雷達系統(tǒng)及其信息處理（第2版）

目錄
第1章 引論 1
1.1 雷達的概念 1
1.2 電磁波譜及雷達頻段 1
1.2.1 電磁波譜 1
1.2.2 雷達頻段的特性 2
1.3 雷達系統(tǒng)的分類 3
1.4 雷達的起源、發(fā)展和未來 4
1.4.1 雷達的起源 4
1.4.2 雷達的發(fā)展 8
1.4.3 雷達的未來 11
1.5 雷達的應用 15
1.5.1 民用雷達的應用 15
1.5.2 軍用雷達的應用 17
1.6 雷達系統(tǒng)及其同目標與環(huán)境的相互作用 22
1.6.1 最基本的雷達系統(tǒng) 22
1.6.2 雷達系統(tǒng)同目標與環(huán)境的相互作用模型 23
第1章思考題 24
參考文獻 25
第2章 電磁場與電磁波基礎 27
2.1 麥克斯韋方程 27
2.1.1 麥克斯韋方程及其物理意義 27
2.1.2 電磁場的基本性質 29
2.1.3 電磁場的邊界條件 29
2.1.4 坡印亭定理 30
2.2 時諧場 32
2.2.1 相量形式的麥克斯韋方程 32
2.2.2 相量形式的邊界條件 33
2.2.3 相量形式的坡印亭定理 33
2.3 球面波和平面波 34
2.3.1 球面波與平面波的概念 34
2.3.2 近場與遠場 34
2.4 電磁波的極化 35
2.4.1 極化波的概念 35
2.4.2 線極化 37
2.4.3 圓極化 37
2.4.4 橢圓極化 38
2.4.5 場的極化分解 39
2.5 平面波的傳播 39
2.6 平面波的反射、折射、繞射和散射 41
2.6.1 惠更斯原理 41
2.6.2 平面波的反射 42
2.6.3 平面波的折射 43
2.6.4 平面波的繞射 44
2.6.5 平面波的散射 45
第2章思考題 46
參考文獻 46
第3章 雷達發(fā)射與接收 47
3.1 雷達信號及其表示方式 47
3.2 脈沖雷達與目標距離測量 49
3.2.1 脈沖雷達 49
3.2.2 目標距離的測量 50
3.3 相參雷達與目標多普勒頻率測量 50
3.3.1 相參雷達的概念 50
3.3.2 目標多普勒頻率的測量 51
3.4 雷達天線 53
3.4.1 天線的主要參數(shù) 53
3.4.2 孔徑天線 55
3.4.3 相控陣列天線 56
3.5 雷達發(fā)射機 59
3.5.1 雷達發(fā)射機的分類及特點 59
3.5.2 雷達發(fā)射機的主要技術指標 61
3.5.3 射頻功率源 62
3.5.4 脈沖調制器 63
3.6 雷達接收機 64
3.6.1 雷達接收機的組成 64
3.6.2 超外差式接收機的主要技術指標 65
3.7 相參雷達系統(tǒng) 66
3.7.1 振蕩頻率源 66
3.7.2 波形調制 67
3.7.3 混頻器 68
3.7.4 限幅器 68
3.7.5 信號解調與正交檢波 69
3.7.6 I/Q通道失真及其校正 70
3.7.7 系統(tǒng)非線性的影響 72
3.7.8 相參雷達各點信號波形小結 75
3.8 系統(tǒng)噪聲和靈敏度 76
3.8.1 接收機噪聲 76
3.8.2 噪聲系數(shù) 77
3.8.3 噪聲系數(shù)的計算 78
3.8.4 接收機靈敏度的計算 79
第3章思考題 80
參考文獻 81
第4章 雷達方程與目標檢測 83
4.1 基本雷達方程 83
4.1.1 雷達方程的推導 83
4.1.2 雷達方程的討論 85
4.2 噪聲中的信號檢測 87
4.2.1 信號檢測基本原理 88
4.2.2 門限檢測 89
4.2.3 雷達脈沖的積累 90
4.3 虛警概率和檢測概率 91
