雷达系统设计MATLAB仿真-雷达基础导论(3)

雷达损失

$\quad$雷达方程指出,接收机SNR与雷达损失成反比。因此,任何雷达损失的增加都会导致SNR的降低,从而减小检测概率,因为它是SNR的函数。通常,好的雷达设计和差的雷达设计的主要区别就是雷达损失。雷达损失包括欧姆(电阻)损失和统计损失。本节将简要总结雷达损失。

发射和接收损失

$\quad$发射损失发生在雷达发射机和天线输入端口之间,接收损失发生在天线输出端口和接收机前端之间。这些损失通常称为波导损失。波导损失的典型值是1 ~2d量级。

天线方向图损失和扫描损失

$\quad$至此,当使用雷达方程时,假定最大天线增益。这只有当目标位于天线的垂直轴线时才正确。然而,当雷达扫描过目标时,目标方向的天线增益比最大值小,如天线的辐射方向图定义的那样。由于不是在所有扫描时间内都以最大天线增益辐射目标,因此所引起的SNR 损失称为天线方向图(波束形状)损失。对于给定的雷达，一旦选定了天线,天线方向图损失的大小就可以用数学方法计算。
例如,考虑如下图所示的 $(sinx)/x$ 形状的天线辐射方向图。在垂直轴线附近 $±\theta/2$角度区域内的平均天线增益为

$$G_{av}\approx1-(\frac{\pi r}{\lambda})^{2}·\frac{\theta^{2}}{36}$$

$\quad$其中,r是孔径的半径, $\lambda$ 是波长。实际中,经常采用高斯天线方向图。此时,如果用$\theta_{3dB}$表示天线3dB波束宽度,那么天线增益可以近似为

$$G(\theta)=exp(-\frac{2.776\theta^{2}}{\theta^{2}_{3dB}})$$

$\quad$如果天线扫描速率很快,使接收时的增益和发射时的不同,必须计算额外的扫描损失并且增加到波束形状损失中。扫描损失的计算与波束形状损失类似。既有波束形状又有扫描损失的主要对象,通常是相控阵雷达。

大气损失

大气衰减是雷达工作频率、目标距离和俯仰角的函数。大气衰减可以高达几个分贝。

叠加损失

处理损失

例题

其他损失

$\quad$其他损失可能包括由于雷达硬件老化的设备损失、匹配滤波器损失和天线效率损失。跟踪雷达会遭受到交叉(斜视)损失。