形 ，無法發(fā)射復(fù)雜調(diào)制波形，容易被敵方偵察
??? ?只能手動操作改變發(fā)射頻率，不能捷變頻
??? ?磁控管發(fā)射機 可靠性差 ，影響整個雷達系統(tǒng)可靠性
?2 操作員通過觀察PPI 顯示器判斷有無目標(biāo)，估算目標(biāo)的方位和距離，精度差，同時操作員易疲勞。
相參雷達
??②頻率綜合器
（1）為雷達系統(tǒng)提供各種 定時信號和相參頻率信號
??? 為發(fā)射機提供具有一定載頻和波形的 射頻激勵信號
??? 為接收機提供本振（LO ）和正交相位檢波信號
??? 為信號處理機提供采樣時鐘（接收信號處理機的觸發(fā)脈沖和波形控制命令）
? （2）是雷達系統(tǒng)實現(xiàn)接收與發(fā)射相參的關(guān)鍵
頻率源分類
? （1）自激振蕩源
晶體振蕩器、腔體振蕩器、介質(zhì)振蕩器、壓控振蕩器（ VCO? ）等
? （2）合成頻率源
??? 直接模擬式 ：對基準(zhǔn)頻率進行各種各樣的加減乘除
??? 間接模擬式：利用模擬 鎖相環(huán) 鎖定VCO 來實現(xiàn)頻率合成
??? 直接數(shù)字式 ：使用數(shù)字技術(shù)完成頻率和波形的合成
??? 間接數(shù)字式：由數(shù)字鎖相環(huán)構(gòu)成，包含數(shù)字分頻器和數(shù)字鑒相器
模擬合成法：用振蕩器（如VCO ）和鎖相環(huán)（PLL）等器件實現(xiàn)。生成信號的雜波成分多，頻譜純度低 ，頻率分辨率與頻率轉(zhuǎn)換時間的矛盾始終難以解決
??? 數(shù)字合成法：具有頻率轉(zhuǎn)換時間短、頻率分辨率和相位分辨率高 、體積小等優(yōu)點，但雜散較高
?? 頻綜主要指標(biāo)有：?
(1)標(biāo)稱頻率 ：頻綜輸出信號頻率的標(biāo)稱值
?? (2)頻率精度 ：頻綜輸出頻率在室溫（25 °C）下相對于標(biāo)稱頻率的偏差
?? (3)頻率范圍 ：頻綜輸出信號頻率的范圍
?? (4)頻率間隔 ：頻綜輸出不同頻率信號的最小頻率差
?? (5)頻率捷變時間 ：頻綜從一個頻率跳變到另一個頻率所需要的時間，該時間越短，頻綜的跳頻速度越快?
?? (6)頻率穩(wěn)定度 ：在指定溫度范圍內(nèi)頻綜輸出頻率相對于25 °C 測量值的最大允許頻率偏差，一般表示成相對值，頻率穩(wěn)定度分長期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度
?? (7)輸出信號帶寬：指頻綜輸出信號的3dB 頻域?qū)挾?/p>
?? (8)相位噪聲：表示振蕩器頻譜純度的性能參數(shù) ，通常定義為載波發(fā)生某一頻率偏移時在1Hz帶寬內(nèi)的相對于載波的單邊帶功率密度，單位為dBc/Hz
?? (9)雜散：頻綜輸出信號中包含不需要的非規(guī)則的隨機的頻率分量，單位為dBc
?? 諧波：單位為dBc（dBc是某一頻點輸出功率和載頻（Carrier）輸出功率的比值的對數(shù)表示形式。）
??③雷達發(fā)射機
發(fā)射機為雷達提供大功率射頻信號，經(jīng)饋線和收發(fā)開關(guān)（或環(huán)形器）由天線輻射出去
? 從構(gòu)成方式上分為：
單級振蕩式發(fā)射機（產(chǎn)生不了復(fù)雜波形）
主振放大式發(fā)射機（對頻綜產(chǎn)生的信號放大）
? 從器件種類上分為：
微波電子管發(fā)射機（高壓、可靠性差）
固態(tài)發(fā)射機
單級振蕩式發(fā)射機：結(jié)構(gòu)比較簡單，它所提供的大功率信號直接由一級大功率振蕩器產(chǎn)生 ，并受脈沖調(diào)制器的控制，因此振蕩器輸出的是受到調(diào)制的大功率射頻信號
振蕩器：在米波波段采用超短波三極管或 磁控管 ，分米波采用微波三極管或 磁控管 ，厘米波采用多腔磁控管
優(yōu)點：簡單、經(jīng)濟
缺點：頻率穩(wěn)定性差(一般為10 -4,采用穩(wěn)頻裝置及自動頻率調(diào)整系統(tǒng)后也只有10-5)
