雷達系統分析與設計(MATLAB版)(第三版)

第一部分 雷達原理
第1章 定義和術語 2
1.1 雷達系統的分類和波段 2
1.2 脈沖和連續波（CW）雷達 6
1.3 距離 7
1.4 距離分辨率 9
1.5 多普勒頻率 11
1.6 相干性 17
1.7 分貝的算法 18
習題 19
附錄1-A 第1章MATLAB程序清單 20
第2章 基本脈沖和連續波（CW）雷達操作 22
2.1 雷達距離方程 22
2.2 低PRF雷達方程 26
2.3 高PRF雷達方程 28
2.4 監視雷達方程 30
2.5 帶干擾的雷達方程 34
2.5.1 自屏蔽干擾器（SSJ） 35
2.5.2 燒穿距離 38
2.5.3 遠距離干擾器（SOJ） 40
2.6 距離縮減因子 42
2.7 雙基地雷達方程 42
2.8 雷達損耗 44
2.8.1 發射和接收損耗 44
2.8.2 天線方向圖損耗和掃描損耗 44
2.8.3 大氣損耗 45
2.8.4 折疊損耗 45
2.8.5 處理損耗 46
2.9 噪聲系數 48
2.10 連續波雷達 51
2.10.1 連續波雷達方程 52
2.10.2 頻率調制 53
2.10.3 線性調頻（LFM）連續波雷達 57
2.10.4 多頻連續波雷達 59
2.11 MATLAB函數「range_calc.m」 60
習題 61
附錄2-A 第2章MATLAB程序清單 65
第二部分 雷達信號與信號處理
第3章 線性系統與復信號表示法 78
3.1 信號分類 78
3.2 傅里葉變換 79
3.3 系統分類 79
3.3.1 線性與非線性系統 80
3.3.2 時不變與時變系統 80
3.3.3 穩定與非穩定系統 80
3.3.4 因果與非因果系統 81
3.4 用傅里葉級數的信號表示法 81
3.5 卷積與相關積分 83
3.5.1 能量與功率譜密度 84
3.6 帶通信號 87
3.6.1 解析信號（前置包絡） 87
3.6.2 帶通信號的前置包絡與復包絡 88
3.7 一些常規雷達信號的頻譜 90
3.7.1 連續波信號 90
3.7.2 有限持續時間脈沖信號 91
3.7.3 周期脈沖信號 92
3.7.4 有限持續時間脈沖串信號 93
3.7.5 線性調頻（LFM）信號 94
3.8 信號帶寬與持續時間 98
3.8.1 有效帶寬與持續時間計算 99
3.9 離散時間系統與信號 102
3.9.1 采樣定理 102
3.9.2 Z變換 105
3.9.3 離散傅里葉變換 106
3.9.4 離散功率譜 106
3.9.5 加窗技術 108
3.9.6 抽取與插值 111
習題 112
附錄3-A 第3章MATLAB程序清單 114
附錄3-B 傅里葉變換對 118
附錄3-C Z變換對 119
第4章 匹配濾波器雷達接收機 120
4.1 匹配濾波器信噪比 120
4.1.1 白噪聲情況 122
4.1.2 副本 123
4.2 匹配濾波器輸出通式 124
4.2.1 靜止目標情況 124
4.2.2 運動目標情況 125
4.3 波形分辨率和模糊 127
4.3.1 距離分辨率 127
4.3.2 多普勒分辨率 129
4.3.3 復合距離與多普勒分辨率 130
4.4 距離與多普勒不定 131
4.4.1 距離不定 131
4.4.2 多普勒不定 133
4.4.3 距離-多普勒耦合 134
4.4.4 LFM信號的距離-多普勒耦合 137
4.5 目標參數估計 138
4.5.1 何為估計函數 138
4.5.2 幅度估計 139
4.5.3 相位估計 139
習題 140
第5章 模糊函數—模擬波形 142
5.1 引言 142
5.2 模糊函數的例子 143
5.2.1 單個脈沖模糊函數 143
5.2.2 LFM模糊函數 145
5.2.3 相干脈沖串模糊函數 149
5.2.4 LFM脈沖串的模糊函數 152
5.3 步進頻率波形 155
5.4 非線性調頻 157
5.4.1 靜態相位的概念 157
5.4.2 頻率調制波形的頻譜賦形 161
5.5 模糊圖等值線 162
5.6 LFM信號的距離-多普勒耦合的解釋 163
習題 164
附錄5-A 第5章MATLAB程序清單 165
第6章 模糊函數—離散編碼波形 171
6.1 離散編碼信號表示 171
6.2 脈沖串編碼 172
