雷达链路预算

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主要介绍通过雷达设计软件来计算在特定指标的要求下的链路分析。雷达距离方程作为整个雷达系统的核心公式，是各参数设计的核心纽带。前期在波形配置，天线孔径，信号处理算法未知的前提下，可根据雷达方程做大致系统估计。下面以小目标探测的X波段雷达为例进行说，以下为系统要求：

1.最大传输功率小于2000w;

2.方位面FoV=360°，俯仰面FoV=60°

3.雷达需要具备在300m-18km范围内检测到目标RCS=1m²的能力；

4.雷达需要具备在300m-8km范围内检测到目标RCS=0.03m²的能力

5.检测概率和虚警概率分别为0.9和0.000001；

6.同方位和俯仰位置的两个目标的距离分辨率为30m；

7.测距精度=2m，方位面测角精度=0.2°，俯仰面测角精度0.5°；

8.能探测运动速度大于180km/h的目标；

9.在雨量16mm/hr前提下能保证探测精度和虚警概率；

使用Radar designer建立如下任务，常规雷达类型有airborne，airport、automotive、tracking和weather。本例以Airborne雷达为主。界面左边有3个选项，Radar（雷达）、Target（目标类型）以及Environment（环境设置）。中间界面包含SNR vs Range（信噪比vs距离）和Scenario Geometry（场景），界面底部主要是系统参数；通常在雷达门限值和设计目标值之间需要做一些参数的折中，设计时可根据应用场景的侧重点来确定参数优先级。

在Metric和Requirement信息栏中，最大的约束条件是检测概率和虚警概率两项指标。选择最大检测距离为约束条件意味着Metric and performance 中的指标是在该最大检测距离条件下计算而来的，而选择检测概率作为约束条件，则意味着计算其余参数是以特定检测概率前提下进行。在本案列中，根据前文提到的条件，将最大距离限制在18km;

接下来，关注系统的的门限值和目标值。在这个例子中，根据提供的性能标来设置目标要求，然后将相应的阈值设置为接近目标的合理值。尽管系统的期望性能由目标要求定义，但如果满足门限值要求，则认为系统具有可接受的性能。对于没有做特定要求的参数，将这些指标的要求设置为默认值。

目标参数

将左侧导航树调整到Target一栏，由于先关注小型载人飞机，将目标RCS设置为1m2

雷达参数

在设置了要求和目标参数后，可以开始调整雷达设计参数，使计算的指标满足规定的要求。Radar Designer 应用程序提供了一种方便的方法来监控计算指标的状态，同时更改设计参数的值。Metrics and Requirements 表的条目用颜色编码来指示计算的度量的状态。满足相应目标要求的指标显示为绿色，介于门限值和目标之间的指标显示为黄色，不满足门限值要求的指标显示为红色。在 SNR 与范围和 Pd 与范围图中也使用相同的颜色来显示满足检测要求的范围。为保证在 18 km 的期望范围内检测到1m²RCS 目标，通过调整雷达设计参数，以确保 SNR 与范围图中的 SNR 曲线高于最大范围的目标可检测性。

雷达设计参数分为四个部分

1.Main

雷达工作频率和峰值功率设置为指标要求值。调整脉冲带宽以满足范围分辨率要求，并设置脉冲宽度以在最大范围内实现足够高的可用 SNR。选择 7 kHz （脉冲重复频率）PRF 值是为了在 21.4 公里的非模糊测距范围和 198 公里/小时的最大不模糊速度之间进行权衡。

2.Antenna and Scanning

天线高度、倾斜和极化保持不变。方位角和仰角天线波束宽度分别设置为 2 度和 6 度，以满足方位角和仰角精度要求。设置扫描模式设置为机械实现方位面 360 度覆盖，扫描扇区仰角尺寸设置为 60 度。扫描步进值为 5.441rad.

3.Detections and Tracking

虚警概率设置为所需值1e-6。选择相干积分脉冲的数量，使本例目标所需的 SNR 的可检测性值分别具有 0.9 和 1e-6 的所需检测概率和误报概率，低于可用 SNR 指定的最大范围限制为 18 公里。

4.Loss factor

经过设计后，从 SNR 与范围图可以看出，实现 0.9 的客观检测概率所需的可检测性因子约为 10 dB，而门限值要求 0.75 的可检测性因子接近 5 dB。由于可用的 SNR 曲线在 18 公里处高于目标可检测性线，因此得到的检测概率高于所需的目标值。以这种检测概率检测 1 m2 目标所需的最小可检测信号为 –92 dBm。