《雷達系統分析與建模》是2020年電子工業出版社出版的圖書，作者是（美）David K. Barton（戴維 K. 巴頓）。本書在全面歸納雷達系統原理的基礎上，對雷達性能進行了分析與數學建模。
基本介紹
- 中文名：雷達系統分析與建模
- 作者：（美）David K. Barton（戴維 K. 巴頓）
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2020年
- 頁數：412 頁
- 定價：99 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121307775
內容簡介,圖書目錄,作者簡介,
內容簡介
本書在全面歸納雷達系統原理的基礎上，對雷達性能進行了分析與數學建模。全書前6章為基礎理論部分，包括：雷達距離方程，目標檢測理論，目標、雜波和干擾分析，雷達天線分析，雷達信號波形設計和信號處理，傳播特性分析。第7章和第8章分別介紹了雷達監視、雷達測量與跟蹤方法。*後一章對雷達損耗進行了分析。本書覆蓋了雷達系統性能分析和數學模型建設，內容系統、完整。每章後都附有參考文獻、習題、仿真程式及其說明，便於讀者進一步學習和研究。
圖書目錄
第1章 雷達距離方程 1
1.1 雷達基礎 1
1.1.1 基本功能 1
1.1.2 雷達套用 3
1.1.3 雷達頻段 3
1.2 距離方程的推導 5
1.2.1 接收到的信號功率 5
1.2.2 雙基達方程 6
1.2.3 應答機和電子戰方程 6
1.2.4 接收機噪聲 7
1.2.5 信噪比 8
1.2.6 射頻損耗因子 9
1.2.7 作用距離的解 10
1.2.8 利用Blake圖進行距離計算 10
1.2.9 一般解法 10
1.3 搜尋雷達方程 13
1.3.1 均勻搜尋的推導 13
1.3.2 搜尋雷達方程的重要性 13
1.4 有源干擾時的雷達作用距離 14
1.4.1 遠距離噪聲干擾的等效溫度 14
1.4.2 干擾有效性 15
1.4.3 欺騙性干擾 16
1.4.4 自禁止和護衛干擾 16
1.5 有雜波時的雷達作用距離 17
1.5.1 空域雜波：降雨或箔條 17
1.5.2 空域雜波中的探測距離 19
1.5.3 距離上模糊的雜波 20
1.5.4 表面雜波：陸地和海面 21
1.6 組合干擾下的探測距離 23
參考文獻 24
附錄1A：關於雷達方程的習題 24
附錄1B：提供的Mathcad工具 26
附錄1C：習題的解 27
第2章 目標檢測理論 28
2.1 噪聲統計 29
2.2 對伴有噪聲的信號的一個採樣進行檢波 30
2.2.1 理想的相參檢波過程 30
2.2.2 實際檢波過程 31
2.2.3 相對於理想系統的檢波器損耗 33
2.2.4 匹配濾波器及匹配損耗 33
2.3 脈衝串的積累 34
2.3.1 相參積累 35
2.3.2 視頻信號積累 36
2.3.3 二進制積累 38
2.3.4 累積積累 39
2.3.5 積累器加權損耗 40
2.3.6 虛警時間 40
2.3.7 摺疊損耗 41
2.4 起伏目標的檢測 43
2.4.1 單個採樣檢測 43
2.4.2 起伏損耗 43
2.4.3 情況1信號的積累 43
2.4.4 其他目標模型 45
2.4.5 分集增益 47
2.4.6 c2目標的通用方程式 48
2.4.7 起伏目標的二進制積累 49
2.4.8 起伏目標的累積積累 49
2.5 順序檢測 50
2.5.1 兩步順序探測機率 50
2.5.2 有快速確認的順序檢測 50
2.5.3 延遲確認順序檢測 51
2.5.4 順序檢測的能量和時間要求 51
2.6 恆虛警率檢測 52
2.6.1 單元平均的CFAR 52
2.6.2 雙參數CFAR 54
2.6.3 時間平均CFAR 55
2.6.4 非參量CFAR 55
2.7 有效可檢測性因子 55
參考文獻 56
附錄2A：關於目標檢測的習題 58
附錄2B：提供的Mathcad工具 60
附錄2C：習題的解 60
第3 章 目標和干擾 61
3.1 雷達橫截面積的定義 61
3.1.1 等效球體 61
