●第1章 雷達距離方程1
1.1 雷達基礎 1
1.1.1 基本功能1
1.1.2 雷達應用3
1.1.3 雷達頻段3
1.2 距離方程的推導5
1.2.1 接收到的信號功率5
1.2.2 雙基地雷達方程6
1.2.3 應答機和電子戰方程6
1.2.4 接收機噪聲7
1.2.5 信噪比8
1.2.6 射頻損耗因子9
1.2.7 優選作用距離的解10
1.2.8 利用Blake圖進行距離計算10
1.2.9 一般解法10
1.3 搜索雷達方程13
1.3.1 均勻搜索的推導13
1.3.2 搜索雷達方程的重要性13
1.4 有源干擾時的雷達作用距離14
1.4.1 遠距離噪聲干擾的等效溫度 14
1.4.2 干擾有效性15
1.4.3 欺騙性干擾16
1.4.4 自屏蔽和護衛干擾16
1.5 有雜波時的雷達作用距離17
1.5.1 空域雜波：降雨或箔條17
1.5.2 空域雜波中的探測距離19
1.5.3 距離上模糊的雜波20
1.5.4 表面雜波：陸地和海面21
1.6 組合干擾下的探測距離23
參考文獻24
附錄1A：關於雷達方程的習題24
附錄1B：提供的Mathcad工具26
附錄1C：習題的解27
第2章 目標檢測理論28
2.1 噪聲統計29
2.2 對伴有噪聲的信號的一個采樣進行檢波30
2.2.1 理想的相參檢波過程30
2.2.2 實際檢波過程31
2.2.3 相對於理想繫統的檢波器損耗33
2.2.4 匹配濾波器及匹配損耗33
2.3 脈衝串的積累34
2.3.1 相參積累35
2.3.2 視頻信號積累36
2.3.3 二進制積累38
2.3.4 累積積累 39
2.3.5 積累器加權損耗40
2.3.6 虛警時間40
2.3.7 折疊損耗41
2.4 起伏目標的檢測43
2.4.1 單個采樣檢測43
2.4.2 起伏損耗43
2.4.3 情況1信號的積累43
2.4.4 其他目標模型45
2.4.5 分集增益47
2.4.6 X2目標的通用方程式48
2.4.7 起伏目標的二進制積累49
2.4.8 起伏目標的累積積累49
2.5 順序檢測50
2.5.1 兩步順序探測概率50
2.5.2 有快速確認的順序檢測50
2.5.3 延遲確認順序檢測51
2.5.4 順序檢測的能量和時間要求51
2.6 恆虛警率檢測52
2.6.1 平均的CFAR52
2.6.2 雙參數CFAR54
2.6.3 時間平均CFAR 55
2.6.4 非參量CFAR55
2.7 有效可檢測性因子55
參考文獻56
附錄2A：關於目標檢測的習題58
附錄2B：提供的Mathcad工具60
附錄2C：習題的解60
第3 章 目標和干擾61
3.1 雷達橫截面積的定義61
3.1.1 等效球體61
3.1.2 等效天線 62
3.2 簡單物體的雷達橫截面積63
3.2.1 峰值RCS和波瓣結構63
3.2.2 RCS與波長和姿態角的關繫63
3.2.3 諧振現像65
3.2.4 RCS 的極化依賴性 66
3.3 復雜目標的RCS67
3.3.1 Swerling目標模型 68
3.3.2 通用目標模型70
3.3.3 目標譜和相關時間70
3.3.4 相關頻率71
3.4 橫截面積的空間分布71
3.4.1 目標閃爍71
3.4.2 目標72
3.4.3 角度、距離和多普勒閃爍73
3.4.4 閃爍譜74
3.5 雙基地橫截面積75
3.5.1 前向散射RCS75
3.5.2 雙基地增強的範圍 75
3.6 雷達雜波76
3.6.1 面雜波77
3.6.2 海雜波 78
3.6.3 地雜波79
