第一篇：电子科技大学雷达原理与系统期末考题
大四上学期雷达原理与系统期末考题（大部分）
一．填空选择：
1下列不能提高信噪比的是（B）
A，匹配滤波器B，恒虚警C，脉冲压缩D，相关处理
2，若一线性相控阵有16个阵元，阵元间距为波长的一半，其波束宽度为（100/16）
3，模糊图下的体积取决于信号的（能量）
4，对于脉冲多普勒雷达，为了抑制固定目标，回拨方向加入对消器，这措施对运动目标的检测带来的影响是出现了（盲速）
5，雷达进行目标检测时，门限电平越低，则发现概率（越大），虚警概率（越大），要在虚警概率保持不变的情况下提高发现概率，则应（提高信噪比）
6，对于脉冲雷达来说，探测距离盲区由（脉冲宽度）参数决定。雷达接受机灵敏度是指（接收机接收微弱信号的能力，用接收机输入端的最小可探测信号功率Smin表示）
7，不属于单级站脉冲雷达系统所必要的组成部分是（B）A收发转换开关B分立两个雷达
8，若要求雷达发射机结构简单，实现成本低，则应当采用的结构形式是（单级振荡式发射机）
9，多普勒效应由雷达和目标间的相对运动产生，当发射信号波长为3m，运动目标与雷达的径向速度为240m/s，如果目标是飞向雷达，目标回波信号的频率是（100MHz+160Hz）注：多普勒频率2drfv
10，在雷达工作波长一定情况下，要提高角分辨力，必须（增大天线间距d），合成孔径雷达的（方向分辨力）只与真实孔径的尺寸有关
11，只有同时产生两个相同且部分重叠的波束才能采用等信号法完成目标方向的测量
12，当脉冲重复频率fr和回波多普勒频率fd 关系满足（fr）》fd）时，不会出现（频闪和盲速）
13，只有发射机和接受机都是（相参系统），才能提取出目标多普勒信息 14，大气折射现象会增加雷达（直视距离）15，尔逊准则是在检测概率一定的条件下，使漏警概率最小，或者发现概率最大。
曼奈16，相控阵雷达随着扫描角增加，其波束宽度（变大）17，雷达波形模糊函数是关于（原点）对称的。
第二篇：西安电子科技大学雷达对抗原理第一次大作业
雷达对抗原理大作业
学校：西安电子科技大学 专业：信息对抗 指导老师：魏青 学号/学生：
雷达侦查中的测频介绍与仿真
如今，战争的现代水平空前提高，电子战渗透到战争的各个方面。军事高技术的发展，使电子对抗的范围不断扩大，并逐步突破了原有的战役战斗范畴，扩展到整个战争领域。海湾战争、科索沃战争、阿富汗战争、伊拉克战争和最近的利比亚战争都表明，电子对抗在现代战争中有着极其重要的作用。电子对抗不仅在战时大量使用，在和平时期侦察卫星、侦察飞机、侦察船和地面侦察站不停地监视着对方的电磁辐射，以探明阵地布置、军事集结和调动；也不断收集对方电磁设备的性能参数，以期在战前进行模拟的对抗试验，确保在战争中有效地压制对方的电子设备。
侦察是对抗的基础。电子侦察的基本任务是截获、分析对方的辐射信号，测量信号的到达方向、频率、信号调制特性，最终目的是识别辐射源的属性，以便有针对性的对抗。自电子对抗出现后的60多年来，电子技术的飞跃发展引起了雷达、通信、导航等技术的飞速发展。使对电子侦察设备同时处理多信号的能力、快速反映能力及信号特征处理能力的要求是越来越高。但是现在雷达参数的搜索变化，给信号的分选、识别带来很大困难。所幸大多数辐射源是慢运动或固定的，因此刹用到达角这一参数将来自很大空域内的辐射源进行分离，然后对各个辐射源分析，成了现代电子侦察的一个特点。1.概述
图1典型雷达接收机原理框图
对雷达信号测频的重要性
载波频率是雷达的基本、重要特征，具有相对稳定性，使信号分选、识别、干扰的基本依据。
对雷达信号测频的主要技术指标
a.测频时间
定义：从信号到达至测频输出所需时间，是确定或随机的。要求：瞬时测频，即在雷达脉冲持续时间内完成载波频率测量。重要性：直接影响侦察系统的截获概率和截获时间。
频域截获概率:即频率搜索概率，单个脉冲的频率搜索概率定义为
(Δfr测频接收机瞬时带宽，f2-f1是测频范围，即侦察频率范围)截获时间:达到给定的截获概率所需的时间，如果采用瞬时测频接收机，则单个脉冲的截获时间为
(其中Tr是脉冲重复周期，tth是侦察系统的通过时间)b.测频范围、瞬时带宽、频率分辨力和测频精度 测频范围：测频系统最大可测的雷达信号的频率范围；
瞬时带宽：测频系统在任一瞬间可以测量的雷达信号的频率范围； 频率分辨力：测频系统所能分开的两个同时到达信号的最小频率差； 测频精度：把测频误差的均方根误差称为测频精度 ；
晶体视频接收机：测频范围等于瞬时带宽，频率截获概率＝1，但频率分辨率很低，等于瞬时带宽。
窄带搜索接收机：瞬时带宽很窄，频率截获概率很低，但频率分辨率很高。
最大测频误差为：
瞬时带宽越宽，测频误差越大。c.可测信号形式
现代雷达信号可以分成脉冲和连续波。
脉冲信号：低工作比脉冲信号、高工作比的脉冲多普勒信号、重频抖动和参差信号、编码信号、宽脉冲线性调频信号（其中宽脉冲线性调频信号的测频比较困难）测频系统允许的最窄脉宽尽可能窄、是否可以检测脉内频率调制等是其重要的指标。d.同时信号分离能力
同时到达信号按照两个脉冲前沿的时差分成两类：
第1类同时到达信号：<10ns 第2类同时到达信号：10ns<<120ns 要求测频接收机能够对同时到达信号的频率分别进行精确的测定，而且不丢失其中的弱信号。e.灵敏度和动态范围
灵敏度是保证正确的发现和测量信号的前提。它域接收机体制和接收机的噪声电平有关。动态范围是指保证测频接收机精确测频条件下信号功率的变化范围，它包括：
工作动态范围：保证测频精度条件下的强信号与弱信号的功率之比，也称为噪声限制动态范围。
瞬时动态范围： 保证测频精度条件下的强信号与寄生信号的功率之比。
现代测频技术分类
2.典型的几种测频技术 频率搜索测频技术
1．搜索式超外差测频技术的基本原理
图2 搜索式超外差接收机方框图
超外差接收机的工作原理是利用中放的高增益和优良的频率选择性特性，对本阵与输入信号变频后的中频进行检测和频率测量。由于变频后的中频信号可以保留窄带输入信号中的各种调制信息，消除了变频前输入信号载频的巨大差异，便于进行后续的各种信号处理，特别是数字信号处理，因此超外差接收机被广泛地应用于各种电子战接收机中，频率搜索主要是对变频本阵的调谐和控制。
2．寄生信道及其消除方法
如果在混频器输入同时加入信号fR和本振信号fL, 由于混频器的非线性作用，许多频率组合可以产生中频信号，其一般关系为：