???? 占空比低 ，平均功率低
???? 產(chǎn)生不了復(fù)雜波形
???? 相位不相參:相繼的射頻脈沖之間的相位不相參,不能滿足MTI/MTD 雷達、脈沖多普勒（PD）雷達的要求
???? 可靠性差 ，影響整個系統(tǒng)可靠性（日本船用雷達磁控管可靠性比較高）
???? 頻率調(diào)整困難
主振放大式發(fā)射機：主振放大式發(fā)射機是用一級或多級放大器，把低功率的穩(wěn)定振蕩源的輸出，放大到所需功率
速調(diào)管： 增益高，功率大，帶寬寬 （相對帶寬8 ％～10 ％），效率高，需要高壓和X 射線屏蔽
行波管：增益、功率、效率 比速調(diào)管稍低 ，帶寬寬，適用于中等功率
混合速調(diào)管：與速調(diào)管相似， 相對帶寬15 ％～20 ％），有行波速調(diào)管、擴展互作用型速調(diào)管、聚束腔速調(diào)管等型號
正交場放大管： 功率大，效率高，帶寬寬 ，增益低（約10dB）噪聲、穩(wěn)定度稍差，電壓低
優(yōu)點: （1）具有很高的 頻率穩(wěn)定度
???? （2）發(fā)射 相位相參信號
???? （3）能輸出 頻率捷變信號
（4）頻率綜合器可采用頻率合成技術(shù)產(chǎn)生快速跳頻信號提供給發(fā)射機
???? ?（5）能輸出 復(fù)雜波形，頻率 綜合 器產(chǎn)生復(fù)雜波形
缺點 ：高壓，可靠性差
固態(tài)發(fā)射機：
固態(tài)發(fā)射機優(yōu)點：
（1）不需要陰極加熱、 壽命長 ，不消耗陰極加熱功率，也沒有發(fā)射機的預(yù)熱延時
（2）工作頻帶寬、電源 效率高
（3） 占空比高 （占空比定義）
（4）動目標(biāo)改善因子高（發(fā)射機引起的附加干擾?。?，能達到70dB，而真空管發(fā)射機的改善因子在50dB 左右
（5）可靠性高 、可維修性好
（6）體積小、重量輕
（7）派生能力強
（8）系統(tǒng)設(shè)計和運用靈活
雷達發(fā)射機的主要技術(shù)指標(biāo)
(1) 工作頻率及工作帶寬（相對帶寬）
（2）工作占空比
(3) 輸出功率
(4)?發(fā)射機效率（無用 能量 轉(zhuǎn)換 為熱輻射）
(5)?飽和放大、線性放大（如對OFDM波形 正交頻分復(fù)用技術(shù)）飽和放大效率高，對發(fā)射波形有什么要求？
(6) 穩(wěn)定度和頻譜純度
(7)?可靠性：大功率發(fā)射機是系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵
④天線:
天線是一個導(dǎo)波和輻射波的換能器.在發(fā)射時，天線把發(fā)射機送來的高頻電流變換成輻射波并將輻射能量 集中到所要求方向的賦形波束內(nèi)（搜索雷達、跟蹤雷達波束不一樣）。在接收時，天線接收目標(biāo)散射的電磁波，把它轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l電流經(jīng)饋線輸送給接收機。
賦形波束?:如余割平方波束（應(yīng)用于警戒雷達，滿足高低波束大范圍搜索的需要）、展寬波束等。
八木天線:?優(yōu)點：結(jié)構(gòu)輕巧、制作簡單、經(jīng)濟適用等 ? 缺點：帶寬窄
喇叭天線:?喇叭天線結(jié)構(gòu)簡單,使用方便,可以作為獨立的天線,更多作為其它天線的饋源
平板型天線:?基站天線應(yīng)用最為普遍的是平板型天線
拋物面反射器天線:反射面天線由饋源與反射構(gòu)成。饋源的主要作用是輻射，反射面的主要作用是形成期望的方向圖。常用的反射面由導(dǎo)電良好的金屬材料制成。應(yīng)用廣泛的是各種拋物面天線。
卡塞格倫天線:是一個雙反射系統(tǒng)，它由三部分組成：主反射面，副反射面和饋源
? 主面為旋轉(zhuǎn)拋物面，焦距為f，焦點為F.副面一般為雙曲面，其虛焦點與F 重合，實焦Fp 在主面頂點附近，雙曲面上任一點到兩焦點的距離差等于常數(shù).
