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第一部分 基本概念2

第1章 脉冲多普勒雷达出现的历史原因2

第2章 雷达的探测性能5

2.1 在噪声条件下的雷达方程5

2.1.1 基本雷达方程的推导5

2.1.2 损耗6

2.2 在噪声条件下的检测7

2.2.1 门限检测7

2.2.2 累积检测概率10

2.3 最小可检测信号，S min10

2.3.1 热噪声10

2.3.2 噪声系数11

2.3.3 最小输入信号12

2.4 脉冲积累带来的处理增益12

2.4.1 早期雷达的积累12

2.4.2 相参积累和非相参积累12

2.4.3 积累增益的量化分析13

2.4.4 雷达方程中的积累改善15

2.5 雷达截面积16

2.5.1 定义16

2.5.2 决定RCS的因素17

2.5.3 闪烁效应17

2.5.4 雷达截面积起伏的Swerling模型18

2.5.5 目标起伏下需要的信噪比19

第3章 脉冲雷达21

3.1 脉冲参数简介21

3.1.1 脉冲重复频率21

3.2 峰值功率和平均功率21

3.3 脉冲时延测距22

3.3.1 距离是对时延的测量22

3.3.2 最小作用距离22

3.3.3 遮蔽效应23

3.3.4 距离选通23

3.4 低重频雷达24

3.4.1 距离模糊24

3.4.2 低重频的界定25

3.5 脉冲雷达的频谱25

3.5.1 脉冲调制载波的频谱25

3.5.2 频谱控制26

3.5.3 相位谱和相位相参性26

3.6 匹配接收26

3.6.1 匹配接收理论27

3.6.2 理想匹配滤波与实际匹配滤波28

3.7 距离分辨率30

3.7.1 距离分辨率恶化的因素30

3.7.2 术语31

3.8 测距精度31

3.8.1 目标回波跨越距离单元31

3.8.2 测距精度与信噪比32

3.8.3 精度和分辨率32

3.9 脉冲压缩32

3.9.1 脉冲压缩的概念32

3.9.2 脉冲压缩波形32

3.9.3 脉冲压缩理论33

3.9.4 脉冲压缩的实现34

3.9.5 压缩比34

3.9.6 距离副瓣35

3.9.7 遮蔽效应对脉冲压缩的影响35

3.9.8 多普勒频移的破坏作用36

第4章 多普勒测量雷达37

4.1 多普勒效应37

4.1.1 多普勒频移37

4.1.2 连续波雷达的多普勒频移37

4.1.3 脉冲雷达的多普勒频移37

4.1.4 相参处理周期38

4.1.5 多普勒频移与发射频率的比例39

4.2 多普勒分辨力39

4.3 平台运动补偿40

4.3.1 机载雷达的地面回波多普勒频移40

4.3.2 以地面为参考的速度40

4.4 多普勒盲区41

4.4.1 空对空情况下的盲区41

4.4.2 地对空情况下在过零点处的盲区41

4.5 连续波雷达42

4.5.1 测量多普勒频移的连续波系统42

4.5.2 多普勒/速度分辨率43

4.5.3 多普勒/速度选通43

4.5.4 连续波雷达的限制44

4.6 脉冲雷达的应用45

4.6.1 基带波形45

4.6.2 多普勒模糊45

第5章 模糊函数46

5.1 模糊图46

5.1.1 常规脉冲信号的模糊图47

5.1.2 线性调频脉冲信号的模糊图47

5.1.3 13位二相巴克码脉冲信号的模糊图48

5.1.4 低重频脉冲串的模糊图50

5.2 峰值副瓣电平和积分副瓣电平50

第6章 杂波51

6.1 杂波的概念51

6.2 后向散射系数51

6.2.1 地形的后向散射51

6.2.2 地表粗糙度52

6.2.3 海面的后向散射53

6.2.4 随入射余角变化的地面后向散射53

6.2.5 随入射余角变化的海面后向散射54

6.3 杂波的统计模型56

6.3.1 高斯（瑞利）杂波56

6.3.2 莱斯杂波56

6.3.3 对数正态杂波59

6.3.4 韦布尔杂波60

6.3.5 K分布杂波模型61

6.3.6 累积概率密度函数61

6.4 机载雷达的杂波62

6.4.1 机载情景下的杂波62

6.4.2 杂波在距离域和速度域上的扩展63

6.4.3 理想杂波图64

6.4.4 主瓣杂波的频谱扩展65

6.5 杂波去相关67

6.5.1 杂波的时域去相关67

6.5.2 使用频率捷变实现杂波去相关68

6.6 低重频雷达对杂波的响应68

6.6.1 低重频雷达在距离域对杂波的响应68

6.6.2 低重频雷达在速度域对杂波的响应69

6.6.3 动目标显示雷达的杂波抑制70

6.7 在杂波条件下的探测距离70

6.7.1 受距离分辨率影响的情况70

6.7.2 受波束宽度影响的情况71

6.8 地（海）基雷达的杂波72

6.9 空域杂波73

第7章 脉冲多普勒处理75

7.1 处理链路75

7.2 MTI对主瓣杂波的抑制75

7.2.1 基带信号76

7.2.2 单延迟线对消器77

7.2.3 双延迟线对消器81

7.2.4 多延迟线对消器82

7.2.5 三脉冲对消器83

