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个人介绍
雷达原理

主讲教师：

教师团队：共1位

  • 魏青
 
       本系列介绍了雷达的原理和在现实生活中的应用，测量方法与技术、数据处理、解释与模拟及其在不同领域中的应用。本系列系统地介绍了雷达的应用和原理，雷达能用于飞机的定位、海底探测定位、还能用于军事等等。让我们更加深入的了解了雷达。
教师团队

魏青

职称：副教授 硕导

单位：物理学

雷达

利用电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

起源

雷达是英文Radar的音译，源于radio detection and ranging的缩写，原意为"无线电探测和测距"，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。

雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地（搜索）轰炸、空对空（截击）火控、敌我识别功能的雷达技术。

二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。

后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。

当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。

自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。

历史

1922年：无线电之父马可尼提出一个新概念：在能见度极低时，可发射无线电波而凭“回声”（实为反射波）探测船只。

1922年：美国泰勒和杨建议在两艘军舰上装备高频发射机和接收机以搜索敌舰。

1924年：英国阿普利顿和巴尼特通过电离层反射无线电波测量赛层的高度。美国布莱尔和杜夫用脉冲波来测量亥维塞层。

1931年：美国海军研究实验室利用拍频原理研制雷达，开始让发射机发射连续波，三年后改用脉冲波。

1935年：A.L.Samuel最早研制出多腔磁控管的模型。同年法国Gutton用磁控管产生16厘米波长，十一月29日德国人H.E. Hollmann注册了一项更为出色的多腔磁控管专利。1939年H.A.H.布特和J.T.兰道尔制成了完全达到实用标准的多腔磁控管，从而使得大战中美国的分米级别雷达技术突飞猛进。而苏联却于40年代出版的刊物上声称两名苏联学者先于36年制成了多腔磁控管，以将它的发明归功于自己名下（其类似的声称在飞机，无线电等多项荣誉中屡见不鲜），却无法掩盖大战中苏联雷达与无线电技术落后，成为各交战国中唯一在二战时往夜间战斗机上装米波雷达国家以及其战列舰在战后才装上进口的舰载雷达的事实。

雷达作为夜间和雾天的海上探测式工具开始进行和平利用。

1936年1月英国W.瓦特(又译罗伯特·沃特森·瓦特）在索夫克海岸架起了英国第一个雷达站。英国空军又增设了五个，它们在第二次世界大战中发挥了重要作用。

1937年：美国第一个军舰雷达XAF试验成功

1943年：美国麻省理工学院研制出机载雷达平面位置指示器。

1947年：美国贝尔电话实验室研制出线性调频脉冲雷达。

50年代中期：美国装备了超距预警雷达系统，可以探寻超音速飞机。不久又研制出脉冲多普勒雷达。

1959年：美国通用电器公司研制出弹道导弹预警雷达系统，可发跟踪3000英里外，600英里高的导弹，预警时间为20分钟。

1964年：美国装置了第一个空间轨道监视雷达，用于监视人造卫星或太空飞行器。

1971年：加拿大伊朱卡等3人发明全息矩阵雷达。与此同时，数字雷达技术在美国出现。

组成

各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

工作原理

雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。 事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。

测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。

测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

应用

雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面也显示出了很好的应用潜力。

雷达原理

《雷达原理(第四版)》分为雷达主要分机及测量方法两大部分。前者包括雷达发射机、雷达接收机及雷达终端，书中阐述了它们的组成、工作原理和质量指标；后者包括经典的测距、测角和测速的基本原理和各种实现途径，并相应地讨论了多种雷达体制的基本工作原理，如连续波、三坐标、精密跟踪等。对日益受到重视的相控阵雷达也有详尽的阐述。运动目标检测部分对强杂波中提取运动目标信号的基本工作原理、精巧的信号处理技术及实现方法均有较深入的讨论，并涉及动目标显示（MTI）及脉冲多普勒（PD）体制的基本原理。高分辨力雷达部分讨论了雷达分辨理论、高距离分辨力信号以及成像雷达SAR及ISAR．的基本工作原理。书中对雷达方程也做了全面的研讨，说明了探测距离和内外诸因素的关联。全书较好地体现了当前雷达技术的状况和新发展。

《雷达原理(第四版)》可作为电子工程有关专业本科生和研究生的教材。因内容涉及较广，可根据需要选用不同章节讲授。《雷达原理(第四版)》也可作为雷达工程技术人员的参考书。

参考教材


课程章节
1
雷达接收机（四）
2
雷达接收机（五）
3
雷达接收机（六）
4
雷达接收机（七）
5
雷达接收机（八）
6
雷达接收机（九）
7
雷达接收机（十）
8
雷达接收机（十一）
9
雷达接收机（十二）
10
雷达终端显示器和录取设备（一）
11
雷达终端显示器和录取设备（二）
12
雷达终端显示器和录取设备（三）
13
雷达终端显示器和录取设备（四）
14
雷达终端显示器和录取设备（五）
15
雷达终端显示器和录取设备（六）
16
雷达终端显示器和录取设备（七）
17
雷达终端显示器和录取设备（八）
18
雷达终端显示器和录取设备（九）
19
雷达终端显示器和录取设备（十）
20
雷达终端显示器和录取设备（十一）
21
雷达作用距离（一）
22
雷达作用距离（二）
23
雷达作用距离（三）
24
雷达作用距离（四）
25
雷达作用距离（五）
26
雷达作用距离（六）
27
雷达作用距离（七）
28
雷达作用距离（八）
29
雷达作用距离（九）
30
雷达作用距离（十）
31
雷达作用距离（十一）
32
雷达作用距离（十二）
33
雷达作用距离（十三）
34
雷达作用距离（十四）
35
雷达作用距离（十六）
36
雷达作用距离（十七）
37
雷达作用距离（十八）
38
目标距离测量（一）
39
目标距离测量（二）
40
雷达作用距离（十五）
41
目标距离测量（三）
42
目标距离测量（四）
43
角度测量（一）
44
角度测量（二）
45
角度测量（三）
46
角度测量（四）
47
角度测量（五）
48
角度测量（六）
49
角度测量（七）
50
角度测量（八）
51
角度测量（九）
52
角度测量（十）
53
角度测量（十一）
54
运动目标检测及测速（一）
55
运动目标检测及测速（二）
56
运动目标检测及测速（三）
57
运动目标检测及测速（四）
58
运动目标检测及测速（五）
59
运动目标检测及测速（六）
60
运动目标检测及测速（七）
61
绪论（一）
62
绪论（二）
63
绪论（三）
64
绪论（四）
65
绪论（五）
66
绪论（六）
67
绪论（七）
68
绪论（八）
69
雷达基本原理（一）
70
雷达基本原理（二）
71
雷达的工作频率、应用与发展
72
电子战与雷达
73
雷达发射机（一）
74
雷达发射机（二）
75
雷达发射机（三）
76
雷达发射机（四）
77
雷达发射机（五）
78
雷达发射机（六）
79
雷达发射机（七）
80
雷达发射机（八）
81
雷达接收机（一）
82
雷达接收机（二）
83
雷达接收机（三）
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