雷达对抗原理实验报告(共22页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上实验一 雷达测距和接收机灵敏度实验一、 实验目的1. 掌握目标回波测距的方法。2. 雷达回波信号能量变化对接收机输出的信号的幅度（包络）的影响。3. 掌握切线灵敏度的定义。二、 实验内容1. 距离测量。雷达工作时，发射机经天线向指定空间发射一串重复周期的高频脉冲。如果在电磁波传播的路径上有目标存在，那么雷达可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达和目标之间，它将滞后于发射脉冲一个时间。如图3.1示回波图3.1 雷达测距图3.2切线灵敏度发射脉冲电磁波以光速传播，设目标的距离是，则传播的距离为光速乘以时间间隔，即，可得。2. 切线灵敏度。在某一输入脉冲功率

2、电平的作用下，雷达接收机输出端脉冲与噪声叠加后信号的底部与基线噪声（只有接收机内噪声）的顶部在一条直线上（相切），则称此输入脉冲信号功率为切线信号灵敏度。对于单脉冲雷达信号，则有（3-1）其中，是输入信号的幅度，为接收机内阻。本实验仪接收机内阻为50欧姆。三、 实验数据信号时延：T=52s信号衰减值：95 %切线灵敏度：PTSS=噪声电压峰值：噪声最大值：四、 思考题1. 根据记录回波的时延，计算目标回波距离。答：目标回波时延：，根据公式计算得回波距离R=7.8km。2. 距离分辨率为多少？答：距离分辨率，实验测得目标回波脉冲宽度为240ns，代入距离分辨率公式得到约为36m。3. 目标回波输

3、入信号的幅度改变，示波器输出信号有何变化？答：由前面数据整理的表格可以看出，目标回波输入信号的幅度衰减越来越大时，示波器输出信号幅度越来越小。4. 雷达的切线灵敏度是多少？答：接收机灵敏度为： 。5. 基线噪声电压峰值和满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值 是否相同？为什么？答：基线电压峰值小于满足切线灵敏度条件下有信号处输出噪声的峰值,因为只是接收机内噪声而不仅包含接受机内噪声还包含外界干扰噪声所以<。实验二 脉冲积累实验一、 实验目的熟悉脉冲积累改善接收机检测能力的原理。二、 实验内容1. 积累的概念个脉冲的叠加称作积累。积累可以在检波后对视频信号进行，称作检波后积累或视频积累

4、。包络检波后，丢失了信号的相位信息只保留了幅度信息，对信号的相位没有要求，又可称为非相干积累。积累也可以在中频进行，称作中频积累或检波前积累。信号在中频积累时要求信号间有固定的相位关系，即信号是相参的，也称为相参积累。相参积累的信噪比为，而非相参积累的改善在和之间。 2. 视频积累的算法设N个脉冲重复周期零中频的正交采样数据，其中为脉冲重复周期中距离单元总数。视频积累：（3-2）三、 实验数据积累脉冲151015202530信号(mV)400360348360356352344噪声(mV)44362828282824积累脉冲35404550556063信号(mV)340344344340344

5、344340噪声(mV)28282828282824四、 思考题绘制信号幅度与噪声最大信号幅度比随脉冲积累个数变化的波形图，并进行分析答：由图形可以看出，多个脉冲积累后可以有效的提高信号幅度与噪声幅度比，当脉冲个数积累到一定数量后信号幅度与噪声幅度比趋于恒定。实验三 虚警率实验一、 实验目的1. 熟悉门限检测的方法2. 熟悉虚警概率的含义3. 了解门限与虚警概率的关系二、 实验内容1. 门限检测雷达接收机是在有噪声的背景下检测信号。由于噪声的起伏特性，判断信号的出现是一个统计的问题，必须按照某种检测标准进行判断。门限检测就是给定某个门限，如果某时刻的回波信号的电压大于给定门限，就认为该位置有目