3.6.4 面雜波幅度分布 81
3.6.5 面雜波的速度譜82
3.6.6 降雨雜波84
3.6.7 箔條85
3.6.8 體雜波的空間和速度範圍 85
3.6.9 體雜波的幅度分布87
3.6.10 離散雜波源 87
3.7 干擾88
3.7.1 噪聲干擾 88
3.7.2 欺騙干擾 89
3.7.3 誘餌 89
參考文獻90
附錄 3A：關於目標和干擾的習題91
附錄3B：提供的Mathcad工具94
附錄3C：習題的解95
第4章 雷達天線96
4.1 四個坐標上的雷達響應96
4.1.1 雷達分辨力96
4.1.2 可分離角度響應 97
4.1.3 天線方向圖的互易性99
4.2 天線和陣列99
4.2.1 均勻照射孔徑99
4.2.2 錐削式孔徑照射100
4.2.3 橢圓形孔徑和圓形孔徑103
4.2.4 天線副瓣103
4.2.5 反射面天線104
4.2.6 透鏡天線108
4.2.7 平面陣列天線108
4.3 相控陣109
4.3.1 和陣列因子110
4.3.2 相掃110
4.3.3 頻率掃描 112
4.3.4 稀疏陣列113
4.3.5 移相器114
4.3.6 陣列饋電繫統115
4.3.7 放大器陣列117
4.3.8 波束形成矩陣118
4.3.9 相位和幅度誤差效應119
4.3.10 陣列帶寬 121
4.4 超低副瓣天線123
4.4.1 定義123
4.4.2 掃描的超低副瓣天線繫統設計124
4.4.3 超低副瓣反射面天線126
4.5 多波束天線128
4.5.1 堆積波束繫統 128
4.5.2 單脈衝天線130
4.5.3 焦平面陣列饋源133
4.5.4 數字波束形成134
參考文獻135
附錄4A：關於雷達天線的習題135
附錄4B：提供的Mathcad工具138
附錄4C：習題的解140
第5章 波形和信號處理141
5.1 模糊函數141
5.1.1 匹配濾波器的實現 142
5.1.2 矩形脈衝的響應143
5.1.3 簡單脈衝的分辨力特性145
5.2 脈衝壓縮146
5.2.1 相位編碼脈衝壓縮147
5.2.2 線性調頻脈衝壓縮148
5.2.3 非線性調頻脈衝波形151
5.2.4 脈衝壓縮波形的多普勒容差154
5.3 動目標顯示157
5.3.1 脈衝串的頻譜157
5.3.2 脈衝串的模糊函數159
5.3.3 很好MTI濾波器160
5.3.4 實用MTI濾波器的實現161
5.3.5 參差PRF和PRF分集MTI163
5.3.6 帶脈衝振蕩發射機的MTI163
5.3.7 非相干MTI165
5.3.8 區域MTI165
5.3.9 相干MTI的性能165
5.3.10 非相干MTI的性能170
5.3.11 存在移動雜波時的MTI170
5.3.12 MTI繫統的損耗170
5.3.13 MTI繫統中的可檢測性因子172
5.4 脈衝多普勒172
5.4.1 定義172
5.4.2 低-PRF PD雷達174
5.4.3 中-PRF PD雷達176
5.4.4 高-PRF PD雷達179
5.4.5 振蕩器對PD雷達性能的影響180
5.4.6 濾波器副瓣對PD雷達性能的影響183
5.4.7 PD雷達中的損耗因子184
5.4.8 PD雷達的探測距離186
參考文獻187
附錄5A：關於波形和信號處理的習題188
附錄5B：提供的Mathcad工具191
附錄5C：習題的解194
第6章 雷達傳播195
6.1 大氣衰減195
6.1.1 晴朗的大氣195
6.1.2 氣像衰減199
6.1.3 穿過潮濕天線罩的衰減201