? 使用卡塞格倫天線，饋源可以放在反射面的后面，從而避免了口徑阻擋。同時，減小了傳輸線的長度。
??? ? 技術(shù)特點
（1）提高口面利用系數(shù)，改善天線增益；
（2）縮短了饋線長度，結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲系數(shù)低；
（3）實現(xiàn)了長焦距拋物面的性能，縮短了的天線縱向尺寸
（4）減弱了對饋源匹配的影響
缺點：副反射面、副反射面的支桿以及饋源會在主反射面上帶來遮擋影響，副瓣抬升、增益降低（遮擋和副瓣影響較大）
波束類型：
電子掃描 方式主要分為3 種：相位掃描、頻率掃描 和數(shù)字波束形成（DBF）
? 表征天線的主要參數(shù)
– 增益
在輸入功率相等的條件下，實際天線 最大輻射方向 功率密度 與理想的 全向輻射天線功率密度之比
- 方向性系數(shù)D（表示天線向某一個方向集中輻射電磁波程度的參數(shù)）
定義：遠場區(qū)最大輻射方向上的功率密度（輻射強度）與平均功率密度之比
增益與方向性之間的差別是天線損耗：
有效口徑與口徑效率：
– 方向圖（描述天線發(fā)出無線電波的強度與方向（角度）之間依賴關(guān)系的圖形）
表示天線輻射特性的數(shù)學(xué)函數(shù)或圖示的空間坐標(biāo)函數(shù)，增益在空間中分布曲線。坐標(biāo)可以是：極坐標(biāo)、直角坐標(biāo)
– 波束寬度Beam Width– 主瓣3dB寬度
與天線的孔徑有關(guān)
波束寬度與雷達的哪種性能相關(guān)？
?波束窄，搜索效率低
– 輸入阻抗（天線輸入信號電壓與電流之比。）
阻抗匹配– 指信號源或者傳輸線跟負載之間的一種合適的搭配方式
最大功率傳遞定理
特征阻抗：50歐/75歐/100歐
– 駐波比（行駐波的電壓峰值與電壓谷值之比，此值可以通過反射系數(shù)的模值計算）
???????? VSWR=(1+反射系數(shù)模值)/(1-反射系數(shù)模值）
–?極化方式
1.同極化接收（涉及到天線的選擇）
垂直極化波要用具有垂直極化特性的天線來接收，水平極化波要用具有水平極化特性的天線來接收。右旋圓極化波要用右旋極化特性的天線來接收…
2. 極化完全隔離：正交
3. 去極化（depolarization）:目標(biāo)發(fā)射的電磁波一般都不再與入射的電磁波相同
??⑤接收機
功能：在雜波、噪聲和各種干擾中 放大 所需回波信號， 使輸出信號與干擾功率之比達到最大 ，并把所需信號放大到能把目標(biāo)信息顯示給操作員，或放大到便于信號處理機檢測的電平分為超外差式 、直接變頻接收機（又稱零拍接收機）等類型
超外差式雷達接收機具有靈敏度高 、增益高、選擇性好和實用性廣等優(yōu)點，在雷達和通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用
接收機的噪聲
? 外部噪聲
由天線進入接收機的各種人為干擾、天電干擾、工業(yè)干擾、宇宙干擾和 天線熱噪聲 等。
? 內(nèi)部噪聲
接收機內(nèi)部器件產(chǎn)生的噪聲
超外差式雷達接收機的主要組成
? 射頻部分,又稱為接收機“前端”,包括接收機保護器、低噪聲放大器、混頻器 和濾波器；
? 中頻部分，包括中頻 濾波器、數(shù)控衰減器和 放大器；
? 視頻部分，包括正交相位檢波器、低通濾波器和視頻放大器。
超外差式接收機：
中頻部分：
? 包括中頻濾波器、中頻放大器和中頻衰減器。中頻信號放大之前應(yīng)經(jīng)過中頻濾波以減少不需要的頻率分量、抑制帶外干擾；
? 中頻放大器的輸出，除了需要的頻率分量外，還有其它不需要的成分，也需要通過中頻濾波器予以濾除。
