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第1章 引论1

1.1 雷达的概念1

1.2 电磁波谱及雷达频段1

1.2.1 电磁波谱1

1.2.2 雷达频段的特性2

1.3 雷达系统的分类3

1.4 雷达的起源、发展和未来4

1.4.1 雷达的起源4

1.4.2 雷达的发展8

1.4.3 雷达的未来11

1.5 雷达的应用15

1.5.1 民用雷达的应用15

1.5.2 军用雷达的应用17

1.6 雷达系统及其同目标与环境的相互作用22

1.6.1 最基本的雷达系统22

1.6.2 雷达系统同目标与环境的相互作用模型23

第1章思考题24

参考文献25

第2章 电磁场与电磁波基础27

2.1 麦克斯韦方程27

2.1.1 麦克斯韦方程及其物理意义27

2.1.2 电磁场的基本性质29

2.1.3 电磁场的边界条件29

2.1.4 坡印亭定理30

2.2 时谐场32

2.2.1 相量形式的麦克斯韦方程32

2.2.2 相量形式的边界条件33

2.2.3 相量形式的坡印亭定理33

2.3 球面波和平面波34

2.3.1 球面波与平面波的概念34

2.3.2 近场与远场34

2.4 电磁波的极化35

2.4.1 极化波的概念35

2.4.2 线极化37

2.4.3 圆极化37

2.4.4 椭圆极化38

2.4.5 场的极化分解39

2.5 平面波的传播39

2.6 平面波的反射、折射、绕射和散射41

2.6.1 惠更斯原理41

2.6.2 平面波的反射42

2.6.3 平面波的折射43

2.6.4 平面波的绕射44

2.6.5 平面波的散射45

第2章思考题46

参考文献46

第3章 雷达发射与接收47

3.1 雷达信号及其表示方式47

3.2 脉冲雷达与目标距离测量49

3.2.1 脉冲雷达49

3.2.2 目标距离的测量50

3.3 相参雷达与目标多普勒频率测量50

3.3.1 相参雷达的概念50

3.3.2 目标多普勒频率的测量51

3.4 雷达天线53

3.4.1 天线的主要参数53

3.4.2 孔径天线55

3.4.3 相控阵列天线56

3.5 雷达发射机59

3.5.1 雷达发射机的分类及特点59

3.5.2 雷达发射机的主要技术指标61

3.5.3 射频功率源62

3.5.4 脉冲调制器63

3.6 雷达接收机64

3.6.1 雷达接收机的组成64

3.6.2 超外差式接收机的主要技术指标65

3.7 相参雷达系统66

3.7.1 振荡频率源66

3.7.2 波形调制67

3.7.3 混频器68

3.7.4 限幅器68

3.7.5 信号解调与正交检波69

3.7.6 I/Q通道失真及其校正70

3.7.7 系统非线性的影响72

3.7.8 相参雷达各点信号波形小结75

3.8 系统噪声和灵敏度76

3.8.1 接收机噪声76

3.8.2 噪声系数77

3.8.3 噪声系数的计算78

3.8.4 接收机灵敏度的计算79

第3章思考题80

参考文献81

第4章 雷达方程与目标检测83

4.1 基本雷达方程83

4.1.1 雷达方程的推导83

4.1.2 雷达方程的讨论85

4.2 噪声中的信号检测87

4.2.1 信号检测基本原理88

4.2.2 门限检测89

4.2.3 雷达脉冲的积累90

4.3 虚警概率和检测概率91

4.3.1 虚警概率91

4.3.2 检测概率92

4.3.3 提高检测概率的方法93

4.4 恒虚警率检测94

4.5 对雷达方程的进一步讨论95

4.5.1 用检测因子和能量表示的雷达方程95

4.5.2 双站雷达方程97

4.5.3 搜索雷达方程97

4.5.4 雷达方程的使用98

第4章思考题99

参考文献100

第5章 雷达波形与处理101

5.1 匹配滤波器101

5.1.1 匹配滤波器的响应101

5.1.2 匹配滤波器对时延和多普勒频移信号的响应103

5.2 雷达模糊度函数104

5.2.1 雷达模糊度函数的定义104

5.2.2 雷达模糊度函数的性质105