6.1.4 電離層衰減201
6.1.5 箔條的衰減201
6.1.6 預測衰減時探測距離的Blake方法202
6.1.7 大氣噪聲溫度202
6.1.8 大氣透鏡損耗203
6.2 表面反射效應204
6.2.1 傳播因子204
6.2.2 表面反射幾何圖204
6.2.3 反射繫數206
6.2.4 粗糙表面208
6.2.5 植被因子210
6.2.6 方向圖傳播因子對雷達探測範圍的影響210
6.3 繞射211
6.3.1 光滑球面繞射211
6.3.2 從繞射區到干涉區的過渡212
6.3.3 刀鋒繞射213
6.3.4 粗糙表面效應215
6.4 大氣折射216
6.4.1 指數形式基準大氣層217
6.4.2 仰角和距離偏移誤差218
6.4.3 偏移誤差的校正220
6.4.4 對流層起伏220
6.4.5 大氣波導221
6.4.6 電離層繞射221
6.4.7 法拉第旋轉222
參考文獻224
附錄6A：關於雷達傳播的習題225
附錄6B：提供的Mathcad工具226
附錄6C：習題的解227
第7章 雷達監視228
7.1 監視雷達基礎228
7.2 兩坐標對空監視雷達230
7.2.1 兩坐標搜索問題的定義230
7.2.2 駐留時間與波束寬度232
7.2.3 孔徑面積的233
7.2.4 兩坐標監視的最小平均功率233
7.2.5 功率與孔徑兩者之間經濟上的折中方案233
7.2.6 兩坐標雷達中傳播與雜波上的考慮233
7.2.7 中程兩坐標空中交通管制雷達的實例235
7.3 堆積波束三坐標監視雷達237
7.3.1 三坐標搜索問題的定義237
7.3.2 駐留時間與波束寬度238
7.3.3 孔徑面積與平均功率238
7.3.4 堆積波束三坐標雷達中雜波方面的考慮239
7.3.5 遠程堆積波束三坐標雷達的實例239
7.3.6 脈衝內掃描的三坐標雷達241
7.4 波束掃描的三坐標監視雷達241
7.4.1 掃描的波束駐留時間與波束寬度242
7.4.2 孔徑面積與平均功率243
7.4.3 波束掃描三坐標雷達雜波上的考慮244
7.4.4 波束掃描三坐標雷達的實例244
7.4.5 多功能雷達的搜索模式245
7.5 混合型三坐標監視雷達繫統247
7.5.1 多仰角扇區中的堆積波束247
7.5.2 多重掃描波束247
7.6 地平線掃描248
7.6.1 幀時間與仰角波束寬度248
7.6.2 典型的水平線掃描問題248
7.7 海用導航雷達250
7.7.1 搜索空域的定義250
7.7.2 駐留時間與方位波束寬度250
7.7.3 海用導航雷達的雷達方程250
7.7.4 遠程海用導航雷達的實例251
7.8 表面監視雷達252
7.8.1 戰場監視252
7.8.2 具有實孔徑的機載表面監視253
7.8.3 合成孔徑雷達的機載表面監視255
7.8.4 空對面目標瞄準255
7.9 利用監視雷達數據進行跟蹤256
7.9.1 目標報告誤差256
7.9.2 邊掃描邊跟蹤濾波器257
7.9.3 跟蹤的起始與保持259
7.10 監視雷達的ECM與ECCM260
7.10.1 監視雷達的噪聲干擾261
7.10.2 在噪聲干擾中監視雷達的探測距離262
7.10.3 對監視雷達的欺騙干擾265
7.10.4 監視雷達采用的ECCM措施266
7.10.5 監視雷達ECCM彙總271
參考文獻271
附錄7A：關於監視雷達的習題273
附錄7B：提供的Mathcad工具278
附錄7C：習題的解280
第8章 雷達跟蹤和測量281
