新手来请教雷达问题

1、天线一般是波长的1/4，我要是没记错的话，这是基本物理知识
2、波长越长，传输距离越长，衰减越短
3、波长短，分辨率高，同样面积，0.23mm点距的显示器是不是比1cm的点距分辨率高？

谢谢了，主要是我只懂一点雷达的基础知识，从网上搜索找不到很有说服力的贴子，能从原理方面给出答案

电磁波有个特定，如果波长远远小于物体的尺寸。那么好了，你可以拿它当作光来对待。按照一般的反射折射来算计就好了。因此呢，毫米波、厘米波，都是可以用口大锅来接收的，就是利用大锅来反射汇聚。那个大锅显然要比波长大N倍。当然也有平板裂缝天线可以用。

假如是波长很大的电磁波，比如米波，那么人家波动特性就很明显了。人家干涉衍射的效果十分显著。你的天线要比波长大很多，那是不可能的，那要几百米才行啊。因此只能利用共振，干涉衍射叠加增强。典型的天线就是像鱼骨一样的八木天线，这是日本人八木秀次指出了工作原理而得名的。这些鱼骨的长度，都跟电磁波的波长成正比，间距也很有讲究。米波波段，这算是体积比较小的天线了。

由此可见，天线的尺寸都与波长成正比。波长大了天线就下不来了。还有就是波长和分辨率是密切相关的。就算显微镜望远镜也是一样的。比如dvd，蓝光的存储密度就比红光的要高，因为波长小，聚焦出来的光斑更小，当然写的密度就更高。电子显微镜，用高能电子代替光波，波长更加短。分辨率也就更高，可以放大几十万倍。归根结底，就是因为波的干涉衍射。导致聚焦出来的小光斑不可能是一个点，必定是一个圆，这个圆的大小和波长成正比，和口径成反比。当然是波长小，更加划算了。

电磁波有个特定，如果波长远远小于物体的尺寸。那么好了，你可以拿它当作光来对待。按照一般的反射折射来算计就好了。因此呢，毫米波、厘米波，都是可以用口大锅来接收的，就是利用大锅来反射汇聚。那个大锅显然要比波长大N倍。当然也有平板裂缝天线可以用。

假如是波长很大的电磁波，比如米波，那么人家波动特性就很明显了。人家干涉衍射的效果十分显著。你的天线要比波长大很多，那是不可能的，那要几百米才行啊。因此只能利用共振，干涉衍射叠加增强。典型的天线就是像鱼骨一样的八木天线，这是日本人八木秀次指出了工作原理而得名的。这些鱼骨的长度，都跟电磁波的波长成正比，间距也很有讲究。米波波段，这算是体积比较小的天线了。

由此可见，天线的尺寸都与波长成正比。波长大了天线就下不来了。还有就是波长和分辨率是密切相关的。就算显微镜望远镜也是一样的。比如dvd，蓝光的存储密度就比红光的要高，因为波长小，聚焦出来的光斑更小，当然写的密度就更高。电子显微镜，用高能电子代替光波，波长更加短。分辨率也就更高，可以放大几十万倍。归根结底，就是因为波的干涉衍射。导致聚焦出来的小光斑不可能是一个点，必定是一个圆，这个圆的大小和波长成正比，和口径成反比。当然是波长小，更加划算了。

太感谢gxnnjy，wujingping两位了，用通俗的话语把深奥的道理讲清楚了，谢谢！

1.天线的一个重要指标是天线增益，若波长确定，天线的增益与天线的口径（面积）成正比，也就是说天线要保证一定的增益，需要有一定的口径。那么再来看增益与波长的关系，天线增益与波长的平方成反比，也就是说当天线的物理尺寸相同，波长长的天线增益低，若长波长和短波长的天线有相同的增益，长波长的天线尺寸必然大。
米波天线和厘米波天线，波长差两个数量级，若要获得相同的增益，天线尺寸的差距可想而知。而实际使用中，由于尺寸的限制，米波天线的增益往往无法达到厘米波的量级。以上在厘米波的不同频段中同样适用。
至于天线增益的作用，看看雷达方程就知道了，雷达探测距离的四次方与天线增益的平方成正比，增益越高探测距离越远，所以雷达天线要维持一定的面积。

