(二十六)雷达方程基础知识
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发布时间：2024-10-24 16:43
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时间：2024-11-04 13:41
雷达方程是雷达系统设计的核心，本节将深入探讨其基础知识。
雷达方程的起源可以追溯到二战时期，用于评估雷达性能和指导设计选择。Norton 和 Omberg 在1947年发表的论文中，首次总结出原始雷达方程，该方程成为雷达距离计算的基础。
雷达方程的核心在于计算最大可实现的检测性能，涉及目标和环境参数。它由三步推导得出：最大可用信噪比、发射波束特性、以及接收波束特性。最大信噪比是通过匹配滤波器计算得到的，发射波束特性则与发射脉冲的宽度、峰值功率和雷达截面有关，而接收波束特性则与雷达接收天线的增益相关。
海军研究实验室的 Lamont V. Blake 在此基础上引入了脉冲多普勒雷达方程，改进了方程的精确性。该方程考虑了发射和接收路径的方向图因子、检测因子、带宽修正因子和系统损失因子。
搜索雷达方程则用于估算雷达尺寸，以实现指定的检测性能。它结合了发射机功率、接收天线孔径面积和搜索扇区的几何参数。
在存在杂波干扰的情况下，雷达方程需要考虑信干比，即信号与杂波和干扰的总和之比。检测距离受到观测时间内非相干积累周期数、杂波抑制后杂波加噪声能量的影响。
干扰下的检测距离则需要考虑干扰功率密度、干扰噪声质量以及系统输入热噪声，最大可检测距离也称为噪声干扰的烧穿距离。
波束形状损失是雷达方程中考虑的损耗因子，它反映了峰值天线增益在雷达方程中的应用。
系统热噪声是 Blake 对雷达噪声处理的重要贡献，包括噪声功率密度与频率和温度的关系、噪声电压的分布类型以及接收系统的噪声来源。
量子力学是雷达方程理论的基石，它提供了描述微观世界行为的数学框架，包括自由粒子的量子态、谐波振荡器的经典与量子描述等。
综上所述，雷达方程是雷达设计的关键，涵盖了从理论基础到实际应用的多个方面。通过深入理解这些原理，我们可以更好地评估和优化雷达系统的性能。