6、标存在，否则认为该位置没有目标。2. 虚警率虚警是指没有信号而仅有噪声时，噪声电平超过门限值被误认为是目标的事件。噪声超过门限的概率称为虚警概率。通常包络检波器输出噪声的电压振幅的概率密度是瑞利分布，记做。设门限值是，那么噪声超过门限电平的概率就是虚警概率，所以可以用式（3-3）计算（3-3）其中，是噪声的方差。3. 虚警概率Pfa统计算法个脉冲重复周期里虚警事件总数为 （3-4）虚警概率（3-5）NT为脉冲重复周期中存在目标的距离单元数。三、 实验数据门限510152025虚警概率四、 考题1. 绘制虚警率和检测门限的曲线图。试分析它们的关系。答：虚警概率与门限电平大小有密切的关系。噪声超过

7、门限电平而误认为信号的事件称为“虚警”，虚警概率指的是噪声包络电压超过检测门限电平的概率。因此检测门限值越大，噪声信号超过门限的概率越小，雷达的虚警概率越小。2. 检测门限不同时，示波器显示的距离波门信号有何不同，为什么？答：检测门限越高距离波门信号出现的时间间隔越长。因为门限值越高，噪声电平超过检测门限的概率越小，所以距离波门信号出现的时间间隔越长，次数降低。实验四 恒虚警检测实验一、 实验目的1. 熟悉发现概率的定义。2. 熟悉恒虚警检测的原理3. 了解虚警概率与发现概率的关系。二、 实验内容1. 发现概率有目标时的电平超过门限正确检测出目标的概率，称作发现概率。包络检波后，信号加噪声的电

8、压振幅服从广义瑞利分布，记做。发现信号就是信号加噪声的电压超过给定门限的事件，那么发现概率为（3-6）从上式可以看出，发现概率和检测门限，信噪比有关。2. 发现概率统计算法个脉冲重复周期里发现事件总数为 （3-7）发现概率（3-8）NT为脉冲重复周期中存在目标的距离单元数。3. 恒虚警检测在许多雷达系统中，要求虚警概率为一固定的值。由式（3-3）可知，如果虚警率给定，检测门限是可由式（3-9）确定的。（3-9）这样，发现概率和虚警概率，信噪比有关。在信噪比相同的条件下，虚警率不同，发现概率不同。给定虚警率，由式（3-9）计算检测门限，在由式（3-7）和式（3-8）即可统计相应的发现概率。三、

9、实验数据虚警率10-310-410-510-610-710-8发现概率1.01.01.01.01.01.0虚警率10-910-1010-1110-1210-1310-14发现概率1.01.01.00.990.980.96四、 思考题1. 当虚警概率变化时，距离波门信号有何变化，为什么？答：虚警概率增大时相应的检测门限降低，噪声电平超过检测门限被发现的概率增大，因此距离波门信号出现的时间间隔变短，次数降低。反之虚警概率降低时，距离波门信号出现的时间间隔变长，次数增大。2. 绘制发现概率和虚警率的曲线图，分析二者的关系。答：当信噪比一定时，虚警概率越小，发现概率越小; 虚警概率越大，发现概率越大。

10、 实验五 目标距离跟踪实验一、 实验目的1. 掌握距离跟踪的原理。2. 熟悉截获条件和失捕条件的含义。二、 实验内容1. 距离自动跟踪系统距离自动跟踪系统包括对目标的搜索、捕获、距离跟踪和失捕四个互相联系的部分。搜索是指目标在整个雷达测距范围内，依次对各目标单元进行检测，判断该单元是否有目标存在。如果在某个单元检测时满足跟踪的条件，确定该单元有目标存在，认为已经捕获到目标，开始对该单元的目标进行跟踪。跟踪时，保证距离跟踪波门自动跟踪目标，连续测量目标距离。在跟踪的过程中，一旦在某个单元跟踪时满足失捕条件，认为丢失目标，雷达重新开始搜索。2. 截获条件和失捕条件雷达处于距离搜索状态时，如果在同一