視頻部分：
包括相位檢波器、低通濾波器和視頻放大器。正交相位檢波信號頻率等于中頻，2 路信號要求幅度相等、相位相差90度。
? 輸出同相（I）和正交（Q）兩路信號。理想情況下，要求I 、Q 兩路信號 正交，即幅度相同，相位相差90度。由于相位檢波器、低通濾波器和視頻放大器采用模擬器件，很難保證兩個通道的一致性，I 、Q 兩路信號的正交性不夠好，導(dǎo)致鏡頻抑制比不高，一般在60dB以下。
數(shù)字化接收機
數(shù)字化接收機主要有2 種：射頻 數(shù)字化 ????中頻 數(shù)字化
? 射頻數(shù)字化 接收機沒有中頻，射頻信號放大后直接進行A/D 變換和數(shù)字下變頻（DDC ）。受A/D 轉(zhuǎn)換速率的約束，射頻數(shù)字化接收機工作頻率一般在Ka波段以下。
? 數(shù)字中頻接收機 結(jié)構(gòu)仍是超外差型，先由模擬頻率變換把RF 信號變到較低的中頻（IF ）， 對此中頻信號進行采樣，然后進行DDC 。
? 數(shù)字接收機與模擬接收機相比有以下優(yōu)點：
? （1）適應(yīng)性好
? （2）線性動態(tài)范圍寬 ，對窄帶信號可到90dB 以上
? （3）理想正交性，I 、Q 兩路信號的正交性好
? （4）傳輸無誤差，數(shù)字傳輸
? （5）低成本
信道化接收機：
接收機主要參數(shù)：
（1）接收機保護
? （2）接收機的工作頻率范圍、帶寬
? （3）中心頻率
? （4）噪聲系數(shù)、靈敏度
? （5）動態(tài)范圍
? （6）增益、增益控制
? （7）鏡像頻率抑制比
噪聲系數(shù)
為了使接收機的總噪聲系數(shù)小，要求各級的噪聲系數(shù)小,各級內(nèi)部噪聲的影響不相同，級數(shù)越靠前，對總噪聲系數(shù)的影響越大。因此，接收機要采用高增益 低噪聲放大器（LNA）
接收機動態(tài)范圍 表述能夠正常工作所容許的輸入信號強度范圍。信號太弱，它不能檢測出來，信號太強，接收機會發(fā)生過載飽和。
為了防止強信號引起過載，需要大的接收機動態(tài)范圍，因此需要增益控制電路。
? 自動增益控制（AGC） ）
? 靈敏度時間控制（STC） ）
? 靈敏度頻率控制（SFC） ）
? 雜波圖（Clutter Map） ）
? 自動增益控制
– 根據(jù)回波信號強度自動調(diào)節(jié)接收機增益，大信號時調(diào)低增益、小信號是調(diào)高增益
– 使回波信號的功率范圍處于接收機線性放大區(qū)間
? 實現(xiàn)方式
– 增加可變衰減器
? 程序增益控制
– 根據(jù)回波信號強度，通過程序調(diào)節(jié)接收機增益,大信號時調(diào)低增益、小信號是調(diào)高增益
– 使回波信號的功率范圍處于接收機線性放大區(qū)間
? 實現(xiàn)方式
– 增加數(shù)控衰減器
? 靈敏度時間控制（Sensitivity time control：STC）電路用于雷達接收機 克服近程雜波干擾 ，使近距離回波信號增益低，遠距離回波信號增益高
– 同等RCS的目標(biāo)回波信號功率與距離的4次方成反比
– 按照雷達探測距離變化反向調(diào)節(jié)接收機
? 靈敏度頻率控制（SFC ）電路作用與STC 電路一樣，適用于調(diào)頻連續(xù)波信號
接收機的非線性失真：
非線性失真： 如互調(diào)失真，交調(diào)失真，產(chǎn)生2 次及高次諧波、3 階交調(diào)、高階交調(diào)
等有害信號。
輸入信號頻率：f 1 、f 2 ；
諧波: 2f 1 2f 2 3f 1 3f 2 ；
3階交調(diào)： 2f 1－f 2 ， 2f 2－f 1