m,n 为整数，其中当m=1, n=-1时为主信道，m=-1,n=-1为镜像干扰，主信道和镜像信道示意如图：
主信道：超外差 寄生信道： 主要寄生信道：镜像信道：
m=1,n=-1除外
镜像抑制比：
提高镜像抑制的方法：微波预选-本振统调、宽带滤波-高中频、镜像抑制混频器、零中频
3.几种典型超外差接收机
a.窄带超外差接收机
采用微波预选器与本振通调，对每个分辨单元顺序搜索。射频带宽：20～60MHz。优点：频率分辨率高、灵敏度高、抗干扰能力强、输出信号密度低、对信号处理要求低。缺点：截获时间长，截获概率低，不能检测频率捷变、线性调频、编码信号。
b.宽带超外差接收机
瞬时带宽：100～200MHz。优点：能检测频率捷变、线性调频、编码信号；截获时间缩短。
c.宽带预选超外差接收机
采用宽带预选器和高中频，扩展瞬时带宽。
比相法测频技术
比相法测频是一种宽带、快速的测频技术，也称瞬时测频技术（IFM）。
1.基本工作原理
比相法通过延迟频率变换成相位差，由宽带微波相关器将相位差换成电压，再经信号处理，输出信号频率测量值。
图3 比相法测频的基本电路图
2.极性量化法
极性量化法是根据鉴相输出信号的正负极性进行信号频率测量和编码输出的。
图4实用的微波鉴相器原理图
3.主要技术参数
不模糊带宽：F倍频程或者更高
频率分辨率：1～2MHz 测频精度：
1～2MHz 频率截获概率：1 频率截获时间：脉冲重复周期 灵敏度：－40dBm~ －50dBm 动态范围：50～60dB 信道化测频技术
信道化测频技术是利用毗邻的滤波器组对输入信号进行频域滤波和检测的测频技术。主要采用模拟滤波器组和数字滤波器组实现，分别称为模拟信道化测频技术和数字信道化测频技术。这里主要探讨数字信道化测频技术。1.数字信道化测频技术概述
信道化是将接收机带宽划分为若干个子信道，然后对每个子信道输出分别进行检测、分析，以确定信号是否存在和测量参数的方法，与其等效的关键处理就是滤波器组。因此，数字信道化可以看成一个数字滤波器组，它也可以看成有K个输出口的网络，通过测量滤波器组的输出，可以确定输入脉冲信号的部分参数，比如载频、到达时间TOA、脉宽、脉冲幅度以等。数字信道化原理框图，如下图5。
图5数字信道化原理方框图
所谓的数字滤波器组是指具有一个共同输入x(n)，若干个输出端的一组滤波器，如图5虚线框所示。图中h(k)，k=O，1，⋯，K—l为第k个滤波器的冲击响应，这K个滤波器的功能是把宽带信号s(n)分成K个子频带滤波输出，覆盖整个频带，因此，它们就构成了一个信道化滤波器组。该滤波器组将整个无模糊采样频带(复信号为[0，fs]，实信号为[-fs／2，fs／2])划分为若干个并行的信道输出，使得信号无论何时在何信道出现，均能加以截获，并进行解调分析。所以这种滤波器组信道化方法具备了全概率截获能力。由此可见，实现数字信道化的关键技术是如何设计符合要求的滤波器组。
2.数字信道化测频原理
设各滤波器3dB带宽均为B，各信道中心频率为fo，m=0，l，⋯，M-1各信道带宽ΔF=fo，m-fo,m-1。其中ΔF保持不变，改变带通滤波器的带宽可以得到不同的信道划分，主要有两种不同的滤波器配置方法：无重叠的频带分配(图6)和有重叠的频带分配(图7)。a.B=ΔF频带无折叠
其滤波器的配置方法如图所示：
图6无重叠的频带分配方案
b.信道之间相互重叠
其滤波器的配置方法如图所示：
图7叠l/3带宽频带分配方案
无论上述哪种信道分配方式，当多个信号同时落入一个信道中时，将无法把它们区分开，因此信道化的频率分辨率取决于各子信道带宽。设计时，子信道的带宽越窄，频率分辨率和测频精度就越高，相反子信道的带宽越宽，频率分辨率和测频精度就越低。
频率搜索接收机MATLAB仿真
f=input f1=10.^9;%起始频率 f2=2*10.^9;%终止频率 u=150*10.^6;%带宽 Tf=1/30;%测频周期
Tr=0.005;%脉冲重复周期 N=round(Tf/Tr);%脉冲数 fi=zeros(1,N);n=1:1:N+1;fi(n)=f1+(n-1)*u;j=1;f=f*10^9;while j<=N if f>=fi(j)&f<=fi(j+1)disp(输出 frequency is(Hz)');f=(fi(j)+fi(j+1))/2 break;else j=j+1;end if j==N+1 disp(不在测频范围内');end end 仿真结果：
总结：
通过这次大作业让我知道并了解了在雷达侦察中的测频方法，以及其原理。但依然发现许多不足之处，在程序编写方面有所欠缺，以后应该多加练习，熟悉MATLAB的运用等等。
第三篇：雷达系统原理考纲及详解
雷达原理与系统（必修）知识要点整理 第一章：
1、雷达基本工作原理框图认知。
测距：利用发射信号回波时延 测速：动目标的多普勒效应
测角：电磁波的直线传播、天线波束具有方向性
2、雷达面临的四大威胁
电子侦察电子干扰、低空超低空飞行器、隐身飞行器、反辐射导弹
3、距离和延时对应关系
4、速度与多普勒关系（径向速度与线速度）
5、距离分辨力，角分辨力
6、基本雷达方程（物理过程，各参数意义，相互关系，基本推导）
7、雷达的基本组成（几个主要部分），及各部分作用
第二章 雷达发射机
1、单级振荡与主振放大式发射机区别
2、基本任务和组成框图
3、峰值功率、平均功率，工作比（占空比），脉宽、PRI（Tr），PRF（fr）的关系。
第三章 接收机
1、超外差技术和超外差接收机基本结构（关键在混频）
2、灵敏度的定义，识别系数定义
3、接收机动态范围的定义
4、额定噪声功率N=KTBN、噪声系数计算及其物理意义
5、级联电路的噪声系数计算
6、习题
7、AGC，AFC，STC的含意和作用
AFC：自动频率控制，根据频率偏差产生误差电压调整本振的混频频率，保证中频稳定不变 AGC：自动增益控制，调整接收机动态范围
STC：近程增益控制，防止近程杂波干扰引起的中放过载
第四章 显示器
1、雷达显示器类型及其坐标含义； 距离显示器、平面显示器、高度显示器
2、A型、B型、P型、J型
第五章 作用距离
1、雷达作用距离方程，多种形式，各参数意义，PX=？ Rmax=？
（灵敏度表示的、检测因子表示的等）
2、增益G和雷达截面A的关系
2、雷达目标截面积定义
3、习题
4、最小可检测信噪比、检测因子表示的距离方程
5、奈曼皮尔逊准则的定义
