第1章導論

1.1現代雷達發展史上的一些重大事件

1.2雷達技術發展現狀

1.3雷達的主要性能指標和技術參數

1.3.1概述

1.3.2主要戰術性能指標和技術參數

1.3.3雷達戰術、技術性能與技術參數的關繫

1.4雷達的威力範圍與低被截獲概率性能

1.4.1雷達的威力範圍

1.4.2低(被)截獲概率雷達及其關鍵技術

1.5電子戰及有關雷達對抗概述

1.5.1電子戰名稱內涵

1.5.2雷達干擾和抗干擾的若干領域簡介

1.5.3對雷達的偵察與干擾

1.5.4雷達的反偵察和反干擾

1.5.5對雷達的隱身和雷達的反隱身技術

1.6未來雷達新概念和雷達繫統功能發展趨勢

1.6.1未來雷達新概念

1.6.2雷達繫統功能發展趨勢

第2章雷達中信號檢測的過程

2.1概述

2.2單樣本檢測概述

2.2.1對一個數據樣本設定門限

2.2.2單樣本檢測的檢測概率

2.2.3單樣本檢測的例子

2.3多樣本檢測概述

2.3.1基於多個數據樣本點的檢測

2.3.2多樣本檢測方案（表決法）

2.3.3多樣本（表決法）檢測的例子

2.3.4基於取總和的多樣本檢測

2.3.5N個樣本檢測的例子（總和法）

2.4多脈衝積累

2.4.1雷達脈衝的積累方法簡述

2.4.2相參積累

2.4.3非相參積累

2.4.4二進制積累器

2.4.5累積積累器(批積累器）

2.4.6反饋積累器

2.4.7其他類型的積累器/檢測器

2.5兩種實用的二進制檢測器

2.5.1指向檢測器

2.5.2滑窗檢測器(積累器)

2.6恆虛警率檢測處理

2.6.1概述

2.6.2瑞利分布的參量型恆虛警率處理

2.6.3非瑞利分布的參量型恆虛警率處理(雙參量CFAR）

第3章連續波雷達和單脈衝雷達

３.1距離—延時和速度—多普勒的基本關繫

３.2簡單連續波雷達繫統

３.3調頻連續波雷達

３.4調相連續波雷達

３.4.1二進制相位編碼調制概念

３.4.2相位編碼調制連續波雷達

3.5圓錐掃描(順序天線波束轉換)雷達簡介

3.6單脈衝(同時天線波束轉換)雷達

3.6.1振幅和差單脈衝雷達

3.6.2相位和差單脈衝雷達

3.6.3單通道和雙通道單脈衝雷達

3.6.4錐脈衝雷達

3.7特殊單脈衝技術

3.7.1高距離分辨力單脈衝

3.7.2雙波段單脈衝雷達

3.8跟蹤精度

3.8.1距離跟蹤精度

3.8.2角度跟蹤精度

第4章邊掃描邊跟蹤雷達

4.1概述

4.2雷達信息二次處理的任務

4.3目標航跡的外推與濾波原理

4.3.1二次處理繫統輸入信號的統計特性

4.3.2常規的目標坐標和運動參數的外推與濾波

原理

4.3.3勻速直線運動目標航跡的外推

4.4航跡參數的遞推式濾波(平滑)

