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量子雷達

作者：江濤
出版社：國防工業(yè)出版社出版時間：2017-12-01
開本： 16開 頁數(shù)： 226
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量子雷達 版權(quán)信息

量子雷達 內(nèi)容簡介

　　《量子雷達》從經(jīng)典電磁場與電磁場量子化入手，通過總結(jié)量子傳感中的基礎(chǔ)理論和方法，引入量子雷達探測的概念。全書以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)介紹量子雷達探測的核心機理、信號處理理論和探測體制。主要包括量子態(tài)大氣傳輸機理、量子雷達散射截面積、量子雷達信號檢測與估計理論；對實現(xiàn)量子雷達探測的幾種可能的系統(tǒng)構(gòu)成和工作體制進行分析比對；對量子雷達探測的應(yīng)用前景進行展望，提出了未來量子雷達探測在理論和實驗中面臨的挑戰(zhàn)。
　　《量子雷達》可以為從事雷達、通信、電子對抗等專業(yè)的科研和教學(xué)人員提供參考，也可以作為相關(guān)高校教師和學(xué)生的參考書。

量子雷達量子雷達 前言

　　作為一種具有重要戰(zhàn)略意義的軍事武器，雷達的首要任務(wù)是，通過提取目標回波的強度，判定目標的有無，解決目標的探測問題。隨著各種新型軍事目標的出現(xiàn)，特別是隱身技術(shù)的逐步成熟，使得目標回波能量越來越弱。為了滿足新型軍事威脅下目標探測的需求，雷達系統(tǒng)需要能夠完成對極微弱信號的有效接收和積累，從而實現(xiàn)對新型軍事威脅的有效探測。
　　但是，當雷達接收機的靈敏度不斷提高時，接收信號的功率水平達到量子級別，例如單光子探測，許多被經(jīng)典電磁場理論所忽視的物理現(xiàn)象逐步展現(xiàn)出來，例如對于經(jīng)典的宏觀接收信號，即信號的平均光子數(shù)Ⅳ>>1，由光子數(shù)漲落所引起噪聲，可以近似忽略，因此，在經(jīng)典理論下接收端噪聲主要由電子器件中的短電流導(dǎo)致的散粒噪聲（ShotNoise）構(gòu)成。但是當入射信號的平均光子數(shù)Ⅳ接近可以分辨的級別，甚N<1時，光子數(shù)漲落所引起的噪聲在接收機噪聲中所占的比例就大幅上升，若依然按照經(jīng)典理論進行雷達接收機設(shè)計，則回波的信噪比將受到標準量子極限的限制而無法進一步提高。此時若希望改善雷達的性能，則必須利用量子理論進行分析和系統(tǒng)設(shè)計，通過有效的量子操作提升雷達探測的性能，突破標準量子極限對雷達探測性能的限制。
　　基于上述的基本思想，將量子技術(shù)與傳感器技術(shù)相結(jié)合構(gòu)建量子傳感器，用于提升傳感器性能，逐步成為量子信息技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，量子傳感器旨在利用量子信息技術(shù)，突破傳統(tǒng)傳感器所具有的空間分辨極限。理論上證明，量子傳感器在特定的條件下，可以實現(xiàn)對1-100km距離范圍內(nèi)目標的探測和成像，理論上角度分辨力可以提升10倍，距離分辨力可以提高2倍。綜合考慮，可以將成像的三維分辨力提升200倍（距離一俯仰一方位）。
　　從廣義上來說，雷達屬于傳感器的范疇，雷達的首要用途是發(fā)現(xiàn)遠距離的感興趣目標，并提供有關(guān)目標位置、運動、尺寸和其他參數(shù)的信息。從這個角度上來看，量子傳感已經(jīng)矗立了量子雷達這個全新的研究領(lǐng)域，但并沒有將量子技術(shù)深入到雷達真正核心的技術(shù)領(lǐng)域，即實現(xiàn)目標的可靠探測。

量子雷達 目錄

第1章 概述
1．1 量子雷達探測的基本概念
1．1．1 量子雷達探測的定義
1．1．2 量子雷達探測的內(nèi)涵
1．1．3 量子雷達探測的技術(shù)優(yōu)勢
1．2 量子雷達探測的核心理論
1．2．1 量子態(tài)傳輸與散射理論
1．2．2 量子信號檢測與估計理論
1．2．3 量子目標散射截面積
1．3 量子雷達探測的起源與發(fā)展
1．3．1 量子信息是量子雷達探測的起源
1．3．2 從量子信息到量子傳感器
1．3．3 量子雷達與量子雷達探測
1．4 本書的構(gòu)成
參考文獻

第2章 從量子信息到量子雷達
2．1 引言
2．2 量子理論中的一些基本概念
2．3 從麥克斯韋方程看經(jīng)典理論與量子理論
2．3．1 經(jīng)典麥克斯韋方程
2．3．2 電磁場的量子化
2．4 從接收機噪聲看經(jīng)典理論與量子理論的差異
2．4．1 直接探測中噪聲的經(jīng)典論與量子論解釋
2．4．2 零差探測中噪聲的經(jīng)典論與量子論解釋
2．5 量子傳感的主要類型和基本理論
2．5．1 量子傳感器的分類依據(jù)和主要特性
2．5．2 量子傳感器角度分辨的原理與方法
2．6 量子傳感器與量子雷達探測
2．6．1 雷達目標探測中的信號檢測問題
2．6．2 量子傳感器成像中的信號檢測問題
2．6．3 信噪比是量子傳感與量子雷達探測的共同的核心
參考文獻

第3章 量子雷達的傳輸和散射
3．1 引言
3．2 大氣散射粒子的微觀特性和模型
3．2．1 散射的基本物理概念
3．2．2 大氣散射粒子的微觀物理特性
3．3 偏振量子態(tài)大氣傳輸散射的原理與特性
3．3．1 偏振態(tài)的描述與測量
3．3．2 偏振量子態(tài)的大氣散射特性分析
3．3．3 偏振量子態(tài)傳輸特性的仿真與實測分析
3．4 非經(jīng)典量子態(tài)大氣傳輸?shù)奶匦?
3．4．1 非經(jīng)典量子態(tài)傳輸?shù)拿枋?
3．4．2 非經(jīng)典量子態(tài)傳輸?shù)睦碚摵吞匦?
3．5 量子雷達散射截面積
3．5．1 量子雷達散射截面積的基本定義
3．5．2 基于單個光子入射的量子雷達散射截面積的仿真實驗
3．5．3 基于多個光子入射的量子雷達散射截面積的仿真實驗
參考文獻
……

第4章 量子雷達的檢測與估計
第5章 量子雷達發(fā)射機
第6章 量子雷達接收機
第7章 量子雷達新形態(tài)——量子照明

主要符號表
縮略語
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量子雷達 作者簡介

　　江濤，安徽合肥人。2010年獲中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)電磁場與微波技術(shù)專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位，就職于中國電子科技集團公司第十四研究所，長期從事新體制雷達技術(shù)研究，現(xiàn)任中國電子科技集團公司第十四研究所總體研究部部長助理、總體論證與仿真中心主任。先后入選江蘇省“333人才工程”、裝備發(fā)展部雷達探測領(lǐng)域?qū)＜規(guī)臁３袚傃b備部“探索一代”重大項目、國家軍口“973”和**科技委重點項目等研制任務(wù)，發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇。

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