在给定的信噪比条件下，在满足一定的虚警概率时的发现概率最大，或者漏警概率最小。
6、虚警概率、检测概率、信噪比三者关系，习题.（会看图查数）
由概率分布函数、门限积分区间表示的各种概率形式；
7、为什么要积累，相参积累与非相参积累对信噪比改善如何。
8、积累对作用距离的改善，（方程、结论、习题）
9、大气折射原因、直视距离计算（注意单位Km还是m）
10、二次雷达方程、习题。
11、分贝表示的雷达方程，计算、习题，普通雷达方程的计算。
第六章 距离测量
1、R,tr,距离分辨力、脉宽、带宽关系
2、最短作用距离、最大不模糊距离与脉宽、重频关系
3、双重频判距离模糊、习题。
4、调频连续波测距原理，（距离到频率的转换，简单推导）,测速。
5、相位差与距离的关系
6、习题 第七章 测角
1、相位测角原理（路程差与相位差的相互补偿）
2、三天线测角原理、习题。
3、振幅法：最大信号和等信号法
4、余割平方扇形波束特点（角度不同、距离不同、增益不同，回波功率相同，公式）
5、机械扫描、电扫（相扫、频扫）各自特点。
6、相位扫描基本原理（移相器、波程差、等相面、方向图），相差与波程差关系式
7、思考题
第八章 检测与测速
1、多普勒定义，与速度、波长对应关系。结论性
2、固定目标与动目标输出差异
3、盲速与频闪定义、产生原因（条件），计算（习题）。
4、点盲相与连续盲相产生原因，习题。
5、相参脉冲串信号的频谱（发射、接收、差异）
6、动目标显示最佳滤波器（公式、结论、物理意义）
7、改善因子定义
8、MTD窄带滤波器组实现与优点。
第十二章 雷达信号基础
1、常用的雷达波形有哪些（连续波、相参脉冲、冲激、pri捷变）
2、要实现目标的有效检测，雷达波形需满足的条件（能量、分辨力、抑制）
3、连续波如何测速测距（发射单频正弦波时，多普勒频移测速，不能测距；发射频率调制的正弦波时，频率差拍测速测距）
4、PRI参差信号的特点和作用（解模糊，克服盲速，抗干扰）
5、频率捷变信号的特点和作用（伪随机，用于抗干扰）
6、几种典型的脉冲压缩信号的特点（扩频、大时带积）
7、什么是雷达分辨力（多目标时，区别两个或以上邻近目标的能力，在距离、速度、角度）
8、宽有效相关带宽，高距离分辨力；宽有效相关时宽，高速度分辨力
9、距离模糊函数 和速度模糊函数
定义
10、二维模糊图函数，几种典型信号的模糊度图及相应的分辨能力关系
11、模糊函数的5个特性和相应的物理意义（信号能量对应模糊图体积）
12、恒载频矩形脉冲信号模糊度图及特征标注（时宽、频宽）
13、恒载频脉冲串信号模糊度图及特征标注（时宽、频宽、重频）
14、线性调频脉冲信号模糊度图及特征标注（时宽、频宽）
15、常规窄脉冲、宽脉冲和线性调频信号的模糊度的比较。（距离、速度分辨能力）第十二章 雷达检测理论
1、提高信噪比的方法
2、匹配滤波和相关的概念、关系（一致性、出发点、实现等）
3、匹配滤波传递函数、幅频和相 频特性，以及单位冲击响应。
4、匹配滤波对信噪比的影响，物理意义
5、匹配滤波和相关器的时移频移适应性
6、自相关互相关框图，及工作原理
7、自相关与互相关的比较
8、纽曼-皮尔逊准则的内容
9、什么是最佳检测系统，基本框图和原理
10、似然比的概念和定义
11、确知信号的最佳检测框图及原理
12、最佳检测随机相位信号判决准则和实际简化实现方法（结论）
13、相参脉冲串的最佳检测系统框图及原理（积累、检波、判决）
14、非相参脉冲串的最佳检测系统框图及原理（检波、积累、判决）
15、二进制积累器的双门限工作原理
16、什么是CFAR（恒虚警率）
17、慢变化CFAR的框图和原理
18、快变化CFAR的框图和原理，（左右平均、左右平均选大）
第九章：脉冲压缩雷达
1、提高信噪比的方法
2、匹配滤波器：物理意义（输出信噪比最大）、传递函数（时域、频域）。
3、脉压的条件（发射机时带积远大于1，接收机有与之匹配的脉压网络）
4、压缩比、时带积、信号输入输出功率、幅度、脉宽之间的关系。计算课堂练习
5、线性调频信号的压缩原理，线性调频信号的幅频相频特性图。
原理：线性调频信号具有抛物线的非线性相位谱，号“相位共轭匹配”
；接收机压缩网络特性与信
第十章：脉冲多普勒雷达
1、机载PD雷达地杂波组成；
2、图示、杂波谱特征、主要谱位置及宽度计算。课堂习题
3、重频不同选择对杂波谱的影响，无杂波区存在的条件。
4、距离门分割和单边带滤波位置不能交换，若先进行单边带滤波则会丢失距离信息。
5、主杂波抑制滤波器的工作原理，框图。
6、窄带滤波器组的特点和要求（要和信号相匹配）。
7、遮挡、盲距、跨接效应
第十一章 相控阵雷达
1、波束扫描原理，用移相来控制发射的同相面，形成扫描波束；接收用移相抵消特定方向的回波的路程差，在特定方向形成接收波束。相位、角度、阵元间距的关系。
2、栅瓣出现的条件
3、波束宽度和阵元数的关系，d等于半波长时。100/N
4、波束扫描对波束宽度、雷达增益的影响。随着波束扫描角度增加波束会变宽、增益会下降、作用距离和角分辨能力会随之下降，所以要限定相控阵扫描范围。
5、几种典型移相器原理，数字式移相器的简单计算。
6、接收多波束形成原理，三波束举例，理解几个通道的不同移相带来的不同方位的能量积累，各接收通道的不同移相组合对应不同指向。
第十二章：合成孔径雷达
1、合成孔径雷达的基本原理（和实孔径的区别）
2、合成孔径雷达方位向距离分辨力与距离无关！D/2
3、距离分辨力取决于信号带宽；
4、距离—多普勒成像处理方法基本思想，先做距离向脉压再做方位向脉压。
第四篇：雷达原理
无源相控阵雷达介绍
普通雷达的波束扫描是靠雷达天线的转动而实现的，又称为机械扫描雷达。而相控阵雷达是用电的方式控制雷达波束的指向变化进行扫描的，这种方式被称为电扫描。相控阵雷达虽然不能像其他雷达那样依靠旋转天线来使雷达波束转动，但它自有自己的“绝招”，那就是使用“移相器”来实现雷达波束转动。相控阵雷达天线是由大量的辐射器（小天线）组成的阵列（正方形、三角形等），辐射器少则几百，多则数千，甚至上万，每个辐射器的后面都接有一个可控移相器，每个移相器都由电子计算机控制。当相控阵雷达搜索远距离目标时，虽然看不到天线转动，但上万个辐射器通过电子计算机控制集中向一个方向发射、偏转，即使是上万千米外的洲际导弹和几万千米远的卫星，也逃不过它的“眼睛”。如果是对付较近的目标，这些辐射器又可以分工负责，产生多个波束，有的搜索、有的跟踪、有的引导。正是由于这种雷达摒弃了一般雷达天线的工作原理，人们给它起了个与众不同的名字———相控阵雷达，表示“相位可以控制的天线阵”的含义。
