搞清雷達基礎參數的計算

2020-11-22 騰訊網

在學習或工作中總需要搞清楚雷達基礎參數的計算，下面給出一些案例供大家參考。

發射功率，探測距離，距離解析度

假設一部低PRF雷達的脈衝重複頻率PRF=10kHz，輻射的峰值功率為Pt=10kW，佔空比duty=20%。

1，計算平均發射功率，脈衝重複間隔，脈衝寬度，在20ms內的輻射能量？

2，計算最大無模糊距離？

3，計算對應的距離解析度和帶寬？

都卜勒頻率

假設一部警用K波段雷達的工作頻率24.5GHz，一輛汽車以126km/h的速度向該警用雷達站駛來，汽車的速度矢量方向與雷達有一個30°的夾角(情景1)。

1，計算情景(1)下的都卜勒頻率和雷達接收回波信號的頻率？

2，如果該汽車遠離雷達站並且夾角為45°(情景2)，重新計算都卜勒頻率和雷達接收回波信號的頻率？

v=126km/h=126000m/3600s=35m/s；

接收功率

假設月球軌道上的宇宙飛船(軌道距離3.8×108米)採用L波段雷達，天線工作頻率3000MHz，平均發射功率是Pav=3MW(各向同性)。

1，計算到達地球表面的功率密度？

2，計算信號從宇宙飛船到達地球表面的時間？

3，計算地球表面一個直徑為1m的天線接收到的功率(假設傳輸無損耗)？

輸出信噪比

低PRF的C波段雷達工作頻率為6.0GHz，拋物面天線直徑2m，發射脈衝串的峰值功率為1MW，脈衝寬度2us，PRF是250Hz。假設等效噪聲溫度為600K，總的信號損失為20dB，目標的RCS為10m2，請計算：

1，最大無模糊距離(Ru)；

2，當目標在最大無模糊距離一半的位置時，求接收機的輸出信噪比。

目標距離為R時，雷達接收到的回波功率：

當接收到的回波功率等於最小可檢測信號時，雷達達到最大作用距離。

其中F為噪聲係數，也就是接收機輸入端信號噪聲比與輸出端信噪比的比值，表示由於接收機內部噪聲產生的影響。T0為室溫290K。理想情況下F=1，由於熱噪聲的存在實際情況總不會理想，題中給出等效噪聲溫度為600K。這裡也默認了噪聲帶寬與信號的半功率帶寬一樣。

接收機靈敏度

在噪聲背景下檢測目標，接收機輸出端的信噪比要達到所需的數值，這個最低要求決定了輸入端的最小可檢測信號，從而確定了最大探測距離。也就是說目標距離如果超過了該距離，雷達雖然可能也接收到了回波信號，但是雷達已經檢測不出該目標了。

這個最小可檢測信號功率即接收機的靈敏度，為了提高接收機靈敏度，就是要減少最小可檢測信號功率，具體的方法有：

1. 降低接收機的總噪聲係數，也就是降低等效噪聲溫度，可採用高增益、低噪聲高頻放大器；

2. 接收機的中頻放大器採用匹配濾波，以便在白噪聲背景下能輸出最大信噪比；

3. 另外檢測方法也會影響對信噪比的最低要求。

毫米波雷達

假設有一個毫米波雷達工作頻率80GHz，峰值發射功率為7.5kW，脈衝寬度30us，PRF為10kHz，噪聲係數F=5dB，天線直徑D=0.3m，目標RCS大小為2m2，雷達搜索率2s，搜索立體角為Ω=1.1 steradian，系統損耗10dB，計算：

1，天線波束寬度和角度覆蓋範圍；

2，覆蓋搜索範圍需要的天線波束數量；

3，距離解析度和無模糊距離；

4，每個波束的駐留時間；

5，輸出信噪比與最大作用距離的關係，以及當信噪比為10dB時的最大距離；

天線3dB波束寬度用以下公式計算：

題中給出的立體弧度Ω=1.1，可以推算出角度覆蓋範圍(已轉換為角度，弧度不直觀，準確來說應該是60°x60°的區域)：

這裡給定的條件是搜索雷達，先將搜索過程理想化，在特定的時間段內，發射波束通過掃描或連續照射來搜索一個扇區，這樣雷達的時間和能量資源都會受到限制。假設波束不疊加，覆蓋搜索範圍需要的天線波束數量為：

由於這裡採用的是無調製的脈衝信號，距離解析度和無模糊距離為：

搜索率2s，說明完成Np個波束的時間是2s，每個波束的駐留時間：

參數太多，用Matlab來計算，方便修改參數，還可畫出關係圖。當輸出信噪比為10dB時，計算出的最大探測距離為73.1km。

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