2.这个问题看一下雷达方程就知道了，雷
达的探测距离的四次方与波长的平方成正比，与频率的平方成反比。也就是说，当其它条件都相同时，波长长，频率低的雷达探测距离远，正也是搜索雷达常采用低频段的原因之一。
另外，雷达方程有多种表示方式，其相互之间可以推导。出现波长表示在分子上，出现频率表示在分母上。

3.这个问题稍有些复杂，首先距离分辨力并不完全取决于雷达工作波长的长短或者说工作频率的高低。我们说的雷达的工作频率指的是发射的载波频率，而真正决定雷达距离分辨力的是调制在载波上的雷达发射信号的带宽。也就是说，低工作波长的雷达调制高带宽的发射信号，距离分辨力反而会高，这取决于设计师根据需求的设计。但是，载波频率和调制信号的带宽是有一定的比例限制的，当工作波长相差太大时，你就不能指望米波段能够调制的信号带宽能够达到厘米波段的量级。
另外，雷达的分辨力包括距离分辨力和角分辨力，距离分辨力上面已经解释了，与雷达发射信号的带宽有关，同时与雷达的载波频率有一定的关系。那么，雷达的角分辨力呢？与天线的波束宽度有关，这个不难理解吧。
很多人认为工作波长短频率高的雷达，跟踪精度和分辨力一定高，这是不正确的或者说是片面的。以角分辨力来说其主要取决于雷达的波束宽度，当低频段雷达的波束宽度大大窄于高频段雷达时，其分辨力也会高。而雷达天线的波束宽度取决于天线的电口径，可以想象，若要获得相同的波束宽度，波长短频段高的雷达，其天线尺寸一定小，因此，频率低的雷达要获得更高的角分辨力，其天线尺寸要比频率高的雷达大很多，有时候由于物理尺寸的限制是很难实现的。但至少我们可以知道，理论上当天线的物理尺寸相同时，工作波长短频率高的雷达，角分辨力会更好些。

1.天线的一个重要指标是天线增益，若波长确定，天线的增益与天线的口径（面积）成正比，也就是说天线要保证一定的增益，需要有一定的口径。那么再来看增益与波长的关系，天线增益与波长的平方成反比，也就是说当天线的物理尺寸相同，波长长的天线增益低，若长波长和短波长的天线有相同的增益，长波长的天线尺寸必然大。
米波天线和厘米波天线，波长差两个数量级，若要获得相同的增益，天线尺寸的差距可想而知。而实际使用中，由于尺寸的限制，米波天线的增益往往无法达到厘米波的量级。以上在厘米波的不同频段中同样适用。
至于天线增益的作用，看看雷达方程就知道了，雷达探测距离的四次方与天线增益的平方成正比，增益越高探测距离越远，所以雷达天线要维持一定的面积。

2.这个问题看一下雷达方程就知道了，雷
达的探测距离的四次方与波长的平方成正比，与频率的平方成反比。也就是说，当其它条件都相同时，波长长，频率低的雷达探测距离远，正也是搜索雷达常采用低频段的原因之一。
另外，雷达方程有多种表示方式，其相互之间可以推导。出现波长表示在分子上，出现频率表示在分母上。

3.这个问题稍有些复杂，首先距离分辨力并不完全取决于雷达工作波长的长短或者说工作频率的高低。我们说的雷达的工作频率指的是发射的载波频率，而真正决定雷达距离分辨力的是调制在载波上的雷达发射信号的带宽。也就是说，低工作波长的雷达调制高带宽的发射信号，距离分辨力反而会高，这取决于设计师根据需求的设计。但是，载波频率和调制信号的带宽是有一定的比例限制的，当工作波长相差太大时，你就不能指望米波段能够调制的信号带宽能够达到厘米波段的量级。
另外，雷达的分辨力包括距离分辨力和角分辨力，距离分辨力上面已经解释了，与雷达发射信号的带宽有关，同时与雷达的载波频率有一定的关系。那么，雷达的角分辨力呢？与天线的波束宽度有关，这个不难理解吧。
很多人认为工作波长短频率高的雷达，跟踪精度和分辨力一定高，这是不正确的或者说是片面的。以角分辨力来说其主要取决于雷达的波束宽度，当低频段雷达的波束宽度大大窄于高频段雷达时，其分辨力也会高。而雷达天线的波束宽度取决于天线的电口径，可以想象，若要获得相同的波束宽度，波长短频段高的雷达，其天线尺寸一定小，因此，频率低的雷达要获得更高的角分辨力，其天线尺寸要比频率高的雷达大很多，有时候由于物理尺寸的限制是很难实现的。但至少我们可以知道，理论上当天线的物理尺寸相同时，工作波长短频率高的雷达，角分辨力会更好些。

"而真正决定雷达距离分辨力的是调制在载波上的雷达发射信号的带宽"------为什么我理解的是脉宽呢?