相控阵雷达又分为有源（主动）和无源（被动）两类。其实，有源和无源相控阵雷达的天线阵相同，二者的主要区别在于发射／接收元素的多少。无源相控阵雷达仅有一个中央发射机和一个接收机，发射机产生的高频能量经计算机自动分配给天线阵的各个辐射器，目标反射信号经接收机统一放大（这一点与普通雷达区别不大）。有源相控阵雷达的每个辐射器都配装有一个发射／接收组件，每一个组件都能自己产生、接收电磁波，因此在频宽、信号处理和冗度设计上都比无源相控阵雷达具有较大的优势。正因为如此，也使得有源相控阵雷达的造价昂贵，工程化难度加大。但有源相控阵雷达在功能上有独特优点，大有取代无源相控阵雷达的趋势。
有源相控阵雷达最大的难点在于发射／接收组件的制造上，相对来说，无源相控阵雷达的技术难度要小得多。无源相控阵雷达在功率、效率、波束控制及可靠性等方面不如有源相控阵雷达，但是在功能上却明显优于普通机械扫描雷达，不失为一种较好的折中方案。因此在研制出实用的有源相控阵雷达之前，完全可以采用无源相控阵雷达作为过渡产品。而且，即使有源相控阵雷达研制成功以后，无源相控阵雷达作为相控阵雷达家族的一种低端产品，仍具有很大的实用价值。无源雷达的特性及沿革
无源雷达本身并不发射能量，而是被动地接收目标反射的非协同式辐射源的电磁信号，对目标进行跟踪和定位。所谓非协同式外部辐射源，是指辐射源和雷达“不搭界”，没有直接的协同作战关系。这样就使得探测设备和反辐射导弹不能利用电磁信号对无源雷达进行捕捉、跟踪和攻击。
无源雷达系统简单，尺寸小，可以安装在机动平台上、易于部署，订购与维护成本低。无源雷达不发射照射目标的信号，因此不易被对方感知，一般不存在被干扰的问题。它可以昼夜、全天候工作：可连续检测目标，一般为每秒一次，信号源是40—400兆赫的低频电磁波，有利于探测隐身目标和低空目标：不需频率分配，因此可部署在不能部署常规雷达的地区。
无源雷达自身不发射信号，既带来优点也带来缺点。由于依赖于第三方发射机，操作员对照射器无法主动控制，在被探测目标保持无线电静默、照射器又不工作的情况下，无源雷达就成了无源之水，不能发挥作用。此外，一些发射机的有效辐射功率较低，易受干扰和空射诱饵的影响而且要求发射机与目标、目标与接收机以及接收机与发射机之间信号不受阻挡，限制了无源雷达的使用。
其实无源雷达并不是新概念，它的历史几乎与雷达技术本身一样悠久。1935年，罗伯特•沃森•瓦特曾在单基地无源系统中利用英国广播公司发射的短波射频，照射10千米以外的“海福特”轰炸机。在第二次世界大战中也试验过预警无源雷达，如德国的“克莱思•海德堡”(Kleine Heidelberg)系统。但当时的系统缺乏足够的处理能力，不能计算出目标的精确坐标。
当前，有很多国家热衷于无源技术的应用研究。美国洛克希德•马丁公司是最先涉足该领域的公司之一，据称依靠电视和无线发射机，其无源系统的探测距离达到220千米以上。美国国防部国防高级研究计划局以及华盛顿大学、乔治亚技术大学等高校和雷声等公司，都开展了这一领域的研究。在欧洲，法国也进行了相应的技术研究工作、意大利演示了样机系统、英国正在研究无源相干雷达和“蜂窝’雷达(Celldar)，俄罗斯和捷克也在进行类似研究。无源雷达的分类
无源雷达系统可以依据探测对象或配置方式来分类。依据配置方式，无源雷达分为固定式(地基)和机动式(安装在潜艇、舰船、飞机、地面车辆等平台上)两大类。无源雷达的探测对象可以是雷达、通信电台或其他无线辐射源，也可以是仅仅反射无线电信号的目标。无源雷达可以依据探测对象的不同，分为利用被探测目标的自身辐射进行探测和跟踪，以及利用外照射源发射的电磁波进行探测和跟踪两大类。利用被探测目标的自身辐射,在被探测目标本身就是辐射源或携带了辐射源的情况下，无源雷达利用探测目标自身辐射的电磁波进行探测和跟踪。可能的辐射源包括雷达、通信电台、应答机、有源干扰机、导航仪等电子设备。捷克研制的“维拉”系列无源雷达就属于这类无源雷达。几款典型的无源雷达
美国的“沉默哨兵”霄达
美国洛克希德•马丁公司从1983年开始研究非协同式双基地无源雷达，于1998年研制出新型的“沉默哨兵”被动探测系统。这种无源雷达利用商业调频无线电台和电视台发射的50～80兆赫连续波信号，检测、跟踪、监视区内的运动目标。该系统由大动态范围数字接收机、相控阵接收天线、每秒千兆次浮点运算的高性能并行处理器及其软件组成。试验证明，它对雷达反射面积10米2目标的跟踪距离可达180千米，改进后可达220千米，能同时跟踪200个以上目标，分辨间隔为15米。
英国的“蜂窝”霄达
英国的“蜂窝”雷达系统可探测、跟踪和识别陆上、海上和空中的移动目标，包括在树丛中运动的车辆，它理论上能够探测野外环境中10～15千米的地面目标和100千米的大型飞机。当目标进入探测区域后，引起蜂窝电话辐射波的反射，这些反射被一部或多部蜂窝电话雷达探测到。检测数据通过通信网络实时传送到中央控制系统，数据在这里进行处理，从而确定目标的位置和速度。该雷达系统除了反射蜂窝电话基站的辐射信号外，还可利用声传感器探测到目标辐射出的噪声，有助于确定目标位置。
“维拉-E”雷达
“维拉”系列无源雷达由捷克研制。“维拉-E”是该系列的最新型号，可探测定位、识别和跟踪空中、地面和海上目标，对空探测的最大距离为450千米，并可识别目标、生成空中目标图像。
“维拉-E”系统由4部分组成：分析处理中心居中，3个信号接收站呈圆弧线状分布在周围，站与站之间距离在50千米以上。分析处理中心部署在方舱车内，有完整的计算机系统以及通信、指挥和控制系统。信号接收站用重型汽车运载，可灵活部署。接收天线支架竖起时高17米，占地面积9×12米，3个人在1小时内即可竖起天线、进入监视状态。天线外形为圆柱体结构，功耗低、可靠性极高，平均无故障间隔时间达2000小时，可抵御30米/秒的大风。无源雷达的未来发展
无源雷达系统(尤其是利用外部非协同辐射源的无源雷达)，可能是今后10～20年的一个重要的发展方向。随着几大国际通信卫星计划的实施，未来将有1000多颗通信卫星在轨。其中将有许多能发射出足够高的射频能量，地面上大多数地点均会同时受到几个星载辐射源的照射，无源雷达系统可充分利用这些照射源进行目标探测和跟踪。总的来看，无源雷达将会在以下几个方面得到发展：
