雷达方程在现代雷达中的应用¶
Radar Equations for Modern Radar¶
《雷达方程在现代雷达中的应用》是一部深入探讨雷达性能分析核心——雷达方程——的权威学术著作。该书由雷达领域的杰出专家 David K. Barton 撰写，旨在扩展和更新该领域的经典理论，以确保其完全适用于现代雷达系统的设计与分析。
作者背景：本书作者 David K. Barton 拥有卓越的行业背景和深厚的学术造诣。他自 1949 年于哈佛大学物理系毕业后，便投身于雷达工程领域，其职业生涯横跨了白沙导弹试验场、美国陆军信号兵实验室、RCA 公司以及雷神公司等重要机构。Barton 先生在雷达发展史上留下了显著的印记，例如，他开创性地研发了首部单脉冲仪表雷达 AN/FPS-16，并参与设计了用于弹道导弹预警系统（BMEWS）的 AN/FPS-49 雷达。凭借其杰出贡献，他荣获了 IEEE 丹尼斯·J·皮卡德雷达技术与应用奖章，并当选为美国国家工程院院士。此外，自 1975 年以来，他长期担任 Artech House 雷达系列丛书的编辑，该系列已成为业内的权威出版物。
著作权威性：本书的权威性首先体现在其明确的目标上：扩展雷达方程领域的经典著作——Lamont Blake 的《雷达距离性能分析》。Barton 在前言中明确指出，本书旨在将 Blake 的工作延伸至现代雷达系统，如多功能相控阵雷达（MFAR）和有源相控阵雷达，这些是早期著作未能预见的。
其次，本书坚持采用基于“匹配滤波器”和信号能量与噪声功率谱密度之比（\(E/N_0\)）的严谨分析方法。Barton 尖锐地批评了许多当代教科书中仍在使用的、将“接收机带宽 B”置于分母的简化雷达方程形式，他认为这种形式极易导致严重错误，尤其是在分析脉冲压缩等现代波形时。本书所倡导的方法建立了一个清晰的理论性能极限，并通过一系列损耗因子来评估实际系统与理想系统之间的差距，为性能评估提供了坚实可靠的理论基础。该书由雷达领域的知名专业出版社 Artech House 出版，进一步确保了其专业性和权威性。
内容组织¶
该书的结构组织严谨，逻辑清晰，从基本理论出发，逐步深入到复杂的应用环境和精细的参数模型中。
- 第一部分：基础理论（第 1-2 章）
- 第 1 章 追溯了雷达方程从二战时期的起源到现代形式的演变过程。本章重点介绍了 Blake 的方法，并指出了在应用于现代雷达时需要进行的修正，为全书奠定了理论框架。
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第 2 章 专门推导和阐述了“搜索雷达方程”。该方程用于评估雷达在给定时间内搜索指定空间区域所需的“功率-孔径”积，是雷达系统顶层设计的关键工具。
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第二部分：复杂环境下的性能分析（第 3、9 章）
- 第 3 章 将分析扩展到存在杂波和干扰的真实作战环境，建立了适用于这些条件下的雷达方程。
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第 9 章 作为第 3 章的补充和深化，详细介绍了地杂波、海杂波、气象杂波和箔条等各类杂波的物理模型及其对雷达性能的影响，并探讨了相应的信号处理技术。
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第三部分：雷达方程各关键参数的深度解析（第 4-8、10 章）
- 第 4 章 深入探讨了检测理论，详细阐述了稳态目标和起伏目标（Swerling 模型）下的检测概率与“可检测度因子”（Detectability Factor）的计算方法。
- 第 5 章 专门分析了扫描雷达中的“波束形状损耗”（Beamshape Loss），这一损耗在搜索模式下对雷达性能有重要影响。
- 第 6 章 详细阐述了“系统噪声温度”（System Noise Temperature）的计算，这是 Blake 方法中的一个关键改进，能够比传统的噪声系数法更精确地评估接收系统的噪声水平。
- 第 7 章 全面分析了“大气效应”，包括对流层和电离层的折射、衰减以及法拉第旋转等。
- 第 8 章 重点讲解了“方向图-传播因子”（Pattern-Propagation Factor），该因子综合了天线方向图、地/海面反射以及绕射等复杂传播效应。
- 第 10 章 作为全书的总结性部分之一，系统性地梳理和量化了雷达方程中涉及的所有损耗因子。作者将损耗分为两类：降低接收信号能量的损耗和增加所需信噪比的损耗，并对每一项进行了详细解释。
阅读对象¶
本书并非一本入门级教材。其严谨的数学推导、对理论细节的深入挖掘以及对常见错误的批判性分析，都表明它的主要阅读对象是：
- 雷达系统工程师与设计师：他们需要精确地进行雷达性能预测、系统设计和参数权衡。本书提供的详细模型和计算方法，如改进的“布莱克图表”（Blake Chart），是他们工作中不可或缺的工具。
- 雷达性能分析师与研究人员：他们需要对雷达方程的每一个组成部分都有深刻的理解，以便准确评估现有系统的性能或研究新的雷达技术。
- 高等院校相关专业的研究生和教师：对于已经掌握雷达基础知识，并希望深入研究雷达系统性能分析的学生和学者而言，本书提供了权威且全面的参考。
简而言之，本书适合所有需要进行精确、可复现的雷达距离性能计算的专业人士。
主要参考作用¶
本书的核心价值在于它为现代雷达的性能分析提供了一个全面、精确且与时俱进的理论与实践框架。
- 权威的计算指南：它提供了一套完整的、经过验证的雷达方程及其应用方法，旨在“最大限度地减少预测雷达距离性能时的误差” 。
- 现代雷达技术的延伸：本书成功地将经典雷达理论扩展到现代雷达系统，如相控阵雷达的时间和能量分配、分集技术对检测性能的改善等，填补了传统教材与现代技术之间的鸿沟。
- “避坑”手册：作者在前言和正文中反复强调并澄清了在雷达距离计算中常见的概念误区和计算陷阱 ，例如对噪声温度、带宽、各类损耗的错误处理，这对确保分析结果的准确性至关重要。
- 详尽的“损耗预算”：第 10 章对雷达系统中存在的数十种损耗进行了系统性的归纳和量化分析，为工程师提供了一个完整的“损耗预算”清单。这有助于将理论计算与实际测试结果之间的差距归因于具体的设计环节，而不是模糊的“现场损耗” 。
- 实用的分析工具：书中不仅有理论推导，还包含了大量图表、经验模型和计算工作表（如改进的 Blake Chart），为解决实际工程问题提供了直接的工具和数据支持。
综上所述，《雷达方程在现代雷达中的应用》不仅是对经典雷达理论的继承与发展，更是一部面向现代雷达系统设计与分析的、兼具理论深度与实践价值的权威参考著作。对于任何从事雷达系统定量分析的专业人士而言，这本书都是其书架上不可或缺的核心参考文献。