会游泳的鱼 发表于 2015-4-19 23:42
1.天线的一个重要指标是天线增益，若波长确定，天线的增益与天线的口径（面积）成正比，也就是说天线要保证 ...

"而真正决定雷达距离分辨力的是调制在载波上的雷达发射信号的带宽"------为什么我理解的是脉宽呢?

距离分辨能力与带宽相关，与频率无关。

这又引入另一个问题：固定频率的信号如何计算带宽、距离分辨力？

对固定频率，认为 脉宽T与带宽B的乘积为1，所以带宽为脉宽的倒数。看看这个关系，其实很能帮助理解距离分辨能力了：脉宽为 T 时，若对信号不进行任何调制，则回波的时间持续就是 T ，目标的距离模糊度也就是 c×T/2 （光速乘以脉宽除以2）正好是 c/2B （前面没有把用带宽计算的距离分辨力换算成长度单位），与用带宽计算的结果是一致的。

"而真正决定雷达距离分辨力的是调制在载波上的雷达发射信号的带宽"------为什么我理解的是脉宽呢?



早期的雷达，发射信号没经过任何调制，距离分辨力由发射的脉宽决定，这时雷达的发射脉冲极窄，峰值功率极高，但这与发射机的电真空器件特性是匹配的。
但雷达的发射能量是峰值功率和脉冲宽度的乘积，雷达设计师往往期望降低峰值功率，增加脉冲宽度，以维持发射能量不变，尤其是固态功放器件出现后，实现高峰值功率的代价很大，雷达设计师期望发射更宽的脉冲。但问题来了，未经过调制的点频脉冲越宽，距离分辨力越差。于是脉冲压缩技术出现了，脉冲压缩技术解决了发射宽脉冲与距离分辨力之间的矛盾。发射一定带宽的调制信号，接收后与匹配滤波器进行匹配，将信号压缩到与带宽相对应的子码宽度（实际上会略宽一些），这个过程就是脉冲压缩。具体的处理方法也很简单，学过积分变换或者无线电专业的同学都很好理解，实际上就是信号与滤波器的卷积的过程。
所以，脉冲压缩雷达的距离分辨力取决于发射信号的带宽，而不是脉宽，而现代雷达大多采用了脉冲压缩技术。

早期的雷达，发射信号没经过任何调制，距离分辨力由发射的脉宽决定，这时雷达的发射脉冲极窄，峰值功率极 ...
老师，来个图更好

笑风 发表于 2015-4-22 01:15
从直接视频检波的角度来看，脉宽宽了反而会降低距离分辨力。

至于为什么距离分辨力与带宽相关，在脉冲 ...
问个比较菜的问题:那么发射的脉冲信号的实际脉宽究竟是带宽所含各频点的脉宽总合还是其平均数呢?

会游泳的鱼 发表于 2015-4-22 17:15
早期的雷达，发射信号没经过任何调制，距离分辨力由发射的脉宽决定，这时雷达的发射脉冲极窄，峰值功率极 ...
那么宽脉冲信号是否更容易被干扰呢?

wywydjzt 发表于 2015-4-22 21:25
问个比较菜的问题:那么发射的脉冲信号的实际脉宽究竟是带宽所含各频点的脉宽总合还是其平均数呢?
实际发射信号是在一定的载频上调制而成，可以简单地认为：在某一时刻，脉冲的能量由一个特定频率的电磁波携带，而在不同的时刻，这个频率是变化的；并且，这个变化率可以是常数（线性调频）、变量（非线性调频）甚至阶跃（相位编码）的。

按你的用语，你认为处于带宽内的信号同时存在；我认为这种看法不恰当。

wywydjzt 发表于 2015-4-22 21:27
那么宽脉冲信号是否更容易被干扰呢?
这个不一定，要看具体的情况。

举个例子，如果要求有同样的探测距离，发射宽脉冲的雷达发射脉冲的峰值功率比窄脉冲要低，当敌方采用有针对性地窄带瞄准干扰时，需要先对雷达进行侦察，峰值功率低的雷达，被截获的距离会更近。

