本书分为雷达系统的分机、目标参数测量和跟踪、电子战中的雷达三部分。雷达系统分机部分包括发射机、接收机、显示终端以及天线和伺服系统的基本组成、基本工作原理和主要技术指标；雷达参数测量和跟踪部分包括雷达作用距离的分析，距离、角度、速度等参数的测量方法和跟踪原理；电子战中的雷达部分包括辐射源侦察系统、有源干扰机、无源干扰设备、导弹逼近告警设备及诱饵雷达、雷达对抗控制管理系统等的组成、原理、分类、工作过程等。全书注重雷达技术理论与战术应用相结合，试图建立一种更加快速高效的雷达认知途径。

前言 雷达的出现，改变了第二次世界大战（以下简称“二战”）的空战模式，并且帮助盟军赢得了“二战”。从“二战”至今，配备雷达的武器装备越来越多，从事雷达作战的人员也日益增多。西安电子科技大学丁鹭飞教授等编著的《雷达原理》是国内关于雷达启蒙的经典教材，国内雷达技术领域的大多数人员是基于该教材进入雷达行业从事相关教学和研究的。在实际工作中，很多从事雷达相关工作的工程师并不是雷达专业科班出身的，对雷达的习得知识大多来自各种短期培训或自学。 当前关于雷达的教材和相关技术理论的各种专著大多是从雷达技术理论研究、装备研制角度编写的，学术性高，逻辑性强，内容也较抽象。本书从雷达应用的角度出发，尽可能用图来介绍雷达的基本工作原理、技术、方法等抽象内容，为从事雷达业务的初学者提供了解现代雷达原理、应用和相关术语的不同视角，达到只需具备比较简单的数学、物理知识就可学习雷达技术的目的。本书主体内容的框架结构如图0.1所示，全书从各种物体对电磁波的二次散射现象开始，描绘典型的雷达系统是如何探测目标的，由此引出第一部分内容：雷达系统的分机组成及其技术性能指标，对应的第2章重点讨论发射机产生大功率射频脉冲信号的方法，第3章重点分析接收机接收微弱目标回波并从中提取目标信息的流程，第4章给出可显示目标各类有效信息的终端及相关应用，第5章介绍发射、接收电磁波的“天线”；紧接着针对“雷达能看多远”的核心问题引出雷达方程和目标检测理论，定量分析发射机、接收机、天线等分系统的技术性能指标对雷达作用距离的影响，即第二部分内容（第6章）；然后结合“目标在哪”等需求，讨论利用蕴含在回波幅度、时间、频率、相位中的信息开展目标参数测量和跟踪的方法，对应第三部分（第7章）；第四部分（第8章）针对雷达主动发射信号的基本特征，分析其在电子战中面临的挑战，给出开展雷达对抗的基本措施。 图0.1 本书主体内容的框架结构 为了强化雷达基本概念和实际应用，最终让普通学生也可掌握相对深奥的理论知识，懂得雷达在实际中“如何才能将其技战术性能发挥到极致”，编著者基于电子信息领域初学者的知识背景，以雷达基本工作原理、参数测量基本理论和技战术指标的物理意义为重点，力求从以下几个方面致力于提高相关内容的可读性。 1．体系框架方面。让学生在学习之前能对雷达有一个框架上的把握和掌控，开篇就告诉学生雷达研究的是“如何利用电磁波获取感兴趣目标的更多信息”，并在最初就对信号发射、回波接收、目标检测处理、态势信息显示等雷达工作过程进行系统性的阐述。针对不同章节内容相对独立的问题，致力于通过雷达信号，让不同章节的内容有一条清晰的主线，将零碎的相关理论知识和技术使用串联起来。每章的开篇设置了“导读问题”，每章重点内容都有思维导图，它们以电子文件形式提供（见文后二维码链接）以便帮助读者更好地掌握知识的框架，构建各章节知识点之间的联系，并且与应用层面建立关联。 2．内容选取方面。从战术使用角度，选取适合于雷达装备操作、战术使用人员的教学内容，在阐述雷达基本组成、工作原理、目标参数测量方法的基础上，重点分析雷达各技术指标的物理意义，并给出形象理解的方法。