海军武器工程导论

雷达原理与系统

  1. 计算一个雷达的占空比传输1.5m在8 kHz的PRF处的脉冲。如果这个雷达的峰值功率为500千瓦，平均力量是多少？休息时间是多少？

    Eqn(2 - 1)。占空比是除以脉冲宽度(1.5)的结果ms）通过脉冲重复时间（1/8000Hz）或将脉冲宽度乘以脉冲重复频率。（1.5 x 10－6x (8 x 103.第二个－1）= 0.012占空比是平均功率与峰值功率的比率。因此，如果占空比为0.012，并且峰值功率为500千瓦，则可以通过将占空比乘以峰值功率来获得平均功率。（0.012）（500 x 103.瓦特）= 6千瓦。从图2-1，静止时间是脉冲重复时间（脉冲重复频率的倒数）和脉冲宽度之间的差异。休息时间= 1/8000 Hz - 1.5 x 10－6S = 1.24 x 10－4s = 124.mS.
  2. 脉冲雷达具有.016的占空比。如果休息时间是380mS，脉冲宽度是多少?什么是PRF?这种雷达的最小距离是多少米?

    Eqn(2-1)用休息时间+脉宽(RT + PW)代替脉冲重复时间(PRT)。解PW。PW = 6.18mS.
  3. 如果CRT被设计成光点在900内穿过指示器面mS，一个点偏转到指示器的一半可以表示什么范围?

    解(2-3)式R，求屏幕全宽所指示的范围。R = 1/2(3.0 x 108.m / s）（900 x 10－6如果偏离指示器的一半，则代表135公里的一半，即67.5公里。
  4. 列出脉冲雷达的七个基本部件，并简要描述每个部件的功能。

    同步器
    系统的时序单元。因此，它决定了PRF并在指示器上的扫描上与发射机发射旋转的扫描。
    发射机
    产生所需频率的射频能量并将其传递给天线系统。
    天线系统
    以所需图案广播发射器能量进入空间并接收返回能量。
    双工器
    由TR(发射-接收)和ATR(反发射-接收)设备组成。允许使用单个天线的Xmit和接收。
    接收机
    放大微弱的返回信号，并将其转换为一种有用的形式显示在指示器上。
    展示
    提供一种方法，以对操作符有用的形式表示所需的目标信息。
    电力供应
    供应权力！
  5. 一个目标以相对速度200节在雷达位置的径向接近。雷达发射波长为5厘米的连续波能。目标的多普勒频移是多少?如果目标改变航向45倍多普勒频移会是多少O.(关闭速度减少)?

    使用Eqn(2-4)频移= (2)(10160 cm/s)/(5cm) = 4.06 kHz，一个过程的变化为45O.时，闭合方向上的速度分量为10160cos(45O.频移= 2(7184 cm/s)/(5 cm) = 2.87 kHz
  6. 开口目标的多普勒转移是否会增加频率的增加或减少？为什么？
    从(Eqn 2-4)开始递减，如果S为“负”，即消失，则频移为负值。
  7. 为什么连续波雷达不能测量距离?连续波雷达的主要优点是什么?

    距离是通过记录雷达能量脉冲的往返时间来测量的。由于连续波雷达是连续发射的，因此没有测量往返时间的方法，因此也没有直接测量距离的方法。连续波雷达的主要优点是其固有的识别运动目标的能力。可以肯定地说，任何代表某种威胁的目标也会在行动中。
  8. 为什么窄光束比宽光束能获得更好的角度测量?哪一个更适合搜索目标?为什么？

    由于当目标移动到波束边缘时，信号强度的变化更明显，因此跟踪时越接近目标边缘，就越容易检测到角度的变化。与宽波束相比，窄波束中信号强度的大变化发生在更靠近轴的位置，因此跟踪精度更高。宽光束。因为狭窄的波束在空间中覆盖的区域太小，无法用于初步定位潜在威胁。窄波束更适合目标跟踪和火控解决方案，精度是主要考虑因素。搜索雷达不需要任何特定的分辨率，因为它们的主要功能只是确定目标的存在。一旦完成，将使用窄波束进行跟踪。
  9. 宽边和最终火灾阵列之间有什么区别？解释如何修改宽度阵列（2-17）以成为最终火灾阵列。

    在一个广播阵列中，所有元素都在阶段传输。如果用其立即邻居刺激每个元素，则通过与分隔相邻元件的波长的部分相同的量，将导致端火阵列。
  10. 解释寄生反射器的功能。