11、距离单元处的个脉冲里有次检测到目标回波，就认为该位置处有目标，雷达由搜索状态转换到跟踪状态。其中/n被称为截获条件。雷达处于距离跟踪状态时，如果在距离波门内个脉冲数目里有次没有检测到目标回波，就认为丢失目标，雷达由跟踪状态转换到搜索状态。其中/n次就认为是失捕条件。三、 实验数据进程1d67891011失捕次数555566进程2d6911121415失捕次数443452进程3d6811131415失捕次数122032四、 思考题1. 运动目标的回波有什么特点？答：1）运动目标回波受杂波的影响比较大，当运动目标回波和杂波在雷达显示器上同时显示时，会使目标的观察变得困难。2）由于运动目标的速度不同

12、而引起回波信号频率产生的多普勒频移不相等，所以可以从频率上区分不同速度目标的回波。2. 在什么条件下，雷达跟不上目标？答：雷达处于距离搜索状态时，如果同一距离单元处的n个脉冲数目里有d次检测到目标回波,就认为该位置处有目标，如果目标运动速度足够快使雷达在同一距离单元处的n个脉冲里检测到目标的次数小于d则雷达无法跟上目标。3. 目标起伏对于跟踪的影响。答：目标的起伏对目标的搜索、捕获、距离跟踪有较大的影响。目标起伏越大，会使目标的发现概率降低，距离自动跟踪系统在整个雷达测距范围内难以实现搜索、捕获；在距离跟踪过程中也容易失捕。4. 分析失捕条件和截获条件对于雷达工作状态的影响。答：若失捕条件中的

13、m太小会使雷达长时间保持在跟踪状态，若截获条件中的n太大会使雷达不容易发现目标长时间保持在搜索状态。实验六 动目标显示（MTI）实验一、 实验目的：1. 掌握动目标显示的原理2. 熟悉一次相消和二次相消的概念二、 实验内容该实验中有两个进程，进程1是一次相消器实验，进程2是二次相消MTI实验，当设置为进程1时，按确认后观察包络信号和积累信号，测量对应包络信号有目标处相消器输出信号的幅度。当设置为进程2时，可变参数是二次对消的系数，初始值为1.5，每按一次按钮，系数加0.1.二次相消系数的最大值为2.5，改变参数确认后观察包络信号和积累信号，测量对应包络信号有目标处相消器输出信号的幅度。三、 实

14、验数据一次相消实验中对应包络信号有目标处相消器输出信号的幅度：3.60V二次相消系数与目标幅度测试二次相消系数1.51.61.71.81.92.0固定目标的幅度(mV)840544312160720四、 思考题1. 在一次相消的工作方式下，动目标和静目标的包络信号和检测输出信号有什么特点？答：动目标的包络信号是移动的，在相位检测输出端，动目标回波是一串振幅调制的脉冲；固定目标的包络信号是不动的，静目标回波是一串振幅不变的脉冲。在一次相消的工作方式下，因为幅度固定的目标回波信号相减后相互抵消，而幅度变化的运动目标回波相减后输出相邻重复周期振幅变化的部分。所以检波输出信号只有动目标没有静目标。2.

15、 二次相消参数有什么意义，对信号波形有何影响？答：当二次相消系数在一定范围内变化时，共轭零点偏离实轴的角度很小，尽管零频处频响不为零但凹口较宽可抑制频谱较宽的杂波。试验七 噪声调频干扰实验一、 实验目的：1、掌握噪声调频干扰的基本形式和干扰的原理2、观察同步/异步调频干扰对于信号检测的影响3、观察噪声调频和锯齿波调频对于信号检测的影响二、 实验内容1. 噪声调频干扰噪声调频信号是指干扰信号的频率受噪声调制的信号。噪声调频信号可表达为（4-1）其中，为噪声调频信号的幅度，为噪声调频信号的中心频率，为调频斜率，为均值为零、广义平稳的调制噪声。当噪声调频信号进入雷达接收机后，经过中放输出的波形，由于