鏡像頻率抑制比：?理想情況下，I、Q兩路信號組成復(fù)信號，其傅立葉變換在頻域不存在鏡像。但模擬接收機正交相位檢波輸出的I 、Q 兩路信號很難做到理想正交，這時會導(dǎo)致鏡像頻率的存在I、Q兩路信號 理想部分與其鏡像部分功率之比定義為鏡像頻率抑制比 ，簡稱鏡頻抑制比。
??⑥雷達信號處理機
對感興趣的目標(biāo)信號進行檢測
? 提取出目標(biāo)參數(shù)（距離、方位角、高低角、徑向速度等）
?處理要求：
?（1）運算量、吞吐量、存儲量
? ?信號帶寬
? ???通道數(shù)
?? ??采樣位數(shù)
? （2）實時 ： 基本要求
? （3）高速：要求有 小的系統(tǒng)延時
? （4）可靠性：設(shè)計有裕度，芯片、電路板、焊接，高低溫、溫度沖擊檢驗
? （5）系統(tǒng)可重構(gòu)、重配，部分器件壞，保證最重要的功能
硬件互聯(lián)方式：
?（1） 緊耦合（共享總線）
?? ?多個處理單元共同使用一套數(shù)據(jù)總線
?? ?結(jié)構(gòu)規(guī)則，傳輸效率高
?? ?芯片較少時，可以達到較高的并行加速比
? ??芯片較多時，總線沖突和等待，效率下降
?（2）松耦合 （分布式）
? ??連接方式多，線形、星形、樹狀等，不共享數(shù)據(jù)
?? ?結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，有傳輸延時
? ??可擴充性和靈活性強
?? ?重構(gòu)能力和容錯能力強
? ??較大規(guī)模處理機一般結(jié)合兩種方式
多處理器并行處理
? （1）流水型并行處理
（2）并發(fā)型并行處理
（3）局部并發(fā)全局流水并行處理
（4）局部流水全局并發(fā)并行處理
動態(tài)可重構(gòu)硬件架構(gòu)：
? 可重構(gòu)：根據(jù)運算情況重組自身資源，實現(xiàn)硬件結(jié)構(gòu)自我優(yōu)化、自我生成的計算技術(shù)
? FPGA 動態(tài)可重構(gòu)技術(shù)：通過資源的時分復(fù)用,對功能進行動態(tài)配置,滿足大規(guī)模應(yīng)用
? 按可重構(gòu)系統(tǒng)耦合度：緊耦合型、松耦合型
? 按重構(gòu)單元顆粒：細粒度、粗粒度、混合粒度
? 按重構(gòu)方式： 靜態(tài)重構(gòu)、動態(tài)重構(gòu)
靜態(tài)可重構(gòu)：在可重構(gòu)件運行之前對其進行預(yù)先配置，在運行過程中其功能保持 不變
動態(tài)可重構(gòu)：在可重構(gòu)件運行過程中，根據(jù)不同需要對其進行配置,改變其電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)
不同的功能 ，對重配置時間要求比較高
? 基于SRAM 結(jié)構(gòu)的FPGA ，在一定的控制邏輯的驅(qū)動下，對芯片的全部或部分邏輯資源實現(xiàn)在系統(tǒng)的高速功能變換和時分復(fù)用
? 分為 全局重構(gòu) 和 局部重構(gòu) （其余部分的工作不受影響）
??⑦雷達終端
終端完成人機交互功能，它接收信號處理機發(fā)送來的目標(biāo)參數(shù)，進行有效的 數(shù)據(jù)處理 （如航跡處理），將提取的 目標(biāo)信息、系統(tǒng)狀態(tài) 以及其它多種有益的輔助信息以直觀、有效的方式呈現(xiàn)給用戶 。
? 在顯示器上顯示目標(biāo)的斜距、方位角、仰角（高度）中的一個、二個或三個
顯示器是雷達終端設(shè)備之一，用信號幅度或亮度形式顯示目標(biāo)、雜波原始信息，顯示目