4.4.1卡爾曼濾波

4.4.2卡爾曼一步預測

4.4.3用於雷達跟蹤的卡爾曼濾波算法

4.4.4α-β濾波器

4.5航跡建立與航跡相關

4.5.1航跡的建立和終止

4.5.2目標航跡的相關

4.5.3二次處理的典型算法流程

第5章脈衝多普勒雷達

5.1脈衝多普勒雷達基本概念

5.1.1PD雷達的定義

5.1.2PD雷達的分類

5.2脈衝多普勒雷達的雜波

5.2.1PD雷達的性能指標

5.2.2機載下視PD雷達的雜波譜

5.2.3三種PD雷達脈衝重復頻率選擇的比較

5.3脈衝多普勒雷達的基本組成

5.4脈衝多普勒雷達的信號處理

5.4.1概述

5.4.2抑制各種雜波的濾波器和恆虛警處理（CFAR）

5.4.3濾波器組的具體處理方法

5.5脈衝多普勒雷達的數據處理

5.5.1脈衝多普勒雷達的跟蹤

5.5.2測距和測速模糊的解算

5.6脈衝多普勒雷達的距離性能

5.6.1影響PD雷達距離方程的主要因素

5.6.2PD雷達的距離方程

5.6.3PD雷達與常規脈衝雷達距離性能的比較

第6章相控陣雷達

6.1相控陣列的基本原理

6.2相控陣雷達的基本組成

6.3相位掃描繫統的組成及工作原理

6.3.1陣列的組態和饋電方式

6.3.2移相器

6.3.3波束指向控制器

6.3.4波束形成網絡

6.3.5雷達管理器

6.4有源相控陣雷達

6.4.1概述

6.4.2固態T/R組件的基本組成

6.4.3有源陣列的結構體繫

6.4.4T/R組件與饋電網絡的統一設計及設計中參考架構的應用

6.5有源相控陣雷達在第四代戰鬥機中的應用

6.5.1有源相控陣技術

6.5.2天線配置分布情況

6.5.3火控雷達技術

6.5.4綜合繫統設計技術

6.6有源相控陣雷達在彈道導彈防御繫統中的應用

6.6.1陸基彈道導彈預警相控陣雷達（UEWR）簡介

6.6.2陸基雷達（GBR）

6.7陸基監視和跟蹤相控陣雷達的觀測空域和搜索與跟蹤方式

6.7.1雷達觀測空域

6.7.2陸基空間相控陣雷達的搜索方式

6.7.3相控陣雷達的跟蹤工作方式

6.8相控陣雷達技術的優缺點及發展趨勢

第7章數字陣列雷達

7.1概述

7.2數字陣列雷達的主要組成

7.2.1主要組成

7.2.2一部數字陣列雷達實驗樣機

7.3數字陣列雷達的陣列數字化要求

7.3.1數字陣列雷達的4種工作模式簡介

7.3.2數字陣列雷達的動態範圍

7.4數字陣列雷達中的一些關鍵器件簡介

7.5數字波束形成

7.5.1接收數字波束形成

7.5.2FPGA數字波束形成器的實現概念

7.5.3一個由FPGA結合DSP實現的數字波束形成器的例子

7.5.4一部32個通道的即插即用X波段數字波束形成接收陣列的例子

7.5.5發射數字波束形成

7.6數字雷達接收機和發射機原理

7.6.1數字接收機的組成

7.6.2幾種數字接收機方案簡介

7.6.3基於Xilinx FPGA的數字接收機簡介

7.６.４雷達數字發射機原理簡介

7.７分集的MIMO數字陣列雷達概念

7.７.1概述

7.７.2 一種采用並置天線和編碼信號的MIMO雷達

7.7.3分集的（或稱統計的）MIMO雷達

第8章脈衝壓縮雷達

8.1概述

8.2線性調頻脈衝壓縮

8.2.1線性調頻脈衝壓縮的基本原理

8.2.2線性調頻脈衝壓縮的頻譜特性

8.2.3線性調頻脈衝信號數字產生及時域壓縮處理

8.2.4線性調頻脈衝壓縮信號的頻域數字壓縮處理

8.3非線性調頻脈衝壓縮

8.3.1非線性調頻

8.3.2步進頻率調頻

8.3.3步進相位調頻

8.4相位編碼脈衝壓縮

8.4.1概述

8.4.2二相編碼信號

8.4偽隨機碼信號

8.4.4二相編碼繫統的實現

8.4.5多相編碼(Polyphase Code)信號