16、受中放频率特性的影响，等幅的调幅波各频率分量的振幅响应不同，形成调频调幅波。如果频率的摆动范围小于中放带宽，其起伏不大。当噪声调频干扰带宽的增大，瞬时频率在中放带宽内外变化，输出的是随机脉冲序列。随机脉冲的幅度，宽度和间隔分布与瞬时频率的变化规律有关。图4.1中画出了噪声调频窄带干扰和宽带干扰通过雷达接收机中放的输入波形。如果调制噪声具有和雷达雷达信号同样的重复周期，即。这样，距雷达零距离脉冲信号处的某个时刻调制噪声信号的频率相对确定。称这样的干扰为同步干扰。同步噪声调频信号按照雷达的脉冲重复周期积累时，干扰信号做相干积累，输出信号的包络相对与零距离脉冲是固定的。如果调制噪声和雷达重复周期无关

17、，称这样的干扰为异步干扰。在雷达接收机内积累是非相干积累，多个不确定信号输出叠加产生随机的噪声信号，在接收机输出端噪声电平升高。2. 数字噪声的产生数字噪声用伪随机码m序列中任取几位获得。m序列的产生如图4.2所示，图中123、4 n等依次表示移位寄存器的各位，根据前面讲述的线性移位寄存器的特点，我们将第1位和第n位模2求和（即同或逻辑操作）作为反馈输入，同时按照要取出几位作为输出随机码。3. 锯波调频干扰锯波调频信号是指干扰信号的频率受锯波调制的信号。锯波调频信号表达式同式（4-1），其中，为周期为的锯齿波信号，如式（4-2）示。（4-2）锯波调频干扰信号通过雷达接收机输出信号分析同噪声调频

18、信号。如果是窄带干扰，当干扰频率对准雷达频率时，输出为近似三角波信号。如果干扰带宽远大于雷达接收机带宽输出的是脉冲序列。由于锯波信号是确定性信号，所以干扰信号频率处在接收机带宽内地时间和间隔确定。同样如果满足调制信号与雷达重频相同，称为同步干扰。积累时做相干积累输出确定的包络信号。如果与雷达重频没有确定的时间关系，称为异步干扰。积累输出为噪声信号。4. 交替干扰如果一段时间是噪声调频干扰信号，一段时间是锯波调频干扰信号，称为交替干扰。本实验中接受机的带宽大于输入信号的频率范围，这样无论是噪声调频干扰还是锯波调频干扰都是窄带干扰。并且为了清晰地说明干扰地效果，用距离波门指示目标所在位置。三、 实

19、验数据表一 异步噪声干扰视频噪声带宽与检测输出噪声电平与信号电平测试视频噪声带宽(KHZ)17.58.754.372.20除目标位置外(噪声)信号最大值(mV)992872776640目标位置信号幅度(V)1.421.251.140.88表二 同步噪声干扰视频噪声带宽与检测输出信号最大值测试视频噪声带宽(KHZ)17.58.754.372.20除目标位置外(噪声)信号最大值(mV)992888800640目标位置信号幅度(V)1.191.151.060.80表三 异步锯波干扰锯波周期与检测输出信号最大值和目标回波电平测试锯波周期（us）24812162432除目标位置外(噪声)信号最大值(mV

20、)920784909760760780736目标位置信号幅度(mV)11009329687840856816 表四 同步锯波干扰锯波周期与检测输出信号最大值和目标回波电平测试锯波周期（us）26812162432除目标位置外(噪声)信号最大值(V)1.41.41.41.41.41.41.4目标位置信号幅度(mV)720280640144028014001360表五 交替干扰周期与检测输出信号最大值和目标回波电平测试交替干扰周期2832128除目标位置外(噪声)信号最大值(V)1.121.11.120.96目标位置信号幅度(mV)508548544532四、 思考题1. 分析异步噪声调频干扰对于

21、信号的影响，和改变噪声视频带宽对目标观测的影响。答：在目标位置信号幅度相差不大的情况下，异步干扰的噪声信号最大值相对要小，这是因为调制噪声的谱宽是影响遮盖性能的主要因素。2. 分析同步噪声调频干扰对于信号的影响，和改变噪声视频带宽对目标观测的影响。答：同步调频干扰的谱宽可以根据已知雷达信号的重复周期确定，遮盖效果相对较好，从表格中可以看出同步调频的噪声电平要大于目标回波处的信号电平。3. 比较同步和异步噪声调频干扰的干扰效果，试说明其原理。答“噪声调频信号是指干扰信号的频率受噪声调制的信号，如果调制噪声具有和雷达信号同样的重复周期，这样，距离雷达零距离脉冲信号处的某个时刻调制噪声信号的频率确定

