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第1章 雷达方程的发展1

1.1 雷达方程基础1

1.1.1 最大的可用信噪比1

1.1.2 需要的最小信噪比2

1.1.3 脉冲雷达的最大检测距离3

1.2 原始雷达方程3

1.3 Blake脉冲雷达方程4

1.3.1 Blake方程中各项的含义4

1.3.2 求解距离的方法6

1.3.3 Blake图表的优势7

1.3.4 Blake相干雷达方程7

1.3.5 Blake双基地距离方程8

1.4 雷达方程的其他形式8

1.4.1 Hall雷达方程8

1.4.2 Barton雷达方程9

1.5 避免距离计算中的陷阱11

1.5.1 系统噪声温度TS11

1.5.2 信号-噪声能量比的应用11

1.5.3 平均功率的应用12

1.5.4 带宽修正和匹配因子12

1.5.5 任意目标的检测因子12

1.5.6 方向图传播因子13

1.5.7 损耗因子13

1.5.8 距离计算中常见错误总结13

1.6 现代雷达系统的雷达方程14

1.6.1 修正距离方程所需要的因子14

1.6.2 适用于现代雷达的方程15

1.6.3 探测距离的计算方法16

1.6.4 垂直覆盖图18

1.6.5 要求的检测概率19

1.7 雷达方程发展总结20

参考文献21

第2章 搜索雷达方程23

2.1 搜索雷达方程的推导23

2.2 用于两坐标空域监视的搜索扇区25

2.2.1 两坐标监视中的高度覆盖25

2.2.2 两坐标监视的扇形波束方向图26

2.2.3 两坐标监视的余割平方方向图27

2.2.4 固定高度覆盖27

2.2.5 两坐标监视雷达的上覆盖增强28

2.2.6 两坐标监视雷达的反射天线设计28

2.2.7 两坐标监视雷达的阵列天线28

2.2.8 两坐标雷达所需的功率-孔径积举例29

2.3 三坐标对空监视29

2.3.1 堆积波束三坐标监视雷达30

2.3.2 扫描波束三坐标监视雷达30

2.3.3 三坐标监视雷达的搜索损耗30

2.4 多功能阵列监视雷达（MFAR）31

2.4.1 MFAR搜索扇区举例31

2.4.2 MFAR搜索的优缺点32

2.4.3 MFAR搜索雷达方程举例33

2.5 搜索屏34

2.5.1 搜索屏的搜索扇区34

2.5.2 ICBM的搜索屏示例35

2.6 搜索损耗35

2.6.1 有效能量比的减小36

2.6.2 所需能量比的增加36

2.6.3 损耗总结37

参考文献38

第3章 杂波和干扰雷达方程39

3.1 信干比39

3.2 杂波对探测距离的影响40

3.2.1 模糊距离杂波40

3.2.2 雷达波形的类型41

3.2.3 杂波检测因子41

3.2.4 杂波的有效谱密度43

3.2.5 杂波环境下的探测距离43

3.3 面杂波环境下的检测44

3.3.1 来自平面的面杂波44

3.3.2 来自球形地球的面杂波46

3.3.3 面杂波的截面积46

3.3.4 面杂波的输入能量47

3.3.5 陆基CW和HPRF雷达的探测距离51

3.3.6 面杂波检测小结52

3.4 体杂波环境下的检测53

3.4.1 体杂波的几何关系53

3.4.2 体杂波的截面积54

3.4.3 体杂波能量54

3.4.4 体杂波的检测因子55

3.4.5 体杂波和噪声环境下的探测距离55

3.4.6 CW和PD雷达中的体杂波56

3.4.7 体杂波检测小结60

3.5 离散杂波的影响60

3.5.1 虚警的影响61

3.5.2 噪声虚警概率的需求61

3.5.3 抑制离散杂波的必要条件61

3.5.4 离散杂波的影响小结62

3.6 旁瓣杂波62

3.6.1 旁瓣中的面杂波62

3.6.2 旁瓣中的体杂波64

3.7 噪声干扰中的检测64

3.7.1 噪声干扰的目标和方法64

3.7.2 噪声干扰的雷达方程65

3.7.3 噪声干扰的例子67

3.8 欺骗性干扰69

3.8.1 欺骗式干扰的距离方程70

3.9 干扰中检测小结72

3.9.1 噪声干扰下的探测距离72

3.9.2 欺骗式干扰方程72

3.10 组合干扰下的检测72

参考文献73

第4章 检测理论74

4.1 背景74

4.2 非起伏目标的检测因子75