例如，在分析雷达基本工作过程和各个分机的组成及原理时，重点解读各分机的各技术参数对战术性能、战术使用的影响，注重分析各技术指标与衡量雷达作战能力的战术指标间的关系，突出战术使用人员的需求。 3．内容呈现方面。尝试先从战场目标探测的军事需求出发，引导学生结合导读问题思考雷达系统可以怎么做，猜测雷达是如何尽可能满足战场军事需求的，并结合书中的内容来检验自己的猜测。由浅入深地帮助学生探索雷达世界，培养学生发现新方法和新技术的思维，引导学生学会自己提出需求并解决问题，在学习过程中学会“由需求到问题，再由问题到方法”的工程思维。 4．图解雷达方面。在保证内容正确和准确的同时，每个理论/技术尽可能都结合图来描述，尽可能让语言生动一些，并且补充一些可以加深理解的辅助材料，让内容更形象、更简单易学。 5．能力培养方面。重视公式的物理意义及公式之外的逻辑理解和推导能力，培养学生的创新思维。多年后，学生可能会忘记雷达方程，也可能会忘记如何计算灵敏度，但只要还记得雷达探测目标的机理和过程，基于待分析雷达的各种技术参数就能很容易地推测出其战术性能。每章结束时都给出一定量的习题，以帮助读者掌握基本概念，强化应用能力。 6．技术发展史方面。以讲故事的方式，分享给有志于深入学习的读者，阐述不同时代雷达工程师是如何将战场中的“需求”提炼成为对应的“理论”和“方法”，并用它们改变整个战场的作战方式的，进而实现对雷达核心内容的深刻解释，理解军事需求对雷达技术进步的驱动作用。 选用本书开展教学时，可结合知识体系的构建开展“工程思维”培养，实现思维层面的引领，如发射机章节清楚地阐述了发射信号波形参数对后续雷达能够获取的目标信息，接收机章节描述了提取蕴含在目标回波信号幅度、频率、相位等参量中的各种目标信息的方法；利用广义的“正弦信号”这一桥梁，连接“可感知的信号”与“不可感知的电磁波”，作为雷达的“魂”，串起“发射机-接收机-天线-距离、角度、速度参数测量-目标显示”等部分涉及的相关知识和技术。 然而，由于编著者能力有限，无法引导读者快速成长为雷达“达人”，终究要靠埋头苦读、探索和实践才能学到真功夫。编著者衷心希望本书能为有志于雷达事业的读者铺路，同时感受到雷达的美。 本课程教学学时计划为40～60。对于短期培训，可以选讲本书的前两部分。书中用星号（*）标注的章节内容主要是扩展内容。本书的第1章、第2章、第3章、第5章和附录由张财生编写，第4章和第6章由张林编写，等7章由薛永华编写，第8章由金丹编写，全书由张财生统稿。编著者在编写过程中，参考了许多国内外文献资料、图表等，在此对原作者表示衷心的感谢。 由于编著者水平有限，书中难免存在一些缺点和不当之处，殷切希望广大读者批评指正。选用本书教学时，可联系caifbi2008@163.com获取配套PPT和雷达虚拟演示示教软件。 编著者 2022年11月

第1章 绪论 1 1.1 概述 1 1.1.1 雷达的定义 2 1.1.2　雷达的功能 3 1.1.3 目标尺度参数测量 3 1.1.4 目标特征参数测量 6 1.1.5 雷达基本组成 7 1.1.6 雷达探测能力 11 1.2 工作频段及其应用 12 1.2.1 频段的划分方法 12 1.2.2 不同频段的应用 17 1.3 主要技战术参数 19 1.3.1 战术参数 19 1.3.2 技术参数 21 1.4 应用与发展 22 1.4.1 雷达的分类 22 1.4.2 雷达的应用 23 1.4.3 雷达的发展历史 27 小结 32 思考题 32 第2章 雷达发射机 33 2.1 概述 33 2.1.1 发射机的基本组成与原理 34 2.1.2 发射机的主要技术指标 35 2.2 