6.3 相位編碼 176
6.3.1 二進制相位編碼 176
6.3.2 多相編碼 189
6.4 頻率編碼 191
6.4.1 Costas碼 191
6.5 離散編碼的模糊圖 193
習題 194
附錄6-A 第6章MATLAB程序清單 194
第7章 脈沖壓縮 199
7.1 時間-帶寬積 199
7.2 脈沖壓縮的雷達方程 200
7.3 脈沖壓縮的基本原理 200
7.4 相關處理器 202
7.5 擴展處理器 207
7.5.1 LFM 脈沖信號 208
7.5.2 步進頻率波形 213
7.5.3 目標速度的影響 219
習題 220
附錄7-A 第7章MATLAB程序清單 221
第三部分 雷達系統的特殊考慮
第8章 雷達波的傳播 228
8.1 地球對雷達方程的影響 228
8.2 地球大氣層 228
8.3 大氣模型 230
8.3.1 對流層中的折射率 230
8.3.2 電離層中的折射率 232
8.3.3 計算折射率的數學模型 233
8.3.4 分層大氣折射模型 234
8.4 三分之四地球模型 238
8.4.1 目標高度方程 238
8.5 地面反射 239
8.5.1 平滑表面反射系數 239
8.5.2 發散 243
8.5.3 粗糙表面反射 244
8.5.4 總反射系數 245
8.6 方向圖傳播因子 246
8.6.1 平坦地表 248
8.6.2 球形地球 249
8.7 衍射 253
8.8 大氣衰減 256
8.8.1 大氣吸收 257
8.8.2 大氣衰減圖 259
8.9 降水導致的衰減 262
習題 264
附錄8-A 第8章MATLAB程序清單 265
第9章 雷達雜波 280
9.1 雜波的定義 280
9.2 表面雜波 280
9.2.1 區域雜波的雷達方程—機載雷達 282
9.3 體雜波 283
9.3.1 體雜波的雷達方程 285
9.4 表面雜波RCS 286
9.4.1 單脈沖低PRF情況 286
9.4.2 高PRF的情況 291
9.5 雜波元素 293
9.6 雜波后向散射系數統計模型 294
9.6.1 表面雜波的情況 294
9.6.2 體雜波情況 296
習題 297
附錄9-A 第9章MATLAB程序清單 297
第10章 動目標顯示（MTI）和脈沖多普勒雷達 302
10.1 雜波功率譜密度 302
10.2 動目標顯示（MTI）的概念 302
10.2.1 單延遲線對消器 304
10.2.2 雙延遲線對消器 305
10.2.3 帶有反饋回路（遞歸濾波器）的延遲線 307
10.3 PRF參差 308
10.4 MTI改善因子 311
10.4.1 2脈沖MTI形式 312
10.4.2 通用形式 313
10.5 雜波下的可見度（SCV） 314
10.6 有最佳權重的延遲線對消器 314
10.7 脈沖多普勒雷達 316
10.7.1 脈沖多普勒雷達信號處理 319
10.7.2 解距離模糊 320
10.7.3 解多普勒模糊包絡 322
10.8 相位噪聲 325
習題 329
附錄10-A 第10章MATLAB程序清單 331
第四部分 雷達檢測
第11章 隨機變量和隨機過程 337
11.1 隨機變量 337
11.2 多元高斯隨機向量 339
11.2.1 復數多元高斯隨機向量 342
11.3 瑞利隨機變量 342
11.4 卡方隨機變量 343
11.4.1 自由度為N的中心卡方隨機變量 343
11.4.2 自由度為N的非中心卡方隨機變量 344
11.5 隨機過程 345
11.6 高斯隨機過程 346
11.6.1 低通高斯隨機變量 346
11.6.2 帶通高斯隨機過程 347
11.6.3 帶通高斯過程的包絡 348
習題 349
第12章 單脈沖檢測 351
12.1 參數已知的單脈沖 351
12.2 幅度已知、相位未知的單脈沖 354
12.2.1 虛警概率 357
12.2.2 檢測概率 358
習題 360
附錄12-A 第12章MATLAB程序清單 361
第13章 波動目標檢測 364
13.1 引言 364
13.2 脈沖積累 364
13.2.1 相干積累 365
13.2.2 非相干積累 366
13.2.3 改善因子和積累損耗 366
13.3 目標起伏：目標χ2族 367
13.4 平方律檢波器的虛警概