8.4.6一種相位編碼脈衝壓縮雷達的信號處理簡介

第9章天基雷達（SBR）繫統和技術

9.1概述

9.2SBR的類型

9.3星載監視雷達設計的基本概念和要求

9.4綜合分析

9.4.1繫統軌道要求

9.4.2天線要求

9.4.3掃描方式設計考慮

9.4.4一次雷達的總體設計考慮

9.4.5二次雷達的總體設計考慮

9.4.6旁瓣抑制問題

9.4.7頻率選擇

9.4.8軌道及高度選擇

9.4.9信息處理

9.4.10雷達信號的星上處理與地面處理

9.4.11綜合考慮和選擇

9.5天基雷達的若干例子

9.5.1SDI天基雷達

9.5.2一種低成本的空基雷達繫統概念設計

9.5.3STS交會雷達

第10章合成孔徑雷達

10.1概述

10.2合成孔徑雷達原理的直觀解釋

10.3合成孔徑雷達原理的另一種解釋

10.3.1回波信號的特性

10.3.2從頻譜分析、相關、匹配濾波角度解

釋合成孔徑原理

10.4合成孔徑雷達的工作模式

10.4.1概述

10.4.2常用的SAR工作模式簡介［35］

10.5SAR處理算法

10.5.1距離徙動概念

10.5.2距離—多普勒（RD）算法

10.5.3Chirp Scaling（CS）算法

10.5.4波數域ωK算法

10.5.5頻譜分析（SPECAN）算法

10.6常規SAR數字信號處理器

10.6.1SAR成像處理器概述

10.6.2設計SAR數字信號處理器例子

10.7合成孔徑雷達的繫統考慮

10.7.1信號強度考慮

10.7.2主要參數間的互相制約關繫

10.7.3相位誤差

10.8SAR全繫統組成

10.8.1繫統概述

10.8.2數字聯機預處理

10.8.3天線

10.8.4控制計算機

10.8.5數據處理機

10.9SAR的發展趨勢

10.9.1SAR技術現狀

10.9.2機載SAR的關鍵技術和發展趨勢

10.10逆合成孔徑雷達的基本原理簡介

10.10.1概述

10.10.2ISAR成像的機理

10.10.3ISAR成像關鍵技術簡述

10.10.4ISAR成像技術的優缺點

第11章雙基達

11.1概述

11.2雙基達的若干基本關繫

11.2.1基本要求

11.2.2距離關繫

11.2.3面積關繫

11.2.4多普勒關繫

11.3雙基達的應用

11.3.1概述

11.3.2空基有源雙基達

11.3.3潛水艇上部署雙基達

11.3.4無源雙基達

11.4地面和空間動目標監視用空間雙基

達的設計考慮

第12章超視距雷達

12.1概述

12.2超視距雷達的工作原理

12.3（天波）超視距雷達（OTHR）

12.4超視距雷達方程和主要分繫統簡介

12.4.1HF頻段的雷達方程

12.4.2發射機

12.4.3天線

12.4.4接收機—處理器

12.5一部可重定位短波超視距雷達

12.5.1簡述

12.5.2ROTHR繫統組成及其基本性能

12.5.3天波超視距雷達繫統面臨的挑戰

12.6海基微波超視距雷達和高頻表面波雷達技術

12.6.1海基微波超視距雷達

12.6.2艦載“地”波超視距雷達

第13章超寬帶雷達技術

13.1概述

13.2超寬帶雷達信號及產生方法

13.3超寬帶信號的接收機

13.4超寬帶天線

13.4.1自由空間中單個的輻射

13.4.2自由空間中的陣列的輻射

13.5超寬帶信號的處理技術

13.5.1UWB雷達信號的相干處理

13.5.2UWB信號檢測

13.6UWB雷達應用的幾個例子

13.6.1用高距離分辨力雷達實現一維成像

13.6.2探達（GPR）

13.6.3一種UWB透牆成像雷達

13.6.4機載地面透視雷達

13.6.5一種探測掠海式導彈的微波UWB雷達