4.2.1 严格非起伏目标的检测概率75

4.2.2 门限电平75

4.2.3 严格非起伏目标的检测因子77

4.2.4 严格单脉冲、非起伏目标的检测因子77

4.2.5 单脉冲、非起伏目标检测因子的近似78

4.2.6 n脉冲、非起伏目标检测因子的近似79

4.3 起伏目标的检测因子80

4.3.1 通用的卡方目标起伏模型80

4.3.2 卡方统计信号的检测80

4.3.3 Swerling 1型81

4.3.4 Swerling 2型84

4.3.5 Swerling 3型85

4.3.6 Swerling 4型86

4.4 基于检波器损耗的近似方程86

4.4.1 相干检测87

4.4.2 包络检波和检波器损耗87

4.4.3 积累损耗88

4.4.4 积累增益89

4.4.5 起伏损耗89

4.4.6 1型目标的检测因子90

4.4.7 其他起伏目标的检测因子91

4.5 分集雷达91

4.5.1 分集增益91

4.5.2 分集雷达的信号和目标模型92

4.6 可见度因子93

4.7 检测理论总结95

参考文献95

第5章 波束形状损耗97

5.1 背景97

5.1.1 波束形状损耗的定义97

5.1.2 角度空间采样98

5.1.3 关于波束形状损耗的文献98

5.2 密集采样下的波束形状损耗99

5.2.1 波束形状损耗的简单模型99

5.2.2 天线方向图100

5.2.3 不同方向图下的波束形状损耗100

5.3 一维扫描中的稀疏采样101

5.3.1 一维扫描下的计算方法101

5.3.2 一维扫描下非起伏目标的波束形状损耗102

5.3.3 一维扫描下1型目标的波束形状损耗104

5.3.4 一维扫描下2型目标的波束形状损耗105

5.3.5 一维扫描下搜索雷达的波束形状损耗107

5.4 二维光栅扫描中的稀疏采样109

5.4.1 二维扫描的计算方法110

5.4.2 二维扫描下非起伏目标的波束形状损耗111

5.4.3 二维扫描下1型目标的波束形状损耗111

5.4.4 二维扫描下2型目标的波束形状损耗113

5.4.5 二维扫描下分集目标的波束形状损耗115

5.4.6 二维光栅扫描下搜索雷达方程中的波束形状损耗117

5.5 使用三角栅格的稀疏采样119

5.5.1 采用三角栅格时的计算方法120

5.5.2 使用三角栅格时非起伏目标的波束形状损耗120

5.5.3 三角栅格时1型目标的波束形状损耗120

5.5.4 三角栅格时2型目标的波束形状损耗121

5.5.5 三角栅格时分集目标的波束形状损耗123

5.5.6 三角栅格时搜索雷达方程中的波束形状损耗124

5.6 波束形状损耗小结125

5.6.1 密集采样下的波束形状损耗125

5.6.2 稀疏采样下的波束形状损耗125

5.6.3 处理方法128

5.6.4 搜索雷达方程中的净波束形状损耗128

5.6.5 不等间隔二维扫描下的波束形状损耗129

第6章 系统噪声温度130

6.1 雷达频带中的噪声130

6.1.1 噪声谱密度130

6.1.2 噪声统计特性131

6.2 雷达接收中的噪声来源131

6.3 天线噪声温度132

6.3.1 天线噪声温度的来源132

6.3.2 天空噪声温度134

6.3.3 来自地表的噪声温度137

6.3.4 来自天线电阻损耗的噪声温度139

6.3.5 来自天线失配的噪声温度140

6.3.6 天线噪声温度的近似141

6.4 接收馈线的噪声温度142

6.5 接收机噪声温度142

6.5.1 有级联电路的接收机中的噪声143

6.5.2 输入和输出电平144

6.5.3 量化噪声144

6.6 接收系统噪声小结146

6.6.1 与载波频率相关的热噪声146

6.6.2 Blake方法的应用146

6.6.3 现代雷达中的精确方法146

6.6.4 接收机和量化噪声温度146

参考文献146

第7章 大气效应148

7.1 对流层折射148

7.1.1 空气的折射指数148

7.1.2 标准大气149

7.1.3 包含水蒸气的大气150

7.1.4 折射率的垂直轮廓线151

7.1.5 对流层中的射线路径152

7.2 对流层衰减153

7.2.1 大气中气体的海平面衰减系数153

7.2.2 衰减系数随海拔的变化156