(1)扩展可用外辐射源的种类。外部的非协同辐射源从最早的电视信号、调频信号，到现在的移动通信信号、全球定位系统卫星信号，以及将来多种卫星信号和其他各种可能的辐射源，可供选择利用的外辐射源种类将日渐增多。
(2)雷达目标的傅立叶成像。伊利诺斯州大学的研究人员已证实，可用无源多基地雷达产生飞机目标的合成孔径图像。利用不同频率和不同位置的多部发射机，就可为某个目标建立一个傅立叶域的稠密数据集合，通过逆傅立叶变换就可以重构该目标的图像。
(3)不同平台无源雷达的组网。由于可供使用的外辐射源信号种类繁多，不同的辐射源信号占据了不同的频段，同一目标在不同频段会有不同的雷达特性。因此，为尽可能地提高对目标的探测能力，可以将不同平台的无源雷达进行组网。
(4)无源雷达与有源雷达相结合。当外界电磁辐射设备关机或无法利用时，无源雷达就无法对目标进行探测定位。因此，可考虑将无源雷达与有源雷达结合使用。如以双/多基地方式合理布设无源和有源雷达，当外界电磁辐射不存在或无法利用时，利用无源雷达接收己方有源雷达的直射信号与目标的反射信号，对目标进行探测。这样既提高了无源雷达的利用率，又增强了有源雷达的隐蔽性和生存能力。
第五篇：雷达原理与应用
雷达与声纳的共性及差别是什么？
雷达是利用无线电技术进行侦察和测距的设备。它可以发现目标，并可决定其存在的距离及方向。雷达将无线电波送出，然后经远距离目标物的反射，而将此能量送回雷达的记发机。记发机与目标物间的距离，可由无线电波传雷达的目标物，再由目标物回到雷达所需的时间计算出。雷达的基本原理与无线电通讯系统的原理同时被人所发现。赫兹与马可尼两人都曾用超短波试验其反射情形，这也就是所谓雷达回波。赫兹用金属平面及曲面证明，电波的反射完全合乎光的反射定律。同时赫兹度量脉冲的波长及频率，并且计算其速度也发现与光相同，这也就是所谓的电磁辐射。雷达送出短暂的电波讯号的程序，称为脉冲程序。雷达的基本作用原理有些相似于声波的回声。唯一与声波测量距离的不同点，在于雷达系统具有一指示器，指示器中包含有一个与电视收像管相同的观察管。此管可将雷达所发出的脉冲及回波，同时显示于其标有距离的基线上。还有其他指示器，使雷达借天线所搜索的资料，制成一个图，从图上立即可以定出目标物的区域距离及方向。因为雷达的作用完全是借电波的反射原理而成，所以必须用频率在1000兆赫到10 000兆赫的类光微波方行。雷达所发射的电波可借抛物面形的反射器，使其成为极度聚焦的波束，这就像探照灯所射出的光束一样。此波束借旋转天线及抛物体形反射器的精密控制，有系统地对空间进行搜索。当波束从目标物反回来时，天线所指的方向，就表示目标物对天线的水平方位角。以角度为单位所表示的水平方位角，通常都显示于指示器上。为了决定目标物与雷达间的距离，雷达的发射脉冲距接收到回波的时间，必须精确测定。因为雷达电波在空中以每秒约30万公里的光速进行，因此在每微秒的时间内，电波行进约为300米。由于雷达脉冲必须从雷达行至目标物，再由目标物回到雷达，但目标物距雷达的距离，为雷达脉冲总行程的一半。约为每微秒l50米。此时间可利用电子束在阴极射线管的屏幕上，以直线扫描指示出。借电子束，以已知变动率（如以每微秒0.01米）作水平偏向，因此电子束打在萤光屏上所留的痕迹，就形成一个时间标度，或直接用尺，来表示。如雷达天线送出一个1微秒长的脉冲，同时指示器的阴极射线管电子束在屏幕上，以每100微秒0.0254米的变动率开始扫描。再假设雷达脉冲在30000米的距离从一飞机反射回天线。当1微秒长的脉冲离开天线的同时，在雷达指示器的左侧也显示出一个0.025厘米长的主脉冲（发射脉冲）。由天线发射的脉冲，到飞机进行了30000米的距离，需时100微秒，然后反回天线也需100微秒。结果微弱的脉冲回波也显示于指示器上，其与主脉冲之间有5厘米的距离，或指示为200微秒。由于脉冲本身有1微秒的长度，所以量度距离时，必须量度两脉冲的前缘间距离。由于回波信号太弱，所以一个单一回波信号显示于指示器，很难被发现。因此回波信号，必须于每秒内，在指示器上重复显示数次，显示的方法是借电子束随天线扫描的速率（通常天线以每分钟15到20转转动）在指示器上扫描而得。雷达无论在平时及战时，都已被广泛的应用。在二次世界大战时使用雷达的目的，只是为了预知敌机的接近。用于预警网的预警雷达，预警雷达天线都是极大的转动抛物面形反射天线，或静止双极矩阵天线。战时雷达的应用很快就被扩展到地面拦截控制，以及高射炮和探照灯的方向控制等。这些所谓的射击控制雷达不仅能察知敌机的所在，并能自动决定高射炮的发射方向及使其发射。由于雷达可度量其与目标物间的距离，当然也可以从飞机上测量距地面的垂直高度。常用的各种脉冲式雷达就可度量一架飞机的高度，供飞行员飞行的参考。然而对很低的高度（低于1000米），因距离太近，脉冲式雷达的回波有与其发射出的主脉冲合并的趋势。因此大多数雷达测高仪都不用脉冲输出，而用等幅调频电波。雷达测高仪的发射天线，送出一垂直无线电波束，此电波的频率连续不断的变化。当信号离开发射天线的瞬间，其信号的频率为某一频率。然后当信号由地反射回到测高仪的接收天线后，因接收机内有一相位鉴别器（或简称为鉴相器），鉴相器可将接收到的回波，与正在发射出的 1 信号频率（或相角）作一比较。因为当回波回到接收天线，已经过了一段时间，当然此时发射天线所发信号的频率，也已改变。利用已知每秒周数的频率偏差，就可决定出电波由发射天线到地，在回到接收天线的时间，因此可计算出飞机距地的高度。关于电波往来所需的时间与相应的高度，事先已经算出，并直接标示在指示器上，所以可以直接从指示器上读出飞机的高度数值。除此之外，雷达还可以用在飞机和船舶的导航，作为某一城市、机场，高山或某一特定点的辨别符号用的雷达指标，都已事先标示于航行图上。
声纳的组成和工作原理
声纳是利用水声传播特性对水中目标进行传感探测的技术设备,用于搜索、测定、识别和跟踪潜艇和其他水中目标,进行水声对抗,水下战术通信、导航和武器制导、保障舰艇、反潜飞机的战术机动和水中武器的使用等。声纳的工作原理是回声探测法。这个方法是在第一次世界大战期间研究出来的。用送入水中的声脉冲探测目标,声脉冲碰到目标就反射回来,返回声源(有所减弱)后被记录下来。如果知道脉冲的往返时间,并且知道超声在水中的传播的速度,就可以很精确地测定出目标的距离。这当然是很有价值的,尤其是在军事上。根据海洋声学的历史记载,意大利物理学家达〃芬奇曾于1490 年写过这样一段话:“如果使船停航,把一根长管的一端插入水中,而另一端贴紧耳朵,则能听到远处的航船。”这实际上是水下被动式声纳设备的雏形。