7.2.6 横向滤波器83

7.2.7 数字MTI对消85

7.2.8 MTI性能的量化分析86

7.3 FFT处理88

7.3.1 DFT的直观性分析89

7.3.2 DFT的解析性分析91

7.3.3 快速傅里叶变换93

7.3.4 加窗的离散傅里叶变换98

7.3.5 FFT处理损失99

7.3.6 补零与DFT点数100

7.4 恒虚警率检测100

7.4.1 固定门限检测的局限100

7.4.2 恒虚警率的概念101

7.4.3 CFAR的处理损失102

7.4.4 单元平均CFAR（CACFAR）102

7.4.5 最大值CFAR106

7.4.6 两参数CFAR106

7.4.7 排序统计恒虚警处理（OSCFAR）107

7.4.8 杂波图107

7.4.9 二进制积累器109

7.4.10 混合方法110

第8章 雷达的硬件111

8.1 引言111

8.2 雷达的发射机111

8.2.1 信号相参的必要性112

8.2.2 近载频噪声113

8.2.3 磁控管121

8.2.4 速调管125

8.2.5 行波管127

8.2.6 大功率真空管的比较129

8.2.7 固态振荡器129

8.2.8 硅双极晶体管129

8.2.9 砷化镓场效应晶体管129

8.2.10 异质结双极晶体管（HBT）130

8.2.11 高电子迁移率场效应晶体管（HEMT）130

8.2.12 碰撞电离雪崩渡越时间二极管130

8.2.13 耿氏二极管131

8.2.14 小结131

8.3 频率合成器131

8.3.1 直接数字频率合成器132

8.3.2 直接模拟频率合成器133

8.3.3 间接频率合成器（锁相环）134

8.4 雷达接收机137

8.4.1 超外差式接收机137

8.4.2 接收机的噪声系数145

8.5 雷达的孔径天线和阵列天线151

8.5.1 基本概念151

8.5.2 雷达孔径天线155

8.5.3 阵列天线157

8.5.4 有源电子扫描阵列天线160

参考文献165

第二部分 上篇：高重频脉冲多普勒雷达168

第9章 高重频脉冲多普勒雷达168

9.1 简介168

9.1.1 关于低重频问题的回顾168

9.1.2 高重频脉冲多普勒系统概述169

9.2 脉冲重复频率的选择169

9.2.1 多普勒频带169

9.2.2 多普勒（速度）模糊171

9.2.3 最大不模糊速度172

9.2.4 高重频的定义172

9.2.5 高重频/低重频面临的难题172

9.2.6 高重频模糊图173

9.2.7 多普勒频带的偏移173

9.2.8 载波频率的影响174

9.3 高重频的时域特性176

9.3.1 占空比176

9.3.2 遮蔽损耗和距离盲区176

9.3.3 高重频下的测距179

9.3.4 使用距离选通的高重频模式179

9.3.5 调频测距180

9.3.6 其他高重频测距技术180

9.4 高重频雷达对杂波的响应181

9.4.1 多普勒域的杂波分布181

9.4.2 距离域的杂波分布184

9.4.3 杂波在距离域和多普勒域的二维分布185

9.5 地（海）基高重频雷达188

9.6 高重频特性的总结190

第10章 高重频模式下的调频测距192

10.1 连续波系统的调频测距192

10.1.1 线性调频测距192

10.1.2 步进频连续波193

10.1.3 两段线性调频测距194

10.1.4 空间填充196

10.1.5 目标具有多普勒频移时的两段线性调频测距197

10.1.6 调制参数的选择198

10.1.7 连续波系统存在的问题201

10.2 脉冲系统的调频测距201

10.2.1 三段调频中断连续波技术201

10.2.2 正弦波调频测距204

参考文献208

第二部分 下篇：中重频脉冲多普勒雷达210

第11章 中重频雷达导论210

11.1 基本概念210

11.1.1 关于模糊的释义210

11.1.2 多相参处理周期的使用210

11.1.3 检测准则211

11.1.4 为什么使用中重频211

11.2 模糊问题212

11.2.1 最大不模糊距离和最大不模糊速度212

11.2.2 关注的距离和速度空间213

11.2.3 中重频的模糊图213

11.2.4 距离模糊和速度模糊213

11.3 中重频雷达对地表杂波的响应215

11.3.1 杂波在多普勒域的分布215

11.3.2 杂波在距离域的分布216

11.3.3 杂波在距离域和多普勒域的二维分布218

11.4 中重频雷达的盲区221

11.5 脉冲重复频率组223

第12章 影响重频选择的因素225

12.1 解模糊能力225

12.1.1 引言225

12.1.2 解模糊约束226

12.1.3 解模糊空间226

12.1.4 采用2-重频组和3-重频组时的解模糊——解模糊余量227

12.1.5 重合算法230

12.1.6 中国余数定理法232

12.2 盲区234

12.2.1 盲区图234