5.2.3 模糊度函数的时延和多普勒切片106

5.3 雷达波形与分辨率106

5.3.1 径向距离分辨率106

5.3.2 信号带宽与距离分辨率108

5.3.3 多普勒频率分辨率109

5.3.4 波形评价准则110

5.4 典型雷达波形及其模糊度函数111

5.4.1 单频脉冲111

5.4.2 线性调频脉冲113

5.4.3 相干脉冲串117

5.4.4 相位编码信号121

5.4.5 模糊函数轮廓图124

5.5 数字脉冲压缩126

5.5.1 脉冲压缩的概念126

5.5.2 线性调频脉冲的数字脉冲压缩126

5.5.3 线性调频脉冲的加权处理128

5.5.4 相位编码信号的数字脉冲压缩129

5.5.5 二相巴克码信号的加权处理130

5.6 波形分集概念及应用132

5.6.1 波形分集概念132

5.6.2 抗干扰波形优化：信干噪比最大化133

5.6.3 杂波抑制波形优化：信杂比最大化134

5.6.4 目标识别波形优化：最大辨识度136

5.6.5 认知雷达：知识辅助的全自适应方法136

第5章思考题137

参考文献138

第6章 雷达目标140

6.1 概述140

6.2 目标RCS的基本概念141

6.2.1 RCS的定义及其物理意义141

6.2.2 目标RCS与雷达探测144

6.2.3 目标散射函数的概念144

6.3 雷达目标的三个散射区148

6.3.1 瑞利区148

6.3.2 谐振区149

6.3.3 光学区149

6.4 目标散射的极化特性150

6.4.1 极化散射矩阵150

6.4.2 极化散射矩阵变换152

6.5 散射中心153

6.5.1 散射中心的概念153

6.5.2 散射中心的带通滤波解释155

6.6 复杂目标的高频散射机理157

6.7 几种简单目标的RCS159

6.7.1 完纯导体球159

6.7.2 矩形金属平板160

6.7.3 球头锥162

6.8 目标RCS起伏的统计模型164

6.8.1 RCS起伏的物理解释164

6.8.2 x平方分布和Swerling模型165

6.8.3 Rice分布模型167

6.8.4 对数—正态分布模型167

6.9 目标RCS图像理解168

6.9.1 金属球的一维和二维散射图像168

6.9.2 不同散射机理在雷达图像中的表现形式173

第6章思考题181

参考文献182

第7章 雷达系统与外部环境的相互作用184

7.1 大气传播衰减184

7.1.1 地球大气层184

7.1.2 传播衰减185

7.2 大气折射的影响188

7.3 地球曲率的影响189

7.3.1 雷达直视距离189

7.3.2 擦地角的计算191

7.3.3 地球曲率产生的发散191

7.4 粗糙表面的反射和散射192

7.4.1 粗糙表面的反射192

7.4.2 郎伯反射体193

7.5 多路径效应193

7.6 地杂波195

7.6.1 散射系数195

7.6.2 照射面积A的计算196

7.6.3 地面后向散射系数与表面粗糙度的关系197

7.6.4 地面后向散射系数随擦地角的变化198

7.6.5 地面后向散射系数随频率的变化198

7.6.6 地面后向散射系数的极化特性199

7.6.7 地面后向散射系数半经验模型199

7.7 海杂波206

7.7.1 海面后向散射系数随擦地角及条件的变化206

7.7.2 海面后向散射系数的极化特性207

7.7.3 海面后向散射系数与风速及风向的关系207

7.7.4 海面后向散射系数半经验模型207

7.8 体散射杂波213

7.9 地、海杂波统计模型214

7.9.1 瑞利分布模型214

7.9.2 韦布尔分布模型215

7.9.3 对数—正态分布模型216

7.9.4 复合K分布模型217

7.9.5 统计模型的应用218

7.10 杂波的内部调制谱219

7.10.1 高斯谱模型219

7.10.2 幂次律模型220

7.10.3 指数律模型220

7.11 外部噪声221

7.11.1 大气噪声221