发射机的组成与原理 40 2.2.1 单级振荡式发射机 40 2.2.2 主振放大式发射机 46 2.3 固态发射机 54 2.3.1 发展概况和特点 54 2.3.2 固态高功率放大器模块 55 2.3.3　微波单片集成收发模块 56 2.3.4 固态发射机的应用 57 2.4 脉冲调制器 59 2.5 频率合成器 60 2.5.1 频率合成技术的发展 60 2.5.2 直接频率合成技术 61 2.5.3 间接频率合成技术 62 2.5.4 直接数字频率合成技术 63 2.5.5 频率合成器的主要技术指标 64 小结 66 思考题 66 第3章 雷达接收机 67 3.1 概述 67 3.1.1 雷达接收机的任务 67 3.1.2 雷达接收机的基本组成 68 3.1.3 雷达接收机的主要质量指标 70 3.2 接收机的组成及功能电路 71 3.2.1 收发转换开关 73 3.2.2 接收机保护器 74 3.2.3 高频放大器 76 3.2.4 混频器 77 3.2.5 本机振荡器 79 3.2.6 自动频率控制 81 3.2.7 动态范围与增益控制 82 3.3 接收噪声功率与信号能量 85 3.3.1 内部噪声 85 3.3.2 外部噪声 86 3.3.3 目标信号能量 88 3.4 噪声系数和灵敏度 92 3.4.1 噪声系数 92 3.4.2 灵敏度 93 3.5 滤波和带宽 94 3.5.1 匹配滤波 94 3.5.2 带宽的选择 94 小结 95 思考题 96 第4章 雷达显示终端 97 4.1 概述 97 4.2 显示器的分类及性能参数 99 4.2.1 按显示画面分类 99 4.2.2 显示器的性能参数 104 4.3 距离显示器 105 4.3.1 A型显示器画面 105 4.3.2 A/R型显示器画面 106 4.4 平面位置显示器 107 4.4.1 平面位置显示器的基本特征 107 4.4.2 P显画面信息判读 109 4.5 各种显示器的典型应用 115 4.5.1 距离显示器的应用 115 4.5.2 P显和B显对比 116 4.5.3 B显的运用 119 4.6 雷达数据的录取 121 4.6.1 录取方式 121 4.6.2 目标距离数据的录取 123 4.6.3 目标角坐标数据录取 124 小结 128 思考题 128 第5章 雷达天线和伺服系统 129 5.1 概述 129 5.1.1 雷达天线的功用与分类 129 5.1.2 天线的基本特征参量 130 5.2 反射面天线 140 5.2.1 反射面天线的类型 141 5.2.2 前馈抛物面天线 144 5.2.3 扇形波瓣 147 5.2.4 馈源 151 5.3 天线波束与扫描 152 5.3.1 波束形状与扫描方式 152 5.3.2 波束扫描方法 155 5.4 相控阵天线 156 5.4.1 平面相控阵 158 5.4.2 辐射单元 160 5.4.3 移相器 161 5.4.4 无源相控阵天线 162 5.4.5 有源相控阵天线 165 5.5 频率扫描天线 168 5.6 雷达天线的发展方向 169 *5.7 雷达天线伺服系统 170 5.7.1 雷达伺服元件 170 5.7.2 可控硅-直流电动机构成的天线伺服系统 171 5.7.3 变频调速器-交流异步电动机构成的天线伺服系统 173 5.7.4 方位变换电路 177 5.7.5 数字式测速元件 179 小结 180 思考题 181 第6章 雷达作用距离与目标检测 182 6.1 雷达基本方程 182 6.2 雷达基本方程解析 185 6.2.1 一般距离方程 185 6.2.2 雷达基本方程的运用 