    寄生反射器用于一些雷达天线系统中，作为将辐射能量置于所需方向的手段。在没有设备的情况下，阵列型雷达天线将在相反方向上播放两个相等的主光束。当导电元件放置在电场中时，将在元件中引起电压。当该场在辐射偶极子变化时，导体（驱动元件）中感应电压的变化也将导致其辐射，但是具有相移。因此，在阵列附近的正确定位在阵列附近将设定干扰，其倾向于在一个方向上取消场，并在另一个方向上重新强制它，从而允许单个更强的主光束。
  11. 在方位确定方面，讨论双凸瓣系统的优点。

    单瓣系统适用于确定目标轴承，只要不需要高精度就不需要。一旦接收到强信号，表示粗糙的光束，单个凸耳系统处于其值的极限。这是因为雷达光束的泪珠形状使得极难微调;天线方位角到精确的最大返回点。双凸瓣系统不需要确定最大返回，而是返回信号对每个叶片相等的方位角。从操作员角度来看，匹配存在恒定参考的两个信号比确定存在可变参考的一个信号的最大信号相当难以难以确定。双凸瓣系统具有额外的优势，因为当方位角设置接近正确时，来自每个叶片的返回来自较近裂片的侧面，其中信号强度变化更明显。这使得微调天线方位角的微调变得较小。
  12. 列出并简要讨论了确定目标高程的三种方法。

    1. Threshold-pickup一种低精度单叶法，其利用从地球表面反射的信号。直接雷达能量和反射雷达能量之间的路径长度差导致在其他空间和加强件中的一些点处的取消。网络结果是太空中的“裂片层”。该天线将固定在高度上，操作员将使用淡图图来使用，这将提供基于所出现的第一可辨别信号的范围的高程。
    2. 信号比较与阈值提取类似，只是利用两个瓣，利用信号强度和目标距离的比值来确定高度。这种方法比阈值提取方法的精度高得多。
    3. 该方法的倾斜天线类似于用于确定方位角的单个叶片方法。天线œ升高，使得从表面反射叶片的部分。目标采集时的天线的高度角度和范围可以是三角地组合以确定目标高度。
  13. 雷达噪声的主要来源是什么?讨论信噪比与带宽的关系。

    利用雷达的电子电路产生最大的噪声百分比，特别是在接收器的输入中。这种噪声的共同来源是由电气元件内电子的随机运动。由于在绝对零以上的任何温度下会有运动，因此难以消除这种噪音（约翰逊噪声）。带宽更宽，越大，将越大将输入到接收器的噪声程度越大。由于所有频率存在噪声，因此调谐接收器的频率范围，然后如果噪声和较低的信噪比，则强度级别越高。
  14. 雷达的最大明确范围是600 Hz的PRF？350 km的最大明确范围需要哪些prf？

    用Eqn(2-3)代入t，代入PRF的倒数，求解R。R = 1/2(3.0 x 10)8.米/秒)(600年代－1为了确定达到最大明确射程350公里所需的PRF，在Eqn(2-3)中将R替换为350公里，并求解PRT。所需的PRF是结果的倒数。脉冲重复频率=[(2)(350年x103.厘米)/ (3.0 x108.米/秒)]1 =428.6赫兹
  15. PW为5的雷达的最小距离是多少ms？雷达的范围分辨率是多少？

    使用EQN（2-3）替换PW for T.r = 1/2（3.0 x 108.(5.0 x 10 m / s)－6假设脉冲压缩比为1.0。R.res.= R闵=750米
  16. 为什么低占空比是有利的?

    占空比是平均功率与峰值功率的比率。低占空比表示低平均功率和高峰功率。从设备尺寸的观点来看，期望低平均功率，并且高峰功率对于最大返回信号强度是重要的。
  17. 为什么要求至少有10个返回脉冲(或回波)来评估目标的有效性?

    连续10次在同一时间空间（即范围）中产生的噪声概率极低，因此确保返回是目标。
  18. 如果接收机的接收灵敏度为-83 dBm，最小可分辨信号(S)的值是多少闵）？

    用Eqn(2-5)代替-83 dBm作为接收灵敏度，求解S闵．S.闵= log-110[1/10(-83)]=5.012 x 109mw = 5.012x10.-12年W.
  19. 给定天线波束宽度为3“，扫描速率为48O./ sec和200 hz的prf;当天线通过其光束宽度扫描时，将从点目标返回多少个脉冲？

    使用EQN（2-6）替换3O.为了问： B.48岁的O./秒问： S.PRF的200 Hz。解决NB。nb =（3O.) (200 sec-1) / (48O./ sec）= 12.5脉冲
  20. 天线的指令增益是多少，水平半功率光束宽度为2O.垂直半功率束宽度为4O.还是

    使用EQN（2-8）通过将每个值除以57.3来将光束宽度转换为半径O.．将波束宽度代入公式(2-8)，求解GD.．GD.= [(4) (P.)] / [(2/57.3) (4/57.3)] = 5157.4
  21. 解释为什么a -4的回声可能比同样距离的大型飞机的回声强得多。

    任何目标的雷达横截面都会随方向和反射质量而变化。例如，A-4的平面视图会比A-3的正面视图大得多。
  22. 将雷达的发射机功率增加5倍，最大射程将增加百分之多少?

