天波超視距雷達技術

目 錄
第1章 天波超視距雷達概論 001
1.1 概述 002
1.2 定義與類型 002
1.2.1 超視距雷達 002
1.2.2 天波超視距雷達 007
1.3 技術特點 009
1.3.1 電波傳播特性 009
1.3.2 電磁環境特性 025
1.3.3 目標散射特性 034
1.4 效能與應用 035
1.4.1 戰略預警 035
1.4.2 對海監視 036
1.4.3 反隱身 037
1.4.4 反低空突防 037
1.4.5 反導早期預警 038
1.4.6 廣域空海監視 038
1.4.7 短波偵察 039
1.4.8 短波通信 039
1.4.9 短波電子對抗 039
1.4.10 電離層監測 039
1.4.11 海態遙感 040
1.5 天波雷達發展史 040
1.5.1 美國 040
1.5.2 蘇聯/俄羅斯 054
1.5.3 澳大利亞 057
1.5.4 法國 063
1.5.5 其他國家 066
第2章 天波傳輸機理 070
2.1 概述 071
2.2 電離層參數與模型 072
2.2.1 E層參數 072
2.2.2 F層參數 074
2.2.3 電離層模型 076
2.3 電離層中的電波傳播機理 077
2.3.1 折射與反射 077
2.3.2 返回散射 079
2.3.3 電離層通道特性 083
2.3.4 傳播衰減 088
第3章 天波雷達基本原理 092
3.1 概述 093
3.2 目標探測原理 093
3.2.1 空氣動力目標 093
3.2.2 水面目標 093
3.2.3 彈道導彈主動段 094
3.3 雷達方程 095
3.3.1 對空雷達方程 095
3.3.2 對海雷達方程 104
3.3.3 對彈雷達方程 111
3.4 目標定位原理 111
3.4.1 傳播路徑模型 112
3.4.2 射線追蹤 113
3.4.3 坐標配準 115
3.5 系統典型指標及定義 120
3.5.1 距離範圍 120
3.5.2 照射子區 122
3.5.3 分辨率 123
3.5.4 探測精度 124
3.5.5 系統可用度 127
第4章 短波段目標特性 131
4.1 概述 132
4.2 目標散射能量特性 132
4.2.1 RCS的定義 132
4.2.2 RCS與波長的關系 134
4.2.3 雷達隱身技術及影響 135
4.3 目標特性預估方法 139
4.3.1 矩量法 139
4.3.2 時域有限差分法 140
4.3.3 經驗近似法 141
4.3.4 尾焰等離子體模擬法 144
4.4 目標特性測量校正方法 148
4.4.1 縮比靜態測試 148
4.4.2 外場動態測試 149
4.5 典型目標特性模擬結果 151
4.5.1 模擬數據格式定義 151
4.5.2 空氣動力目標 151
4.5.3 旋翼目標 154
4.5.4 水面目標 156
4.5.5 彈道導彈主動段目標 158
4.5.6 其他類型目標 162
第5章 天波雷達回波特性 165
5.1 概述 166
5.2 地物雜波 166
5.2.1 散射系數 166
5.2.2 地面粗糙度 167
5.2.3 地物雜波特性 169
5.3 海雜波 173
5.3.1 海浪散射理論 173
5.3.2 海雜波特性 177
5.4 流星尾跡與電離層雜波 182
5.4.1 流星尾跡 182
5.4.2 流星尾跡回波特性 183
5.4.3 電離層雜波 184
5.5 背景噪聲 186
5.5.1 大氣噪聲 187
5.5.2 宇宙噪聲 195
5.5.3 時變特性 197
5.6 無線電乾擾 198
5.6.1 工業乾擾（人為噪聲） 198
5.6.2 電台乾擾 200
5.7 蓄意乾擾 201
5.7.1 壓制式乾擾 201
5.7.2 欺騙式乾擾 202
第6章 天波雷達系統設計 203
6.1 概述 204
6.2 系統架構 204
6.2.1 單站系統 204
6.2.2 雙站（準單站）系統 205
6.2.3 多站系統 207
6.2.4 MIMO系統 209
6.2.5 天波雷達網 211
6.3 站址選擇與建設 215
6.3.1 發射站 216
6.3.2 接收站 218
6.3.3 控制中心 220
6.3.4 電離層監測站 221
6.4 收發通道配置 221
6.4.1 陣列形式 221
6.4.2 極化方式 228
6.4.3 波形選擇 230
第7章 天波雷達收發通道設計 246
7.1 概述 247
7.2 天線陣列設計 247
7.2.1 發射天線設計 247
7.2.2 接收天線設計 250
7.2.3 收發一體天線設計 253
7.2.4 陣列校準 253