真的是谢谢各位了，这里还有几个问题想一并问一下？希望各位指教！
1.什么是隐蔽圆锥扫描体制？
2.怎么才能提高现代机载多普勒雷达的抗干扰能力，比如棍子飞机上雷达的抗干扰能力？是不是捷变跳频技术能解决一些，还是能采用别的什么技术
3.现代的电子战飞机，比如EA18G是不是挂了好多个吊舱，里面即有瞄准干扰、又有压制干扰的吊舱，压制干扰是不是需要能量比如巨大？我理解因为是干扰整个频段的，是不是需要能量比较大，还是有其它新的电子干扰技术？再有是不是EA18G需要预先知道我们雷达的频段才能实施有效干扰？

自己来顶一下

笑风 发表于 2015-4-22 22:12
实际发射信号是在一定的载频上调制而成，可以简单地认为：在某一时刻，脉冲的能量由一个特定频率的电磁波 ...
那还是依靠累积增益了,不过是在相近而不是在一个固定的频点上.

会游泳的鱼 发表于 2015-4-23 19:44
这个不一定，要看具体的情况。

举个例子，如果要求有同样的探测距离，发射宽脉冲的雷达发射脉冲的峰值 ...
宽脉冲不就是因为需要能量累积的增益效果么?

还没睡 发表于 2015-4-26 23:48
真的是谢谢各位了，这里还有几个问题想一并问一下？希望各位指教！
1.什么是隐蔽圆锥扫描体制？
2.怎么才 ...
楼主这种新手问的问题......相当有针对性阿!

还没睡 发表于 2015-4-26 23:48
真的是谢谢各位了，这里还有几个问题想一并问一下？希望各位指教！
1.什么是隐蔽圆锥扫描体制？
2.怎么才 ...
楼主这种新手问的问题......相当有针对性阿!

还没睡 发表于 2015-4-26 23:48
真的是谢谢各位了，这里还有几个问题想一并问一下？希望各位指教！
1.什么是隐蔽圆锥扫描体制？
2.怎么才 ...
1.专业术语玩不转;
2.除了捷变跳频技术,好像是要再加点其它的技巧;
3.我理解的压制干扰应该不会是上来就开始"全频播放",否则那能量需求......吊舱还不得做成个核潜艇.
貌似怎么着也得先搜索定位后有针对性的实施干扰.

先充个数,"新手"相互提携下哈----助顶.

wywydjzt 发表于 2015-4-28 18:16
宽脉冲不就是因为需要能量累积的增益效果么?
对，发射宽脉冲就是为了能量上的积累，这顺便也回复了你这楼的上一楼的说法。

带宽似乎与能量积累无关，以我的理解只与距离分辨率有关。

笑风 发表于 2015-4-28 21:57
对，发射宽脉冲就是为了能量上的积累，这顺便也回复了你这楼的上一楼的说法。

带宽似乎与能量积累无关 ...
能量的积累就是为了拥有更好的探测距离,如果带宽与能量积累无关那又何必选择多频点呢?

笑风 发表于 2015-4-28 21:57
对，发射宽脉冲就是为了能量上的积累，这顺便也回复了你这楼的上一楼的说法。

带宽似乎与能量积累无关 ...
个人的理解是选择一定的带宽,即可积累必要的能量(所以频点间必须相近),又能将一定的脉宽差分成数量级更小的脉冲信号来提高分辨率.打个比方:本来发射一个单频点的脉冲信号探测某个距离上的目标需要10个毫秒的累积量,那么其分辨率就是10毫秒级;如果将脉冲信号赋予一定的带宽(譬如平分为10个频点),因为各频点峰值为调制依次出现的,则根据接收到任一频点回波信号即可得到分辨率为1毫秒级到精度.

会游泳的鱼 发表于 2015-4-23 19:44
这个不一定，要看具体的情况。

举个例子，如果要求有同样的探测距离，发射宽脉冲的雷达发射脉冲的峰值 ...
"举个例子，如果要求有同样的探测距离，发射宽脉冲的雷达发射脉冲的峰值功率比窄脉冲要低，当敌方采用有针对性地窄带瞄准干扰时，需要先对雷达进行侦察，峰值功率低的雷达，被截获的距离会更近。"----------------
这里还有个问题：敌方截获的距离一般来说是己方接收距离的一半,敌方截获不到那么己方又如何接收到回波信号呢?夸张的说需要布置一个"超级天线"?