声纳按其工作方式可分为被动式声纳和主动式声纳,现在的综合声纳兼有以上两种形式。被动式声纳又称为噪声声纳,主要由换能器基阵(由若干个换能器按照一定规律排列组织组合而成)、接火机、显示控制台和电源等组成。当水中、水面目标(潜艇、鱼雷、水面舰艇等)在航行中,其推进器和其他机械运转产生的噪声,通过海水介质传播到声纳换能器基阵时,基阵将声波转换成电信号传送给接收机,经放大处理传送到显示控制台进行显示和提供听测定向。被动式声纳主要搜索来自目标的声波,其特点是隐蔽性、保密性好,识别目标能力强,侦察距离远,但不能侦察静止无声的目标,也不能测出目标距离。
主动式声纳又称回声声纳,主要由换能器基阵、发射机、接收机、收发转换装臵、终端显示设备、系统控制设备和电源组成。在系统控制设备的控制下,发射机产生以某种形式调制的电信号,经过发射换能器变成声信号发送出去当声波信号在传播途中遇到目标时,一部分声能被反射回接收换能器再转换成电信号,送入接收机进行放大处理,根据声信号反射回来的时间和频率的高低来判断目标的方位、距离和速度,在终端显示设备上显示出来。主动声纳可以探测静止无声的目标,并能测出其方位和距离。但主动发射声信号容易被敌方侦听而暴露自己,且探测距离短。
声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……
声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种 2 工作方式。
早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。
现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。
有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。
许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。
在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位臵。
除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。
新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位臵。
现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装臵。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。
雷达 radar
利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。雷达是英文radar的音译，意为无线电检测和测距。雷达概念形成于20世纪初，在第二次世界大战前后获得飞速发展。雷达的工作原理，是设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。雷达分为连续波雷达 3 和脉冲雷达两大类。脉冲雷达因容易实现精确测距，且接收回波是在发射脉冲休止期内，所以接收天线和发射天线可用同一副天线，因而在雷达发展中居主要地位。测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。当雷达和目标之间有相对运动时，雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展（如气象预报、资源探测、环境监测等）和科学研究（天体研究、大气物理、电离层结构研究等）。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。
雷达和声纳有什么区别？
雷达所起的作用和眼睛相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，传播的速度都是光速C,差别在于它们各自占据的波段不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。
测量距离实际是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成目标的精确距离。
测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。
测量速度是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应原理。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。
声波是观察和测量的重要手段。有趣的是，英文“sound”一词作为名词是“声”的意思，作为动词就有“探测”的意思，可见声与探测关系之紧密。
在水中进行观察和测量，具有得天独厚条件的只有声波。这是由于其他探测手段的作用距离都很短，光在水中的穿透能力很有限，即使在最清澈的海水中，人们也只能看到十几米到几十米内的物体；电磁波在水中也衰减太快，而且波长越短，损失越大，即使用大功率的低频电磁波，也只能传播几十米。然而，声波在水中传播的衰减就小得多，在深海声道中爆炸一个几公斤的炸弹，在两万公里外还可以收到信号，低频的声波还可以穿透海底几千米的地层，并且得到地层中的信息。在水中进行测量和观察，至今还没有发现比声波更有效的手段。
声纳与雷达如何进行敌我识别？ 声纳的最基本原理 水声设备
水声设备是根据声波可以在水中以一定的速度（海水1500米/秒；淡水1400米/秒）传播较远距离，而且传播时遇到目标后会反射回来的原理进行工作的。最常见的水声导航、通讯设备有：回声侧深仪、各种类型的声纳等。
声纳是现代大型水面舰艇及潜艇上不可缺少的电子设备之一。声纳的主要功能是：搜索和跟踪水下目标（潜艇、水雷），对目标进行敌我识别，测定水下目标的运动要素，以供反潜武器射击指挥用。其次是水下通讯，探测水雷，探测水下情况保障本舰安全航行。