標(biāo)在空間的位置，數(shù)字顯示器還可顯示目標(biāo)航跡信息
? A 型，距離顯示器，水平方向表示距離，垂直方向表示信號強度
? B 型，距離— 方位顯示器，水平方向表示方位，垂直方向表示距離
? P型，環(huán)視顯示器，也稱平面位置顯示器（PPI ），其距離由徑向距離表示
??⑧監(jiān)控設(shè)備
監(jiān)控設(shè)備主要作用：
? 控制 系統(tǒng)工作模式、工作參數(shù)等；
? 顯示 系統(tǒng)工作狀態(tài)、故障位置
??⑨雷達系統(tǒng)指標(biāo)
戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)：
探測范圍 （最小、最大作用距離），方位、高度
覆蓋范圍 （不同體制、功能雷達覆蓋范圍不同）
? 分辨力 ：距離、速度、角度（方位、俯仰）
? 精 度 ：測距、測速、測角（不同功能雷達精度不同）
? 數(shù)據(jù)率 ：搜索、跟蹤狀態(tài)不同，和掃描方式（機械/ 相位掃描）有關(guān)
? 可靠性：MTBF > 400 小時? （關(guān)鍵在發(fā)射機）
? 可維修性：平均故障修復(fù)時間
? 抗干擾能力：頻率、波形捷變、重頻參差，空域濾波、副瓣對消、副瓣匿影等
? 低截獲（LPI ）性能
? 機動性能（架設(shè)、撤收時間）
? 體積、重量、功耗
? 環(huán)境適應(yīng)性（高溫，低溫，濕度，鹽霧，震動，沖擊）
? 電磁兼容性
技術(shù)指標(biāo)：
?? 工作 頻率、波形? （脈寬）、帶寬
? 脈沖重復(fù)頻率（PRF=1/PRI ）、占空比
? 發(fā)射機功率（Pt ）和效率
? 天線形式、增益（Gt ）、波束方位/ 俯仰寬度、極化、方位/ 俯仰掃描方式
? 賦形波束（警戒雷達采用賦形波束的原因）
? ?接收機增益（數(shù)控衰減范圍） 、 帶寬? 、 靈敏度 、動態(tài)范圍（圖示干擾信號、最小可檢測信號、噪聲的相對電平，AD 采樣范圍）、通道數(shù)
? 信號處理方法 （抑制雜波及其它干擾，相參積累方法、增益，恒虛警率檢測方法等）
? 終端顯示方式（顯示終端、監(jiān)控終端）
? 內(nèi)建自測試（BIT ）要求
? 硬件三防要求： 防潮，防塵，絕緣
? 軟件規(guī)范性
MTI/MTD?雷達
??多普勒速度：
獲取相參振蕩電壓的方法
? 雷達雜波及目標(biāo)頻譜
? 動目標(biāo)顯示（MTI ）技術(shù)
??只利用幅度信息（包絡(luò)檢波）處理性能受限，原因如下：
? 我們看到 雜波+ 運動目標(biāo)的回波 ， 下一個脈沖 即使幅度不變， 相位也是變的 （相位變化量正比于目標(biāo)徑向距離的變化量），作為復(fù)數(shù)是變化的回波采樣后數(shù)據(jù)如果是復(fù)數(shù)（I 、Q ，幅度、相位），對消性能會提高
雷達系統(tǒng)相參概念
下一個脈沖目標(biāo)移動距離很小 ，波形移動不明顯（徑向距離移動1.5cm ，時延才變化0.1ns ），但相位變化明顯
? 正交相位檢波（得到回波的相位信息）：區(qū)分運動和靜止目標(biāo)
? 相參接收的目的:工作頻率不變條件下，使目標(biāo)回波相位只與其延時有關(guān)，與發(fā)射初相位無關(guān)
? 根據(jù)脈沖雷達所用發(fā)射機的種類，即主振放大式和自激振蕩式，分為兩類：
1）全相參動目標(biāo)顯示；
2）中頻鎖相相參動目標(biāo)顯示。
連續(xù)波雷達：
脈沖信號：
雜波功率譜：
運動目標(biāo)的回波：
?