22、，这样的干扰为同步噪声调频干扰。反之，若调制噪声和雷达信号的重复周期无关，则为异步噪声调频干扰。从表格数据中可以看出，在目标位置信号幅度相差不大的情况下，异步干扰的噪声信号最大值相对要小，这是因为调制噪声的谱宽是影响遮盖性能的主要因素，同步调频干扰的谱宽可以根据已知雷达信号的重复周期确定，遮盖效果相对较好，从表格中可以看出同步调频的噪声电平要大于目标回波处的信号电平。4. 分析异步锯波干扰锯波周期的改变对目标观测的影响。答：调制噪声具有和雷达信号不同的重复周期5. 分析同步锯波干扰锯波周期的改变对目标观测的影响。答：调制噪声具有和雷达信号同样的重复周期6. 比较同步和异步锯波干扰的干扰效果，试

23、说明其原理。答：而异步/同步锯波干扰的基本原理同上，不同的是锯波调频信号是指干扰信号的频率受锯波调制。由于锯波信号是确定性信号，所以干扰信号频率处在接收机带宽内的时间和间隔确定。7. 分析同步噪声/锯波交替干扰中，交替周期的改变对目标观测的影响。答：如果一段时间是噪声调频干扰信号，一段时间是锯波调频干扰信号，则成为交替干扰。而表格中的数据也只是给出了交替干扰的周期，所以对信号以及噪声的幅度影响都不大。8. 比较噪声调频干扰、矩波干扰和噪声和锯波交替干扰的干扰效果。答：噪声调频干扰、锯波调频干扰、交替干扰都是属于遮盖性干扰，而遮盖性干扰对干扰信号的功率要求较高，其干扰策略根据实际环境的不同而做出

24、相应的选择。 实验八 杂乱脉冲调幅干扰实验一、 实验目的：1. 掌握杂乱脉冲调幅干扰对于信号检测的影响2. 观察同步/异步杂乱脉冲调幅干扰对于信号检测的影响3. 观察闪烁干扰对于信号检测的影响二、 实验内容1. 杂乱脉冲调幅干扰杂乱脉冲信号是指干扰的幅度受杂乱脉冲信号调制的信号。杂乱脉冲信号可表达为（4-3）其中，杂乱脉冲信号，为噪声调频信号的中心频率，是干扰信号的初始相位。杂乱脉冲信号是指干扰脉冲的幅度，宽度和间隔等某些参数或全部参数是随机变化的。通过雷达接收机输出的包络信号，就是干扰信号的包络信号。如果杂乱脉冲干扰的包络信号具有和雷达雷达信号同样的重复周期，即。这样，距雷达零距离脉冲信号处

25、的某个时刻干扰信号的幅度相对幅确定。称这样的干扰为同步杂乱脉冲干扰。同步噪声调频信号按照雷达的脉冲重复周期积累时，干扰信号做相干积累，输出信号的包络相对与零距离脉冲是固定的。如果杂乱脉冲包络信号和雷达的重复周期无关，称这样的干扰为异步干扰。在雷达接收机内积累是非相干积累，脉冲的宽度和出现的位置不定。2. 数字杂乱脉冲信号的产生杂乱脉冲用一个固定的时钟信号产生伪随机序列，取一位作为输出的杂乱脉冲信号。3. 闪烁干扰如果一段时间有杂乱脉冲调幅干扰信号，一段时间没有干扰信号，称为闪烁干扰。雷达接收机的输出端，一会有杂乱脉冲输出，一会儿没有干扰信号。三、 实验数据异/同步杂乱脉冲调幅测试异步杂乱脉冲调