4.3.1 虛警概率 91
4.3.2 檢測概率 92
4.3.3 提高檢測概率的方法 93
4.4 恒虛警率檢測 94
4.5 對雷達方程的進一步討論 95
4.5.1 用檢測因子和能量表示的雷達方程 95
4.5.2 雙站雷達方程 97
4.5.3 搜索雷達方程 97
4.5.4 雷達方程的使用 98
第4章思考題 99
參考文獻 100
第5章 雷達波形與處理 101
5.1 匹配濾波器 101
5.1.1 匹配濾波器的響應 101
5.1.2 匹配濾波器對時延和多普勒頻移信號的響應 103 5.2 雷達模糊度函數(shù) 104
5.2.1 雷達模糊度函數(shù)的定義 104
5.2.2 雷達模糊度函數(shù)的性質 105
5.2.3 模糊度函數(shù)的時延和多普勒切片 106
5.3 雷達波形與分辨率 106
5.3.1 徑向距離分辨率 106
5.3.2 信號帶寬與距離分辨率 108
5.3.3 多普勒頻率分辨率 109
5.3.4 波形評價準則 110
5.4 典型雷達波形及其模糊度函數(shù) 111
5.4.1 單頻脈沖 111
5.4.2 線性調頻脈沖 113
5.4.3 相干脈沖串 117
5.4.4 相位編碼信號 120
5.4.5 模糊函數(shù)輪廓圖 124
5.5 數(shù)字脈沖壓縮 126
5.5.1 脈沖壓縮的概念 126
5.5.2 線性調頻脈沖的數(shù)字脈沖壓縮 126
5.5.3 線性調頻脈沖的加權處理 128
5.5.4 相位編碼信號的數(shù)字脈沖壓縮 129
5.5.5 二相巴克碼信號的加權處理 130
5.6 波形分集概念及應用 132
5.6.1 波形分集概念 132
5.6.2 抗干擾波形優(yōu)化：信干噪比最大化 133
5.6.3 雜波抑制波形優(yōu)化：信雜比最大化 134
5.6.4 目標識別波形優(yōu)化：最大辨識度 136
5.6.5 認知雷達：知識輔助的全自適應方法 136
第5章思考題 137
參考文獻 138
第6章 雷達目標 140
6.1 概述 140
6.2 目標RCS的基本概念 141
6.2.1 RCS的定義及其物理意義 141
6.2.2 目標RCS與雷達探測 144
6.2.3 目標散射函數(shù)的概念 144
6.3 雷達目標的三個散射區(qū) 148
6.3.1 瑞利區(qū) 148
6.3.2 諧振區(qū) 149
6.3.3 光學區(qū) 149
6.4 目標散射的極化特性 150
6.4.1 極化散射矩陣 150
6.4.2 極化散射矩陣變換 152
6.5 散射中心 153
6.5.1 散射中心的概念 153
6.5.2 散射中心的帶通濾波解釋 155
6.6 復雜目標的高頻散射機理 157
6.7 幾種簡單目標的RCS 159
6.7.1 完純導體球 159
6.7.2 矩形金屬平板 160
6.7.3 球頭錐 162
6.8 目標RCS起伏的統(tǒng)計模型 164
6.8.1 RCS起伏的物理解釋 164
6.8.2平方分布和Swerling模型 165
6.8.3 Rice分布模型 167
6.8.4 對數(shù)-正態(tài)分布模型 167
6.9 目標RCS圖像理解 168
6.9.1 金屬球的一維和二維散射圖像 168
6.9.2 不同散射機理在雷達圖像中的表現(xiàn)形式 173
第6章思考題 181
參考文獻 182
第7章 雷達系統(tǒng)與外部環(huán)境的相互作用 184
7.1 大氣傳播衰減 184
7.1.1 地球大氣層 184
7.1.2 傳播衰減 185
7.2 大氣折射的影響 188
7.3 地球曲