8.1 測量的基本原理281
8.1.1 基本測量過程281
8.1.2 測量靈敏度282
8.1.3 噪聲環境的很好估算器283
8.2 角度測量284
8.2.1 順序和同時波束控制284
8.2.2 圓錐掃描285
8.2.3 扇區掃描287
8.2.4 單脈衝雷達288
8.2.5 單脈衝信號處理293
8.3 距離跟蹤和測量301
8.3.1 對單個脈衝的很好估算器301
8.3.2 對單個脈衝失配的估算器303
8.3.3 脈衝串測距304
8.3.4 數字信號處理機中的距離測量306
8.4 多普勒測量307
8.4.1 對單個脈衝或采樣的多普勒測量307
8.4.2 對脈衝串的多普勒測量309
8.4.3 解多普勒模糊309
8.5 雷達誤差分析310
8.5.1 測量誤差的分類310
8.5.2 動態滯後誤差312
8.5.3 多路徑反射誤差314
8.5.4 雜波引起的誤差323
8.5.5 雷達誤差預算324
8.6 跟蹤雷達的目標截獲325
8.7 多功能陣列雷達328
8.8 跟蹤雷達的ECM和ECCM330
8.8.1 針對跟蹤雷達的ECM的目標330
8.8.2 防止截獲331
8.8.3 延遲截獲331
8.8.4 距離和多普勒數據的拒絕332
8.8.5 引入距離和多普勒誤差或破壞鎖定333
8.8.6 引入角度上大的誤差或破壞鎖定333
參考文獻337
附錄8A：關於跟蹤雷達的習題339
附錄8B：提供的Mathcad工具343
附錄8C：習題的解344
第9章 雷達損耗預算345
9.1 損耗分類345
9.1.1 雷達-目標繫統中損耗的位置345
9.1.2 恆定損耗、與目標有關的損耗和統計損耗346
9.2 射頻饋線損耗346
9.2.1 發射機饋線損耗346
9.2.2 接收饋線損耗348
9.3 傳播損耗348
9.3.1 大氣和氣像衰減348
9.3.2 不是衰減的其他損耗349
9.4 天線損耗350
9.4.1 天線設計中固有的損耗350
9.4.2 由於實際天線實現所引起的損耗352
9.4.3 由於天線工作引起的損耗355
9.4.4 總天線損耗357
9.5 接收機/處理機損耗357
9.5.1 確定性損耗357
9.5.2 統計損耗361
9.6 損耗在雷達方程中的分配366
9.6.1 天線損耗366
9.6.2 噪聲溫度366
9.6.3 方向圖-傳播因子367
9.6.4 可檢測性因子367
9.6.5 信號處理損耗367
9.6.6 雷達方程中的獨立損耗項367
9.6.7 損耗預算程序367
9.7 典型損耗預算368
9.7.1 機械掃描二維監視雷達的損耗預算368
9.7.2 機械掃描單脈衝跟蹤雷達的損耗預算369
9.7.3 空饋多功能陣列雷達的損耗預算370
9.7.4 總結372
參考文獻372
附錄9A：關於損耗預算的習題373
附錄9B：提供的Mathcad工具374
附錄9C：習題的解376
附錄A 符號表377
附錄B 縮略語和縮寫393

本書在全面歸納雷達繫統原理的基礎上，對雷達性能進行了分析與數學建模。全書前6章為基礎理論部分，包括：雷達距離方程，目標檢測理論，目標、雜波和干擾分析，雷達天線分析，雷達信號波形設計和信號處理，傳播特性分析。第7章和第8章分別介紹了雷達監視、雷達測量與跟蹤方法。最後一章對雷達損耗進行了分析。本書覆蓋了雷達繫統性能分析和數學模型建設，內容繫統、完整。每章後都附有參考文獻、習題、仿真程序及其說明，便於讀者進一步學習和研究。

(美)戴維·K.巴頓 著 南京電子技術研究所 譯