    使用Eqn(2-17)找到R值的比值马克斯在这两个条件下。在新的条件下，PT.（新）= 5pT.(旧)。所有其他因素保持不变，取消。R.O.(新)/ RO.（旧）= [5pT.(旧)/ PT.（旧）] 1/4 = 1.495因此增加了pT.每增加5倍，范围就会增加49.5%。
  23. 对于一个给定的目标，雷达的最大射程为100公里。如果雷达接收机的灵敏度退化3分贝，对目标的退化最大距离是多少?

    3dB的灵敏度损失相当于修正后的灵敏度，即原来灵敏度的1/2，或修正后的S闵是原来的两倍闵．如问题2-22所示，找到r的比例马克斯在S的两个条件下闵．在新条件下闵(new) = 2 S闵(旧)。所有其他因素都抵消了。R.新/ R.老的= [1 /（2s闵（旧）/ 1 / smin] 1/4 =（1/2）1/4 = 0.841。因此，修订的范围是84.1公里
  24. 带有s的给定雷达闵= 10-9W可以检测在40英里范围内的雷达横截面的雷达横截面。如果其灵敏度提高了6 dB，则相同的雷达可以在哪个范围内检测1米2的目标？使用EQN（2-17）

    灵敏度的6dB改善是4倍的改善。因此，S.闵(new) = 1/4 S闵R(旧)新/ R.老的= [（LM2 / 1 / 4smin（旧）/（3M2 / SMIN（旧）] 1/4 = 1.074 F Rold = 40英里，R新=(1.074)(40英里)= 42.98英里
  25. 调频雷达在10分钟内从400mhz扫频到800mhzms。该雷达可以测量的最大明确范围是什么？

    使用EQN（2-3）最大明确范围为1/2，可以在一个扫描时间从400到800 MHz的雷达能量行驶的距离。替代10.mR = 1/2(3.0x10)8.米/秒)(10 x10－6sec) = 1.5公里。
  26. 区别脉冲多普勒或MTI雷达与脉冲回波雷达的主要特征是什么?

    脉冲回波雷达只能测量单个脉冲经过的旅行时间，然而，脉冲多普勒/MTI雷达能够测量返回脉冲中的射频能量频率的偏移，因此对目标速度敏感。
  27. 讨论脉冲多普勒雷达和MTI雷达的区别。

    脉冲多普勒雷达使用过滤器选择性地通过多普勒频率。MTI雷达使用延迟线和消除器来消除低/无多普勒频率偏移。
  28. 脉冲多普勒雷达具有9GHz的载波频率和4000Hz的PRF。

    1. 它是什么“盲”多普勒频率？

      f d = n prf = n（4000 hz）= 4000 Hz，8000 Hz，12000 Hz等
    2. 雷达探测不到的径向目标速度是多少?

      使用Eqn(2-18)查找L.使用Eqn(1 - 1)。L.=（3.0x10.8.米/秒)/ (9 x109.秒－1）= 3.33cm解决v的eqn（2-18）T.= n (4000 Hz) (3.33x10－２m）/ 2 = n 66.67 m / sec。该系统无法检测到66.67米/秒的任何整数倍数。
    3. 可以对雷达做什么修改来消除2000节以下的盲目速度(使用PRF)?

      设n = 1用公式(2-18)用1016 m/s代替VT.和1个。解决PRF的方程式（2-18）。prf = [（2）（1016 msec）] / [（1）（3.33x10－２米))= 61.02 kHz
    4. 改进后的雷达的最大明确距离是多少?

      用PRF的倒数代入t，求解R。R=1/2(3.0x10)8.m /秒)(6.102 x 104.秒－1) 1 = 2.46公里
    5. 哪些附加修改将允许最大明确范围的增加?