3.1.2 等效天線 62
3.2 簡單物體的雷達橫截面積 63
3.2.1 峰值RCS和波瓣結構 63
3.2.2 RCS與波長和姿態角的關係 63
3.2.3 諧振現象 65
3.2.4 RCS 的極化依賴性 66
3.3 複雜目標的RCS 67
3.3.1 Swerling目標模型 68
3.3.2 通用目標模型 70
3.3.3 目標譜和相關時間 70
3.3.4 相關頻率 71
3.4 橫截面積的空間分布 71
3.4.1 目標閃爍 71
3.4.2 二元目標 72
3.4.3 角度、距離和都卜勒閃爍 73
3.4.4 閃爍譜 74
3.5 雙基地橫截面積 75
3.5.1 前向散射RCS 75
3.5.2 雙基地增強的範圍 75
3.6 雷達雜波 76
3.6.1 面雜波 77
3.6.2 海雜波 78
3.6.3 地雜波 79
3.6.4 面雜波幅度分布 81
3.6.5 面雜波的速度譜 82
3.6.6 降雨雜波 84
3.6.7 箔條 85
3.6.8 體雜波的空間和速度範圍 85
3.6.9 體雜波的幅度分布 87
3.6.10 離散雜波源 87
3.7 干擾 88
3.7.1 噪聲干擾 88
3.7.2 欺騙干擾 89
3.7.3 誘餌 89
參考文獻 90
附錄 3A：關於目標和干擾的習題 91
附錄3B：提供的Mathcad工具 94
附錄3C：習題的解 95
第4章 雷達天線 96
4.1 四個坐標上的雷達回響 96
4.1.1 雷達分辨力 96
4.1.2 可分離角度回響 97
4.1.3 天線方向圖的互易性 99
4.2 天線和陣列 99
4.2.1 均勻照射孔徑 99
4.2.2 錐削式孔徑照射 100
4.2.3 橢圓形孔徑和圓形孔徑 103
4.2.4 天線副瓣 103
4.2.5 反射面天線 104
4.2.6 透鏡天線 108
4.2.7 平面陣列天線 108
4.3 相控陣 109
4.3.1 單元和陣列因子 110
4.3.2 相掃 110
4.3.3 頻率掃描 112
4.3.4 稀疏陣列 113
4.3.5 移相器 114
4.3.6 陣列饋電系統 115
4.3.7 放大器陣列 117
4.3.8 波束形成矩陣 118
4.3.9 相位和幅度誤差效應 119
4.3.10 陣列頻寬 121
4.4 超低副瓣天線 123
4.4.1 定義 123
4.4.2 掃描的超低副瓣天線系統設計 124
4.4.3 超低副瓣反射面天線 126
4.5 多波束天線 128
4.5.1 堆積波束系統 128
4.5.2 單脈衝天線 130
4.5.3 焦平面陣列饋源 133
4.5.4 數字波束形成 134
參考文獻 135
附錄4A：關於雷達天線的習題 135
附錄4B：提供的Mathcad工具 138
附錄4C：習題的解 140
第5章 波形和信號處理 141
5.1 模糊函式 141
5.1.1 匹配濾波器的實現 142
5.1.2 矩形脈衝的回響 143
5.1.3 簡單脈衝的分辨力特性 145
5.2 脈衝壓縮 146
5.2.1 相位編碼脈衝壓縮 147
5.2.2 線性調頻脈衝壓縮 148
5.2.3 非線性調頻脈衝波形 151
5.2.4 脈衝壓縮波形的都卜勒容差 154
5.3 動目標顯示 157
5.3.1 脈衝串的頻譜 157
5.3.2 脈衝串的模糊函式 159
5.3.3 MTI濾波器 160
5.3.4 實用MTI濾波器的實現 161
5.3.5 參差PRF和PRF分集MTI 163
5.3.6 帶脈衝振盪發射機的MTI 163
5.3.7 非相干MTI 165
5.3.8 區域MTI 165
5.3.9 相干MTI的性能 165
5.3.10 非相干MTI的性能 170
5.3.11 存在移動雜波時的MTI 170
5.3.12 MTI系統的損耗 170
5.3.13 MTI系統中的可檢測性因子 172
5.4 脈衝都卜勒 172
5.4.1 定義 172
5.4.2 低-PRF PD雷達 174
5.4.3 中-PRF PD雷達 176
5.4.4 高-PRF PD雷達 179