12.2.2 盲速237

12.2.3 盲区余量237

12.3 脉冲重复频率的界限240

12.3.1 脉冲重复频率的上限240

12.3.2 脉冲重复频率的下限241

12.3.3 平均脉冲重复频率242

12.4 虚影问题243

12.4.1 引言243

12.4.2 多个目标的互相关244

12.4.3 噪声引起的虚影247

12.4.4 目标响应延伸引起的虚影247

12.4.5 使用天际线图描述解模糊余量249

12.4.6 最小化虚影发生率的重频选择251

12.4.7 虚影的轨迹253

12.4.8 引起虚影问题的几种情形253

12.5 解决虚影问题的其他方法254

12.5.1 引言254

12.5.2 同时使用距离相关和速度相关来应对虚影问题254

12.5.3 使用极大似然法的目标聚类与提取算法255

12.5.4 利用目标提取算法应对虚影问题256

12.5.5 基于非相参积累的目标提取算法258

12.5.6 利用目标数据一致性应对虚影问题258

12.5.7 使用多重频组对虚影轨迹去相关259

12.5.8 关于虚影问题的小结260

第13章 中重频组的设计262

13.1 M和N的选择262

13.1.1 引言262

13.1.2 M的选择262

13.1.3 N的选择263

13.2 重频组的比较265

13.2.1 引言265

13.2.2 解模糊能力265

13.2.3 盲区266

13.2.4 虚影问题270

13.2.5 杂波条件下和噪声条件下的情况比较271

13.3 其他的波形设计问题272

13.3.1 对单目标跟踪雷达的影响272

13.3.2 频率捷变273

第14章 探测性能276

14.1 在噪声条件下的目标检测276

14.1.1 经典检测理论276

14.1.2 盲区的影响276

14.1.3 目标闪烁的影响279

14.1.4 累积检测概率280

14.1.5 目标提取算法的影响280

14.1.6 最优占空比281

14.2 在杂波条件下的目标检测283

14.2.1 引言283

14.2.2 恒虚警率的优化设计283

14.2.3 探测能力图286

14.2.4 针对杂波统计特征的优化287

14.2.5 孔径照射函数288

第15章 重频选择的方法290

15.1 对脉冲重复频率选择要求的简单回顾290

15.2 最大化可见度的重频选择290

15.3 脉冲重复频率的主副选择法291

15.4 脉冲重复频率的M：N选择法294

15.5 穷举搜索295

15.6 使用神经网络的重频选择法297

15.7 使用进化算法选择脉冲重复频率297

15.7.1 进化算法简介297

15.7.2 以最小化盲区为目标的基于进化算法的重频选择299

15.7.3 以最优化目标探测能力为目标的基于进化算法的重频选择301

15.7.4 基于多目标进化算法的重频选择302

15.8 小结304

参考文献305

第三部分 案例分析310

第16章 机载火控雷达310

16.1 引言310

16.2 情景设定310

16.2.1 应用310

16.2.2 技术311

16.2.3 一些共同特征312

16.3 中重频模式313

16.3.1 典型雷达参数314

16.3.2 抗盲区性能314

16.3.3 解模糊余量315

第17章 机载预警雷达316

17.1 引言316

17.1.1 最大视线距离316

17.1.2 机载预警系统的设计难题316

17.1.3 机载预警雷达的一般技术要求317

17.1.4 机载预警雷达实例317

17.2 用于舰队防护的机载预警雷达318

17.3 用于远程空中监视的机载预警雷达319

第18章 弹载主动雷达导引头320

18.1 引言320

18.2 雷达导引头在导弹中的应用320

18.2.1 中程空对空半主动寻的320

18.2.2 中程空对空主动寻的322

18.2.3 反舰导弹322

18.2.4 空中发射的反装甲导弹322

18.2.5 地空导弹系统323

18.2.6 炮射反装甲弹药323

18.3 作为子系统的雷达导引头324

18.3.1 制导机制324

18.3.2 战斗部325

18.3.3 导弹的尺寸和形状326

18.4 假想空对空主动雷达导引头的参数327

18.4.1 需求概述327

18.4.2 导引头参数327

18.4.3 解模糊327

18.4.4 距离走动328

第19章 陆基防空雷达329

19.1 引言329

19.2 机载和陆基脉冲多普勒雷达杂波特征的差异329

19.3 三坐标雷达330

19.3.1 获取三坐标目标数据中的问题330

19.3.2 堆积波束法331

19.3.3 余割平方辐射方向图331

19.4 假想近程陆基对空监视雷达的参数333

19.4.1 引言333

19.4.2 目标探测333

19.4.3 威胁评估333

19.4.4 雷达参数333

参考文献335

结束语336

附录337