188 6.2.3 空域搜索雷达方程 191 6.3 最小可检测信号 193 6.4 脉冲积累 197 6.4.1 脉冲积累对目标检测的影响 197 6.4.2 脉冲积累对探测距离的影响 200 6.4.3 检波后积累 204 6.5 检测概率 206 6.5.1 确定允许的虚警率 207 6.5.2 计算虚警概率 208 6.5.3 设置检测门限 208 6.5.4 确定所需的信噪比 209 6.5.5 计算距离 211 6.5.6 累积检测概率 211 6.6 目标的有效截面积 211 6.6.1 截面积的定义 212 6.6.2 目标起伏模型 216 6.7 系统损耗 219 6.8 传播过程中各种因素的影响 220 6.9 雷达直视距离 223 小结 225 思考题 226 第7章 目标参数测量和跟踪 227 7.1 脉冲法测距 227 7.1.1 基本方法 227 7.1.2 测距性能 228 7.1.3 测距模糊及其解决方法 233 7.1.4 消除“幻影”的方法 239 7.2 调频连续波测距 244 7.2.1 测距基本原理 244 7.2.2 消除“幻影”的方法 248 7.2.3 测距性能分析 250 7.2.4 脉冲调频法测距 252 7.2.5 FMCW测距的应用 254 7.3 距离跟踪原理 255 7.4 角度测量 259 7.4.1 测角性能参数 259 7.4.2 相位法测角 262 7.4.3 振幅法测角 264 7.4.4 角度跟踪原理 269 7.5 速度测量 279 7.5.1 多普勒效应 279 7.5.2 连续波雷达测速 286 7.5.3 脉冲雷达测速 289 7.5.4 速度跟踪原理 291 7.5.5 测速模糊 293 7.5.6 动目标显示雷达 296 小结 298 思考题 299 第8章 电子战中的雷达 300 8.1 雷达综合电子对抗系统的基本组成 300 8.2 辐射源侦查系统 301 8.2.1 辐射源侦查系统的组成 302 8.2.2 测频接收机 302 8.2.3 测向接收机 306 8.2.4 信号脉内特征分析器 310 8.2.5 信号处理机 311 8.3 有源干扰机 313 8.3.1 有源干扰机的组成 313 8.3.2 压制性干扰 316 8.3.3 欺骗性干扰 318 8.4 无源干扰机 320 8.4.1 箔条干扰 321 8.4.2 无源假目标 322 8.5 导弹逼近告警设备及诱饵雷达 324 8.5.1 导弹逼近告警设备及诱饵雷达的作用 324 8.5.2 导弹逼近告警设备 325 8.5.3 雷达诱饵 326 8.6 雷达对抗控制管理系统 327 8.6.1 雷达对抗控制管理系统的基本组成及工作 327 8.6.2 综合数据处理 328 8.6.3 雷达威胁环境分析及自卫 329 8.6.4 电磁环境分析及雷达工作状态控制 330 小结 331 思考题 332 附录A 电磁波的性质与特征参数 333 A.1 电磁波的性质 333 A.2 电磁波的特征参数 336 A.3 小结 342 附录B 脉冲信号的波形参数 343 B.1 载频 343 B.2 脉冲宽度 343 B.3 脉冲重复频率 344 B.4 输出功率和发射能量 345 附录C 脉冲串信号频谱的解释 347 C.1 频谱的形象解释 347 C.2 频率的定义 348 C.3 基于傅里叶级数的频谱解释 348 C.4 小结 356 附录D 关于分贝 357 D.1 什么是分贝 357 D.2 分贝的应用 360 D.3 分贝用作绝对单位 362 D.4 小结 362 参考文献 364