7.2.3 穿过对流层的衰减157

7.2.4 到距离R处的衰减157

7.2.5 干燥和潮湿大气的衰减162

7.3 来自降水的衰减164

7.3.1 293K下雨水的衰减系数164

7.3.2 雨水衰减的温度特性165

7.3.3 降雨速率的统计特性166

7.3.4 降雪中的衰减168

7.3.5 云层中的衰减169

7.3.6 天气对系统噪声温度的影响170

7.4 对流层的透镜损耗171

7.5 电离层效应172

7.5.1 电离层中射线的几何关系172

7.5.2 电离层结构173

7.5.3 总的电子数量174

7.5.4 法拉第旋转175

7.5.5 信号频谱的色散177

7.6 大气效应的总结180

参考文献181

第8章 方向图传播因子183

8.1 干涉区域内的F因子183

8.1.1 干涉F因子的来源183

8.1.2 F因子的应用184

8.2 射线路径的几何模型186

8.2.1 方法1：远距离目标的平面地球近似186

8.2.2 方法2：任意距离目标的平面地球近似187

8.2.3 方法3：球形地球的一阶近似188

8.2.4 方法4：远距离目标的球形地球近似189

8.2.5 方法5：任意距离目标的球形地球近似189

8.2.6 方法6：任意距离目标在球形地球下的准确表达式191

8.2.7 近似方法的比较191

8.3 反射系数192

8.3.1 菲涅尔反射系数192

8.3.2 粗糙表面的反射195

8.3.3 具有植被的陆地表面197

8.3.4 发散因子198

8.4 衍射198

8.4.1 光滑球面衍射198

8.4.2 刃形衍射200

8.5 干涉区域202

8.6 中间区域203

8.6.1 F因子关于目标距离的函数203

8.6.2 F因子关于高度的函数204

8.6.3 垂直面覆盖图205

8.7 方向图传播因子总结207

参考文献207

第9章 杂波和信号处理209

9.1 面杂波模型209

9.1.1 杂波的截面积和反射率209

9.1.2 面杂波方向图传播因子210

9.1.3 面杂波的谱特性213

9.1.4 面杂波的幅度分布215

9.2 海杂波模型216

9.2.1 海水表面的物理特性216

9.2.2 海杂波的折射率217

9.2.3 海杂波的功率谱218

9.2.4 海杂波的幅度分布219

9.3 地杂波模型219

9.3.1 地杂波的折射率220

9.3.2 地杂波的功率谱222

9.3.3 地杂波的幅度分布223

9.4 离散杂波223

9.4.1 离散地杂波223

9.4.2 鸟和昆虫224

9.4.3 陆地交通工具224

9.4.4 风力涡轮机224

9.5 体杂波的模型225

9.5.1 体杂波截面积和反射率225

9.5.2 体杂波的方向图传播因子226

9.5.3 体杂波的频谱特性226

9.5.4 体杂波的幅度分布228

9.5.5 降水杂波模型228

9.5.6 箔条模型229

9.6 杂波改善因子230

9.6.1 相参MTI改善因子230

9.6.2 非相参MTI改善因子232

9.6.3 其他MTI考虑232

9.6.4 脉冲多普勒处理233

9.6.5 杂波图235

9.7 杂波和信号处理小结236

参考文献236

第10章 雷达方程中的损耗因子238

10.1 接收信号能量的降低238

10.1.1 雷达方程中的确定项238

10.1.2 距离相关响应因子Frdr的分量240

10.1.3 系统噪声温度中包含的损耗242

10.1.4 搜索雷达方程中的损耗243

10.1.5 天线增益中的损耗244

10.2 所需信号能量中的增量246

10.2.1 统计性损耗246

10.2.2 基本检测因子中的损耗249

10.2.3 匹配和带宽损耗250

10.2.4 波束形状损耗Lp251

10.2.5 信号处理损耗Lx252

10.2.6 杂波检测因子中的损耗258

10.3 视觉检测中的损耗262

10.3.1 可见度因子中的损耗262

10.3.2 显示器上的丢失损耗263

10.3.3 带宽修正因子Cb263

10.3.4 操作员损耗Lo263

10.4 损耗因子小结263

参考文献264

符号列表266

附录A 本书所附电子文件的内容279

作者介绍284