7.3 發射機設計 258
7.3.1 固態發射機 258
7.3.2 功放組件設計 260
7.3.3 功率合成設計 260
7.3.4 冷卻合成設計 261
7.3.5 發射機校準 262
7.4 接收機設計 262
7.4.1 模數混合接收機 263
7.4.2 全數字接收機 264
7.4.3 基準源 266
7.4.4 接收機校準 266
7.5 光傳輸系統設計 267
7.5.1 模擬信號傳輸 267
7.5.2 數字信號傳輸 267
第8章 天波雷達信息處理技術 269
8.1 概述 270
8.2 信號處理技術 271
8.2.1 脈沖壓縮 271
8.2.2 波束形成 277
8.2.3 非相乾積累 281
8.2.4 相乾積累 282
8.2.5 高分辨譜估計 283
8.3 抗乾擾技術 285
8.3.1 瞬態乾擾抑制 285
8.3.2 自適應抗乾擾 289
8.3.3 電離層污染抑制 294
8.3.4 雜波抑制 307
8.4 目標檢測技術 315
8.4.1 恆虛警檢測 316
8.4.2 機動目標檢測 323
8.5 數據處理技術 326
8.5.1 自適應關聯跟蹤 327
8.5.2 多徑處理與融合 330
8.5.3 檢測前跟蹤 334
8.6 坐標配準技術 335
8.6.1 傳輸模式識別 336
8.6.2 坐標變換 340
8.6.3 坐標配準 343
第9章 電波環境診斷技術 345
9.1 概述 346
9.2 電波環境監測和管理 346
9.2.1 概述 346
9.2.2 主要功能 347
9.2.3 監測手段 347
9.2.4 診斷及管理軟件 350
9.3 返回散射探測 350
9.3.1 探測原理及主要功能 350
9.3.2 設備組成 351
9.3.3 返回散射電離圖 353
9.3.4 返回散射回波多普勒譜圖 357
9.4 垂直探測 360
9.4.1 探測原理及主要功能 360
9.4.2 設備組成 361
9.4.3 垂直探測電離圖 362
9.5 斜向探測 365
9.5.1 探測原理及主要功能 365
9.5.2 設備組成 367
9.5.3 斜向探測電離圖 368
9.6 各類電離圖的關系 370
9.6.1 正割定理 370
9.6.2 第一等效定理 371
9.6.3 第二等效定理 372
9.6.4 三類電離圖之間的關系 372
9.7 電離層重構技術 375
9.7.1 概述 375
9.7.2 人工神經網絡法 375
9.7.3 改進的克裡格方法 377
9.7.4 電離層數據同化 381
9.8 坐標配準表的計算 382
9.8.1 最小時延線的計算 382
9.8.2 最小時延線與最小時延地面距離 384
9.8.3 最小群時延路徑的變換 386
9.8.4 任意群時延路徑的變換 387
第10章 天波雷達頻率管理技術 389
10.1 概述 390
10.2 短波頻率資源 390
10.3 環境噪聲監測 393
10.3.1 監測原理及主要功能 393
10.3.2 設備組成 394
10.3.3 環境噪聲監測結果 395
10.4 頻譜監測 397
10.4.1 監測原理和主要功能 397
10.4.2 設備組成 397
10.4.3 頻譜監測結果 398
10.5 自適應頻率選擇 400
10.5.1 概述 400
10.5.2 空中目標選頻流程 401
10.5.3 水面目標選頻流程 403
10.6 頻率資源管理 405
第11章 天波雷達與通信一體化技術 407
11.1 概述 408
11.2 短波通信簡介 408
11.2.1 發展歷程 408
11.2.2 寬帶短波通信 409
11.2.3 短波通信網絡 410
11.3 探測通信一體化架構 413
11.3.1 網絡拓撲結構 413
11.3.2 資源調度模式 415
11.3.3 系統架構 419
11.4 波形設計及處理 424
11.4.1 高速通信波形設計 424
11.4.2 一體化波形設計 430
11.4.3 一體化波形信號處理 441
11.5 探測通信一體化頻率管理 442
11.5.1 基於經驗模型的頻率管理 442
11.5.2 基於實時通道估計的頻率管理 443
11.5.3 探測通信一體化系統的頻率管理 446
附錄A ESBW波形優化及信號處理方法 451
A.1 波形優化方法 452
A.2 信號處理過程 455
附錄B 機動目標的多項式相位推導過程 456
附錄C MPDA算法基本步驟 459
C.1 算法推導 460
C.2 MPDA算法流程 462
附錄D MVDA算法基本步驟 464
D.1 算法推導 465
D.2 MVDA算法流程 466
參考文獻 468