13.6.6高功率微波UWB防空雷達

第14章毫米波雷達

14.1毫米波頻段劃分

14.2毫米波雷達的特性

14.2.1天線的波束寬度窄

14.2.2多普勒頻移寬

14.2.3可用帶寬大

14.3傳播效應

14.3.1衰減和反射（或散射）

14.3.2多徑效應

14.4毫米波雷達繫統的靜目標探測性能

14.4.1毫米波雷達的一次雷達方程

14.4.2用信噪比（S/N）表示雷達方程

14.5若干毫米波雷達的應用例子

14.5.1Mini-PRV毫米波監視雷達

14.5.2高精度35GHz跟蹤雷達EAGLE

14.5.3機載多傳感器中的毫米波雷達

14.5.4俄羅斯和美國的毫米波大型空間監視相控陣雷達

14.5.5美國AH-64“阿帕奇”和RAH-66“科曼奇”直升機載8毫米波火控相控陣雷達

14.5.6高分辨力機載毫米波FM-CM SAR

14.6毫米波雷達的發展趨勢

參考文獻

第4版前言



信息科技的迅猛發展已成為世界科技變革發生和發展的驅動力量,雷達在現代高科技戰場上

的地位和作用尤其突出。

雷達作為一種感知器，能夠感知人眼無法感知的對像，被稱為“千裡眼”，在發現目標、測距、測速、成像和識別目標屬性等任務中都離不開它。在軍事上，各種先進的武器裝備離開了雷達所提供的信息支持，其效能都將難以高效地發揮。在民用上，雷達涉及天文、地理、氣像、測繪、交通等領域，它是集中了現代電子科學技術各學科成就的高科技繫統，其軍事和民用的巨大發展潛力和應用前景使雷達受到國內外廣泛關注，因此各國都在競相發展各種類型的雷達裝備。


本教材可供電子工程有關專業的本科生作為教材和畢業設計參考資料，也可供碩士研究生作為教材，同時對電子工程類科技人員也是重要的參考資料。


本教材在2001年我們所編《雷達繫統》（高等學校電子工程類規劃教材）原書和2006年以及2011年經修改的第2版、第3版基礎上，搜集了國內外大量文獻和新著作後，對原書做了較大的修改和增訂，以滿足雷達技術迅速發展和現代教學的需要。全書共分14章：第1章導論；第2章雷達中信號檢測的過程；第3章連續波雷達和單脈衝雷達；第4章邊掃描邊跟蹤雷達；第5章脈衝多普勒雷達；第6章相控陣雷達；第7章數字陣列雷達；第8章脈衝壓縮雷達；第9章天基雷達(SBR)繫統和技術；第10章合成孔徑雷達；第11章雙基達；第12章超視距雷達；第13章超寬帶雷達技術；第14章毫米波雷達。


在改編本書時我們注意了以下幾點：

（1）堅持由淺入深的原則，所述內容能反映當前雷達變革的新技術和新體制。

（2）在所介紹的各種類型的雷達中，各章具有獨立性，根據教學需求和教學時數多少，可

取舍各章節內容，50學時課程的本科生的重點為第1~6章、第8章和第10章。其餘各章可作為該專業畢業設計的參考資料和供碩士研究生使用。


（3）為反映未來雷達技術的發展，在改編本教材時，增添或拓寬了數字陣列雷達、天基雷

達、超寬帶雷達和毫米波雷達等章，並在當前具有代表性的兩類體制——相控陣雷達和合成孔徑雷達兩章中引入了多個應用實例，供碩士研究生和科技人員參考。


（4）本書是在前續“雷達原理”課程基礎上編寫的，有關雷達原理及雷達各分繫統在本書

中不再重述。有關雷達信號檢測等內容，根據讀者建議，增添於第2章中。

本書受電子科技大學“十二五”規劃研究生教材建設資助出版。

本書除第5章由汪學剛教授編寫外，其餘13章都由張明友教授編寫。在編寫過程中，鄭小亮碩士和陳輔新副教授為書稿做了認真、仔細的校正，在此表示感謝！此外，我們還得到了肖先賜教授、王建國教授、邱文傑教授、周正歐教授、呂幼新教授、張偉研究員、陳祝明副教授、強副教授、王洪副教授、周雲副教授、鄒林和錢璐兩位講師的幫助，在此對他們表示謝意！謹以本書獻給已故前主編向敬成教授。


由於作者水平有限，難免有疏漏與不當之處，敬請讀者提出批評並指正。



編著者

2013年5月