潜艇最大的特点是它的隐蔽性，作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它不能浮出水面使用雷达观察，而只能依靠声纳进行探测，所以声纳在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”。
声纳的工作原理与雷达相同，可以说是工作在音频或超音频频率上的雷达。声纳站的各个组成部分与雷达站的组成极其相似。
由于声纳工作在超音频频率范围内，它辐射信号的方法与雷达不同，雷达采用金属制成的抛物面天线，而声纳采用水声换能器。
水生换能器是利用晶体（石英或酒石酸钾钠）压电陶瓷（钛酸钡和锆钛酸铅等）的压电效应或铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作的。所谓压电效应，就是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体博片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。与压电效应相反时电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形。我们利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波。
声纳发射超声波时就把超声波振荡电压加在晶体薄片的两个端面上。于是晶体的厚度就会随着超声波振荡电压而变化，产生超声波震动。晶体震动推动周围的水就产生的超声波的辐射。
超声波传播时遇到目标便产生反射。回波作用在水声换能器的晶体上，由于压电效应水声换能器的两个端面上便可能得到电信号。与雷达天线一样，水声换能器不但要发射和接收超声波信号，而且要有尖锐的方向性，只有这样才能测定目标的方位。声纳设备是利用很多压电晶体组成换能器阵来获得尖锐的方向性的。因此声呐的水声换能器体积较大，一般都安装在舰船艏部的水下部分。
声纳的工作过程可叙述入下：
在发射控制器的控制下，发射机产生大功率超声波脉冲振荡，经收发转换装臵由水声换能器向某一个方向发射超声波。在这个方向上，超声波遇到目标便反射回来，由水声换能器接收，变成电信号。再经收发转换装臵送到接收机放大，最后送到显示器显示目标的方向和距离。
从工作过程看，发射超声波时发射机工作，接收器不必工作；发射结束后，接收机应立即工作，以便接收由最近目标和最远目标反射回来的超声波。显然发射机和接收机时交替工作的。因此利用收发转换装臵可以使接收机和发射机合用一个造价昂贵的水声换能器。
以上述方式，即声呐发射信号，然后接收由目标反射回来的信号工作的称为主动式声呐。另外，还有一种被动工作方式，即只接收目标本身发出的噪声（如螺旋桨所发出的声音等）来判别目标的方向，又称为噪音侧向声纳。这种声纳不因发射声波而被地方捕获，所以被动工作方式对提高潜艇的隐蔽性有着特殊的意义。
声纳的最基本原理
水声设备
水声设备是根据声波可以在水中以一定的速度（海水1500米/秒；淡水1400米/秒）传播较远距离，而且传播时遇到目标后会反射回来的原理进行工作的。最常见的水声导航、通讯设备有：回声侧深仪、各种类型的声纳等。
声纳是现代大型水面舰艇及潜艇上不可缺少的电子设备之一。声纳的主要功能是：搜索和跟踪水下目标（潜艇、水雷），对目标进行敌我识别，测定水下目标的运动要素，以供反潜武器射击指挥用。其次是水下通讯，探测水雷，探测水下情况保障本舰安全航行。
潜艇最大的特点是它的隐蔽性，作战时需要长时间在水下潜航，这就决定它不能浮出水面使用雷达观察，而只能依靠声纳进行探测，所以声纳在潜艇上的重要性更为突出，被称为潜艇的“耳目”。
声纳的工作原理与雷达相同，可以说是工作在音频或超音频频率上的雷达。声纳站的各个组成部分与雷达站的组成极其相似。
由于声纳工作在超音频频率范围内，它辐射信号的方法与雷达不同，雷达采用金属制成的抛物面天线，而声纳采用水声换能器。
水生换能器是利用晶体（石英或酒石酸钾钠）压电陶瓷（钛酸钡和锆钛酸铅等）的压电效应或铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作的。所谓压电效应，就是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体博片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。与压电效应相反时电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形。我们利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波。
声纳发射超声波时就把超声波振荡电压加在晶体薄片的两个端面上。于是晶体的厚度就会随着超声波振荡电压而变化，产生超声波震动。晶体震动推动周围的水就产生的超声波的辐射。
超声波传播时遇到目标便产生反射。回波作用在水声换能器的晶体上，由于压电效应水声换能器的两个端面上便可能得到电信号。与雷达天线一样，水声换能器不但要发射和接收超声波信号，而且要有尖锐的方向性，只有这样才能测定目标的方位。声纳设备是利用很多压电晶体组成换能器阵来获得尖锐的方向性的。因此声呐的水声换能器体积较大，一般都安装在舰船艏部的水下部分。
声纳的工作过程可叙述如下：
在发射控制器的控制下，发射机产生大功率超声波脉冲振荡，经收发转换装臵由水声换能器向某一个方向发射超声波。在这个方向上，超声波遇到目标便反射回来，由水声换能器接收，变成电信号。再经收发转换装臵送到接收机放大，最后送到显示器显示目标的方向和距离。
从工作过程看，发射超声波时发射机工作，接收器不必工作；发射结束后，接收机应立即工作，以便接收由最近目标和最远目标反射回来的超声波。显然发射机和接收机时交替工作的。因此利用收发转换装臵可以使接收机和发射机合用一个造价昂贵的水声换能器。
以上述方式，即声呐发射信号，然后接收由目标反射回来的信号工作的称为主动式声呐。另外，还有一种被动工作方式，即只接收目标本身发出的噪声（如螺旋桨所发出的声音等）来判别目标的方向，又称为噪音侧向声纳。这种声纳不因发射声波而被地方捕获，所以被动工作方式对提高潜艇的隐蔽性有着特殊的意义。
什么叫声纳?它有什作用和危害?