7.11.2 宇宙噪声222

第7章思考题222

参考文献223

第8章 雷达尺度参数测量和目标跟踪225

8.1 雷达测距225

8.1.1 目标距离测量225

8.1.2 最大不模糊距离226

8.1.3 测距精度227

8.2 雷达测速229

8.2.1 多普勒频率及速度的测量229

8.2.2 机载雷达目标的多普勒频率分析230

8.2.3 最大不模糊多普勒频率（速度）233

8.2.4 雷达测频（测速）精度234

8.3 雷达“测不准”原理介绍235

8.3.1 雷达时间信号同其频谱之间的关系235

8.3.2 雷达“测不准”原理237

8.4 雷达测角238

8.4.1 波束切换和圆锥扫描238

8.4.2 单脉冲雷达239

8.4.3 雷达测角精度240

8.4.4 雷达测距、测速和测角的共同点240

8.5 雷达跟踪241

8.5.1 雷达跟踪的分类241

8.5.2 距离跟踪242

8.5.3 角度跟踪242

8.5.4 目标噪声对测量和跟踪的影响244

第8章思考题245

参考文献246

第9章 脉冲多普勒雷达与处理247

9.1 基本概念247

9.2 运动平台和目标的多普勒特性248

9.2.1 PD雷达的多普勒频移248

9.2.2 PD雷达的回波249

9.2.3 杂波对消252

9.3 测距和测速模糊的解算253

9.3.1 测距模糊的解算253

9.3.2 “幻影”问题254

9.3.3 测速模糊的解算255

9.3.4 遮挡的消除256

9.4 延时线对消器257

9.4.1 延时线对消器的响应258

9.4.2 杂波衰减因子259

9.4.3 MTI改善因子260

9.4.4 杂波中的可见度（SCV）260

9.4.5 多级延时线对消器及其实现结构260

9.5 MTI雷达261

9.5.1 MTI雷达工作原理261

9.5.2 “盲相”问题262

9.5.3 多普勒滤波器组263

9.5.4 数字MTI处理器265

9.5.5 运动平台的MTI雷达265

9.5.6 杂波多普勒中心频率的补偿266

9.5.7 杂波多普勒展宽的补偿266

9.6 PD雷达低重频方式268

9.6.1 低重频PD雷达的回波269

9.6.2 低重频PD雷达的目标检测269

9.6.3 最佳滤波器270

9.6.4 PD雷达低重频方式的信号处理271

9.7 PD雷达中重频方式272

9.7.1 中重频PD雷达的回波272

9.7.2 中重频PD雷达的目标检测272

9.7.3 中重频PD雷达的信号处理273

9.7.4 PD雷达中重频方式的一些说明273

9.8 PD雷达高重频方式274

9.8.1 高重频PD雷达的回波275

9.8.2 高重频PD雷达的目标检测275

9.8.3 高重频PD雷达的信号处理276

9.8.4 PD雷达高重频方式的一些说明277

9.8.5 PD雷达不同重频工作方式的比较277

第9章思考题278

参考文献279

第10章 高分辨率雷达成像与处理280

10.1 雷达的径向距离高分辨率280

10.1.1 步进频率波形与合成高分辨率距离像281

10.1.2 LFM波形和展宽处理283

10.2 雷达的横向距离分辨率287

10.2.1 旋转目标的多普勒288

10.2.2 横向距离分辨率288

10.3 转台目标的距离—多普勒成像290

10.3.1 三维扩展目标的散射分布函数290

10.3.2 旋转目标的距离—多普勒二维成像291

10.3.3 二维FFT算法293

10.3.4 滤波—逆投影算法293

10.4 逆合成孔径雷达成像及其运动补偿294

10.5 合成孔径雷达成像296

10.5.1 实孔径雷达（RAR）和合成孔径雷达（SAR）的比较297

10.5.2 SAR成像模式298

10.5.3 SAR成像雷达的参数选择问题300

10.6 干涉合成孔径雷达成像302

10.6.1 InSAR高程测量的基本原理303

10.6.2 InSAR高程测量的过程304

10.7 SAR图像理解308

第10章思考题310

参考文献311