5.4.5 振盪器對PD雷達性能的影響 180
5.4.6 濾波器副瓣對PD雷達性能的影響 183
5.4.7 PD雷達中的損耗因子 184
5.4.8 PD雷達的探測距離 186
參考文獻 187
附錄5A：關於波形和信號處理的習題 188
附錄5B：提供的Mathcad工具 191
附錄5C：習題的解 194
第6章 雷達傳播 195
6.1 大氣衰減 195
6.1.1 晴朗的大氣 195
6.1.2 氣象衰減 199
6.1.3 穿過潮濕天線罩的衰減 201
6.1.4 電離層衰減 201
6.1.5 箔條的衰減 201
6.1.6 預測衰減時探測距離的Blake方法 202
6.1.7 大氣噪聲溫度 202
6.1.8 大氣透鏡損耗 203
6.2 表面反射效應 204
6.2.1 傳播因子 204
6.2.2 表面反射幾何圖 204
6.2.3 反射係數 206
6.2.4 粗糙表面 208
6.2.5 植被因子 210
6.2.6 方向圖傳播因子對雷達探測範圍的影響 210
6.3 繞射 211
6.3.1 光滑球面繞射 211
6.3.2 從繞射區到干涉區的過渡 212
6.3.3 刀鋒繞射 213
6.3.4 粗糙表面效應 215
6.4 大氣折射 216
6.4.1 指數形式基準大氣層 217
6.4.2 仰角和距離偏移誤差 218
6.4.3 偏移誤差的校正 220
6.4.4 對流層起伏 220
6.4.5 大氣波導 221
6.4.6 電離層繞射 221
6.4.7 法拉第旋轉 222
參考文獻 224
附錄6A：關於雷達傳播的習題 225
附錄6B：提供的Mathcad工具 226
附錄6C：習題的解 227
第7章 雷達監視 228
7.1 監視雷達基礎 228
7.2 兩坐標對空監視雷達 230
7.2.1 兩坐標搜尋問題的定義 230
7.2.2 駐留時間與波束寬度 232
7.2.3 孔徑面積的限制 233
7.2.4 兩坐標監視的小平均功率 233
7.2.5 功率與孔徑兩者之間經濟上的折中方案 233
7.2.6 兩坐標雷達中傳播與雜波上的考慮 233
7.2.7 中程兩坐標空中交通管制雷達的實例 235
7.3 堆積波束三坐標監視雷達 237
7.3.1 三坐標搜尋問題的定義 237
7.3.2 駐留時間與波束寬度 238
7.3.3 孔徑面積與平均功率 238
7.3.4 堆積波束三坐標雷達中雜波方面的考慮 239
7.3.5 遠程堆積波束三坐標雷達的實例 239
7.3.6 脈衝內掃描的三坐標雷達 241
7.4 波束掃描的三坐標監視雷達 241
7.4.1 掃描的波束駐留時間與波束寬度 242
7.4.2 孔徑面積與平均功率 243
7.4.3 波束掃描三坐標雷達雜波上的考慮 244
7.4.4 波束掃描三坐標雷達的實例 244
7.4.5 多功能雷達的搜尋模式 245
7.5 混合型三坐標監視雷達系統 247
7.5.1 多仰角扇區中的堆積波束 247
7.5.2 多重掃描波束 247
7.6 地平線掃描 248
7.6.1 幀時間與仰角波束寬度 248
7.6.2 典型的水平線掃描問題 248
7.7 海用導航雷達 250
7.7.1 搜尋空域的定義 250
7.7.2 駐留時間與方位波束寬度 250
7.7.3 海用導航雷達的雷達方程 250
7.7.4 遠程海用導航雷達的實例 251
7.8 表面監視雷達 252
作者簡介
David K. Barton，雷達系統諮詢專家，現已從麻薩諸塞州ANRO工程有限公司退休。1992年被推選為IEEE會士，並於1997年成為美國工程院院士。2002年獲得IEEE Dennis J. Picard關於雷達技術和套用獎章。曾服務於美國空軍科學諮詢委員會、防禦情報局和陸軍研究實驗室。
David K. Barton，雷達系統諮詢專家，現已從麻薩諸塞州ANRO工程有限公司退休。1992年被推選為IEEE會士，並於1997年成為美國工程院院士。2002年獲得IEEE Dennis J. Picard關於雷達技術和套用獎章。曾服務於美國空軍科學諮詢委員會、防禦情報局和陸軍研究實驗室。