水下探测使用“声纳”，这是一种利用声音进行侦察的工具。
声纳由发射机、换能器、接收机、显示器、定时器、控制器等主要部件构成。发射机制造电信号，经过换能器（一般用压电晶体），把电信号变成声音信号向水中发射。声信号在水中传递时，如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标，就会被反射回来，反射回的声波被换能器接收，又变成电信号，经放大处理，在荧光屏上显示或在耳机中变成声音。根据信号往返时间可以确定目标的距离，根据声调的高低等情况可以判断目标的性质。例如，目标是潜艇，潜艇是钢质外壳，回声不仅清晰，而且还有拖长的回鸣；鱼群的回声则低沉而混乱。目标如果是运动的，那么由于“多普勒效应”，回声的音调应有所变化：音调不断变高，说明目标正向他们靠拢；音调不断变低，说明目标离我们远去了……
声纳可分为两大类：主动声纳和被动声纳。前者像雷达一样，不停地向外发射声信号，根据回波判断目标性质。后者不主动发射信号，只接收目标自己辐射的声音信号。被动声纳因为不发射信号，所以不易被敌人发现，主要用于隐蔽侦察。现代的综合声纳兼有以上两种工作方式。
早期潜艇依靠潜望镜进行观察。但潜望镜只能观察水面上的目标，对水下目标则无能为力，所以，早期潜艇的事故率很高，经常在水下撞上暗礁、水雷和别的潜艇。在第二次大战期间，沉没的德国潜艇有100多艘。
现代潜艇装有多种声纳。例如美国的一种潜艇，装备不同用途的声纳有15种之多。艇上的 7 声纳侦察仪可截获和偷听敌人的声纳信号；敌我识别声纳，专门用对口令的办法判断敌我；通信声纳则用来和自己的舰艇通信；有的声纳负责导航、测距、警戒、探雷、测地貌等等。
有趣的是，潜艇的克星也是声纳。在海中，只有靠声纳才能发现潜艇，因而存在着潜艇声纳与反潜声纳的对抗。
许多国家在军港附近的海区、重要的海峡、主要的航道等处都安装了庞大的声纳换能器基阵，靠岸上的电子计算机控制海底的数以千计的换能器。一旦潜艇来犯，便可及时发现。这种防潜预警系统早在1952年就已建成，现已发展到第五代。其警戒范围可达几百公里。
在大西洋的亚速尔群岛以北，有一个叫“阿发”的水下监视系统。它的换能器安装在几个水下塔台上，排布成三角形，每边长约35公里。这种系统能监听进出直布罗陀海峡的所有潜艇，并能用三角定位法确定潜艇位臵。
除了这种固定的警戒声纳外，探测潜艇还可以用机载声纳进行。一架直升机垂下一根100多米长的电缆，电缆下吊着一部声纳。通过机身的下降或上升，声纳在海水中的深度也随之变化。飞机在海面上飞行时，便可拖着声纳进行大面积探测。据国外报道，这种声纳每小时可以搜索海面1000平方公里。
新型航空声纳是“无线”式的，不需要用电缆和飞机连接。它只有10公斤，反潜飞机将它们投到预定海域内，它们便可漂浮于海上。反潜飞机可以同时投放许多这种漂浮声纳。声纳着水后，其天线伸出水面，水听器沉入水中。水听器把在海底收到的声信号变成电信号，通过天线发射出去。反潜飞机根据收到的信号可以判断潜艇的位臵。
现代水雷也多采用声纳作引信。有一种先进的自动水雷，依靠声纳作自导装臵。当潜艇从附近经过时可以“自动起飞”，搜索并最后击中目标。
倒车雷达的工作原理：
倒车雷达的主要作用是在倒车时，利用超声波原理，由装臵于车尾保险杠上的探头发送超声波撞击障碍物后反射此声波探头，从而计算出车体与障碍物之间的实际距离，再提示给驾驶者，使停车和倒车更容易、更安全。
倒车雷达系统的组成：1．主机2．显示器3．探头2～8个
倒车雷达产品使用发射和接收一体化超声波探头，采用单片机控制超声波发射，发射的超声波遇到障碍物反射,探头接收反射的超声波送入放大电路进行放大，由单片机进行数据处理，然后送显示器显示障碍物距离和方位。
超声波探头利用压电陶瓷作为换能器件实现超声波的发射和接收。给探头压电陶瓷片施加一定的超音频电信号，压电陶瓷片将电能转换成声能发送超声波。超声波作用于探头压电陶瓷片，压电陶瓷片将声能转换成电信号，微弱的电信号经放大后送电路处理。
PDC（Parking Distance Control）系统的工作原理就是通常是在车的后保险杠或前后保险杠设臵雷达侦测器，用以侦测前后方的障碍物，帮助驾驶员“看到”前后方的障碍物，或停车时与它车的距离，此装臵除了方便停车外更可以保护车身不受刮蹭。PDC是以超音波感应器来侦测出离车最近的障碍物距离，并发出警笛声来警告驾驶者。而警笛声音的控制 8 通常分为两个阶段，当车辆的距离达到某一开始侦测的距离时，警笛声音开始以某一高频的警笛声鸣叫，而当车行至更近的某一距离时，则警笛声改以连续的警笛声，来告知驾驶者。PDC的优点在于驾驶员可以用听觉获得有关障碍物的信息，或它车的距璃。PDC系统主要是协助停车的，所以当达到或超过某一车速时系统功能将会关闭。
三菱电机开发成功车载毫米波雷达MMIC芯片
〖 http://www.teniu.cc 2003/06/06 11:17 来源：日经BP社 作者：田野仓保雄 〗
日本三菱电机日前宣布，成功开发出用于车间距离控制系统等的车载毫米波雷达MMIC（单片微波集成电路）芯片组。目前，该芯片组已开始使用于高级车辆，采用电动控制扫描臂取代了此前通过机械性方法左右摆动扫描臂来进行扫描的方式。使用的频带为76GHz。“支持电动臂扫描方式、基于MMIC的76GHz频带芯片组的成功开发，在业界尚属首次”（该公司）。三菱电机在此次开发中，运用了此前在90GHz频带的地球观测卫星毫米波传感器等卫星防卫领域中所形成的MMIC技术。
与机械式相比，电动臂扫描方式可进行高速扫描，并且可确保较高的可信度。例如，扫描速度达到扫描1次仅需1/100万秒。“比如，即使与前行车的相对速度达到150km/小时，进行1次扫描时前行车的移动距离也不会超过1mm”（三菱电机）。
此次开发成功的芯片组共由8枚芯片组成。具体来说，包括用于信息收发天线切换开关的MMIC、5枚用于发送信息的MMIC芯片（76GHz频带放大器、38/76GHz倍频器、38GHz频带放大器、19/38GHz倍频器及19GHz频带放大器）以及2枚接收信息的MMIC芯片（76GHz频带低噪音放大器及用于接收信息的音量调节装臵）。通过组装上述芯片，可构成FMCW（频率调制连续波）及脉冲多普勒等各种方式的毫米波雷达的回路部分。
三菱电机计划在2006年投产该芯片组。该公司表示：“除向其他公司销售外，目前也正在考虑在自己公司投产嵌入有该芯片组的雷达模块”。该芯片组的目标价格为2万日元（约合人民币1250元）以下。
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