26、幅干扰测试噪声电平(mV)目标电平(V)7601.2同步杂乱脉冲调幅干扰测试噪声电平(mV)目标电平(V)2800-0.16四、 思考题1. 分析异步噪声调幅干扰对于信号检测的影响。答：同步脉冲干扰在雷达的距离显示器上呈现稳定的干扰脉冲回波，当其脉宽与雷达发射脉宽相当时，很像真实的目标脉冲回波，主要起到欺骗作用。如果其脉宽能够覆盖目标回波出现的时间，则具有很强的遮盖干扰效果。2. 分析同步噪声调幅干扰对于信号检测的影响。答：异步干扰脉冲在雷达距离显示器上的位置是不确定的、具有一定的遮盖干扰效果，特别是干扰脉冲的工作比较高时，干扰脉冲与回波脉冲的重合概率很大，使雷达难以在密集的干扰脉冲背景中检测

27、目标。3. 比较同步和异步杂乱脉冲干扰的干扰效果。答：规则脉冲的出现时间与雷达的定时信号之间具有相对稳定的时间关系，则称其为同步脉冲干扰，反之则称为异步脉冲干扰。同步脉冲干扰在雷达的距离显示器上呈现稳定的干扰脉冲回波，当其脉宽与雷达发射脉宽相当时，很像真实的目标脉冲回波，主要起到欺骗作用。如果其脉宽能够覆盖目标回波出现的时间，则具有很强的遮盖干扰效果。在脉冲干扰的时间里往往同时采用噪声调频或调幅，异步干扰脉冲在雷达距离显示器上的位置是不确定的、具有一定的遮盖干扰效果，特别是干扰脉冲的工作比较高时，干扰脉冲与回波脉冲的重合概率很大，使雷达难以在密集的干扰脉冲背景中检测目标。但当干扰脉冲的工作比较

28、低时，由于其覆盖真实目标的概率很低，遮盖的效果较差，且由于它与雷达不同步，容易被雷达抗异步脉冲干扰电路所对消。4. 闪烁干扰中对于信号检测的影响。答：如果一段时间有杂乱脉冲调幅干扰信号，一段时间没有干扰信号，称为闪烁干扰。闪烁干扰实际就是角度欺骗干扰，干扰功率和目标的回波电平保持不变，变化的只是闪烁周期，雷达接收机的输出端一会儿有杂乱脉冲输出，一会儿没有干扰信号，以达到对雷达欺骗的效果。实验九 噪声调相干扰实验一、 实验目的：1. 掌握噪声调相干扰的基本形式和干扰的原理2. 观察噪声调相干扰对于信号的影响二、 实验内容噪声调相信号是指干扰信号的相位受噪声调制的信号。噪声调相信号可表达为（4-4

29、）其中，为噪声调频信号的幅度，为噪声调频信号的中心频率，为常数代表有效相移的大小，为均值为零、广义平稳的调制噪声，是干扰信号的初始相位。当有效相移较大时，旁频功率较大，近似为噪声调频的干扰情况，分析过程同噪声调频干扰信号。同样，距离波门信号指示实际目标信号的位置。三、 实验数据异步噪声干扰视频噪声带宽与检测输出噪声电平与信号电平测试视频噪声带宽(KHz)4.372.201.100.55噪声电平(V)1.241.9619.21.16目标回波电平(mV)-240-240480-400四、 思考题1. 噪声调相的干扰效果分析答：噪声调相信号是指干扰信号的相位受噪声调制的信号。当有效相移较小时，调相信号的能量主要集中在载波频率上，旁频能量低，不适合作遮盖干扰信号，当有效相移足够大时，旁频功率较大，近似为噪声调频干扰的情况，此时适合作为遮盖干扰信号。影响其干扰效果的因数主要有瞄频误差、频谱宽度和调制噪声带宽等。实验十 距离拖引干扰实验一、 实验目的：掌握距离拖引的基本原理二、 实验内容1. 欺骗干扰欺骗干扰是指采用假的目标和信息作用与雷达目标检测和跟踪系统，是雷达不能周期地检测真正的目标或不能正确测量真正目标的参数信息，从而达到迷惑和扰乱雷达对真正目标检测的跟踪的目的。