雷达基本概念

北京理工大学 | 李明健

雷达（Radar，radio detection and ranging），是用于检测和定位反射物体和自然环境的一种电磁系统。它通过将能量辐射到空间，并探测反射回波信号来工作。雷达能在光学和红外不能穿透的条件下完成任务，有高精度测距和全天候工作的特点。

雷达由发射机产生电磁信号（如正弦短脉冲），天线辐射信号，物体反射后，天线接收信号。如果目标运动，则会产生多普勒频率漂移，据此可将回波从杂波中分离。

最典型的雷达信号是调制一个正弦载频后，得到类似矩形的窄宽度脉冲序列。目标距离为：

R=\frac{cT_R}{2}

$1\mu \text s$ 往返时间相当于距离150m。

脉冲发射速率由预期最远目标距离决定，否则会产生二次反射回波，不会产生二次回波的距离叫最大非模糊距离。

雷达方程将雷达作用距离和发射机、接收机、天线、目标、环境联系起来。

$P_t$ $R$ ，假设用各向同性天线发射，则目标处的功率密度为：

p_i = \frac{P_t}{4\pi R^2}

$G$ ，则目标处的功率密度为：

p_a = \frac{GP_t}{4\pi R^2}

雷达反射面积 $\sigma$ ，则反射回雷达的功率密度为：

p_b =\frac{GP_t}{4\pi R^2}\cdot \frac{\sigma}{4\pi R^2}

天线孔径效率 $\rho_a$ $A$ ，则接收天线的有效面积为：

A_e=\rho_a A

雷达接收到的功率为：

P_r=\frac{GP_t}{4\pi R^2}\cdot \frac{\sigma}{4\pi R^2}\cdot A_e

$S_\text{min}$ $P_r$ ，则可以得到雷达方程（雷达距离方程）：

R_\text{max}=\left[ \frac{GP_t \sigma A_e}{(4\pi)^2 S_\text{min} } \right]^{\frac{1}{4}}

如果发射和接收用同一部天线，则增益和天线面积关系为：

G=\frac{4\pi \rho_a A}{\lambda^2}

代入雷达方程，则可以消去增益或面积。

以上。