      降低频率，使更高的PRT成为可能。
  29. 在090的标题上一级航班的战斗机O.在600米/秒的空速下，以800 MHz的频率操作脉冲多普勒雷达。在相同的高度，轴承000检测到目标O.R,航向030O.T以300米/秒的速度。

    1. 战斗机和目标之间的相对径向速度是多少？

      确定战斗机的航线和它对目标的视线(LOS)之间的角度。（0O.）.确定目标的航线和战斗机到目标的视线之间的角度(120O.）.相对径向是由沿LOS的速度分量之和决定的。=年代雷+ STGT.=（600 m / s）cos（0O.) + (300 m/s) cos(120O.) = 450米/秒
    2. 由此产生的多普勒班次是什么？

      用Eqn(2-4)将刚刚得到的相对径向速度代入Eqn(2-4)求解频率变化。(使用Eqn(1-1)确定lambda)。频移=(2)(450米/秒)/0.375米)= 2.4 kHz
  30. 脉冲雷达传播下面所示的脉冲系。每个脉冲的频率在脉冲宽度的持续时间内增加，导致脉冲压缩比为100：1。这个雷达的范围分辨率是多少？

    使用EQN（2-3，替换PW for T，并为R解决闵．R.闵= 1/2（3x108.米/秒)(3 x10－6秒）= 450m rres.= R马克斯/PCR = 300 km/100 = 4.5 m
  31. 为什么毫米系统比微波雷达能实现更窄的波束宽度?(微波雷达频率覆盖800-1000 MHz)

    毫米系统接近“光”波长，因此可以使用“镜头”来产生梁。微波雷达需要更大的天线，因此更难聚焦或产生梁。
  32. 下表列出了脉冲回波型水面搜索雷达各部件的特点。使用本章介绍的概念，完成此表格。


    频率f 5600 MHz.
    波长,L. ＿＿＿＿＿
    脉冲宽度、PW 1．3m秒
    脉冲重复频率PRF ＿＿＿＿＿
    脉冲重复时间，prt ＿＿＿＿＿
    峰值功率 ＿＿＿＿＿
    平均力量 ＿＿＿＿＿
    占空比 8.3 x 10.－4
    天线旋转速率，问： 16日转
    水平波束宽度,问：B. ＿＿＿＿＿
    垂直梁宽度，FB. 4.O.
    有效孔径,E. 0.9米2
    功率增益，g 3940
    指令,克D. ＿＿＿＿＿
    每次扫描的返回数，NB. 9.9
    最小可辨别信号，MDS -83年dbm
    接收敏感性，s闵 ＿＿＿＿＿
    最大无歧义范围Runamb ＿＿＿＿＿
    最大的理论范围，r马克斯 50公里.
    最小射程,R闵 ＿＿＿＿＿
    范围分辨率，rres. ＿＿＿＿＿
    雷达横截面,S. 5米2

    波长

    使用Eqn (1 - 1)
    L.= (3.0 x 108.m / sec）/（5600 x 106.Hz) = 5.36 cm

    PRT.

    使用Eqn (2 - 1)
    PRT = pw / dc = 1.3m秒/ 8.3x10.－4= 1.57 x103. m秒

    PRF.

    PRF = 1/PRT = (1.57x103sec)－1= 638.5赫兹

    峰值功率

    提示，跳过这个，继续到最后，然后解决。)
    使用EQN（2-17）
    整理Eqn(2-17)，求解PT.．(Eqn(2-17)要求S闵;这就是为什么你必须跳过这个）

    P.T.=(年代闵) (4P.R.2) 2 / GAE. S.=（5.012x10.-12年) ((4P.）（50x10.3.米)2) 2 / (3940) (0.9) (5.0)

    P.T.= 279千瓦

    平均力量

    解决平均功率的EQN（2-1）（PAve.）.P.Ave.= PT.
    DC =（279kW）（8.3 x 10-4）= 231.6W

    指令获得

    使用Eqn(2-6)和(2-8)
    重新排列EQN（2-6）来解决问： B.，即水平光束宽度。将扫描速率(16转/分)更改为O./ sec如下：
    扫描速度=(16转/分钟)(360O./革命)(60秒/分钟)－1= 96O./秒。
    解Eqn (2-6问： B.：
    问： B.= (NB)(扫描率)/脉冲重复频率= (9.9)(96O./秒）/（638.5秒－1) = 1.49O.
    求G的Eqn (2-8D.，将光束宽度改为弧度。
    GD.= (4P.）/（4.0 / 57.3）（1.49 / 57.3）= 6929

    最小可辨别的信号

    使用EQN（2-5）替换-83 dB以进行接收器灵敏度并为S解决闵= 10(1/10 (-83))=5.012 x 10-12年W.

    R.unamb

    用PRT代入t，求解R。R = 1/2(3.0x10)8.米/秒)(1.57 x103sec) =235.5公里.

    R.闵

    使用EQN（2-3）替换PW f for T，用于R. R = 1/2（3.0x108.米/秒)(1.3 x10－6sec) =195米

    R.res.

    假设没有脉冲压缩。Rres = Rmin = 195m