微波与射频毫米波在雷达中应用.doc

微波射频与毫米波在雷达中的应用 1.雷达(radar)概念形成于20世纪初。雷达是英文radar的音译，为Radio Detection And Ranging的缩写，意为无线电检测和测距的电子设备。 雷达的基本任务是探测感兴趣的目标，测定有关目标的距离、方问、速度等状态参数。雷达主要由天线、发射机、接收机（包括信号处理机）和显示器等部分组成。 雷达发射机产生足够的电磁能量，经过收发转换开关传送给天线。天线将这些电磁能量辐射至大气中，集中在某一个很窄的方向上形成波束，向前传播。电磁波遇到波束内的目标后，将沿着各个方向产生反射，其中的一部分电磁能量反射回雷达的方向，被雷达天线获取。天线获取的能量经过收发转换开关送到接收机，形成雷达的回波信号。由于在传播过程中电磁波会随着传播距离而衰减，雷达回波信号非常微弱，几乎被噪声所淹没。接收机放大微弱的回波信号，经过信号处理机处理，提取出包含在回波中的信息，送到显示器，显示出目标的距离、方向、速度等。 为了测定目标的距离，雷达准确测量从电磁波发射时刻到接收到回波时刻的延迟时间，这个延迟时间是电磁波从发射机到目标，再由目标返回雷达接收机的传播时间。根据电磁波的传播速度，可以确定目标的距离为：S=CT/2 其中S：目标距离 T：电磁波从雷达到目标的往返传播时间 C：光速 雷达测定目标的方向是利用天线的方向性来实现的。通过机械和电气上的组合作用，雷达把天线的小事指向雷达要探测的方向，一旦发现目标，雷达读出些时天线小事的指向角，就是目标的方向角。两坐标雷达只能测定目标的方位角，三坐标雷达可以测定方位角和俯仰角。 测定目标的运动速度是雷达的一个重要功能，—雷达测速利用了物理学中的多普勒原理．当目标和雷达之间存在着相对位置运动时，目标回波的频率就会发生改变，频率的改变量称为多普勒频移，用于确定目标的相对径向速度，通常，具有测速能力的雷达，例如脉冲多普勒雷达，要比一般雷达复杂得多。 雷达的作用是测定目标和定位目标，测定和定位都需要直线传播的波，无线电波的波长越短，直线传播特性越强，微波就是波长很短的无线电波，因此微波在雷达领域有非常丰富的应用。 我国现用微波分波段代号： 波段代号 标称波长(cm) 频率波长(GHz) 波长范围(cm) L 22 1-2 30-15 S 10 2-4 15-7.5 C 5 4-8 7.5-3.75 X 3 8-12 3.75-2.5 Ku 2 12-18 2.5-1.67 K 1.25 18-27 1.67-1.11 Ka 0.8 27-40 1.11-0.75 U 0.6 40-60 0.75-0.5 V 0.4 60-80 0.5-0.375 W 0.3 80-100 0.375-0.3 其中： 厘米波的频率范围在3GHz—30GHz 主要用于雷达、卫星通讯，无线电导航。 雷达波段(radar frequency band) 是指雷达发射电波的频率范围。其度量单位是赫兹(Hz)或周/秒 (C／S)。大多数雷达工作在超短波及微波波段，其频率范围在30~300000MHz，相应波长为10m至1mm，包括甚高频(VHF)、特高频 (UHF)、超高频(SHF)、极高频(EHF)4个波段。 2.毫米波雷达 工作在毫米波段的雷达称为毫米波雷达。它具有天线波束窄、分辩率高、频带宽、抗干扰能力强等特点，同时它工作在目前隐身技术所能对抗的波段之外，因此它能探测隐身目标。毫米波雷达还具有能力，特别适用于防空、地面作战和灵巧武器，已获得了各国的调试重视。例如，美国的“爱国者”防空导弹已安装了毫米波雷达导引头，目前正在研制更先进的毫米波导引头；俄罗斯已拥有连续波输出功率为10千瓦的毫米波雷达；英、法等国家的一些防空系统也都将采用毫米波雷达。 与激光相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性。和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。由于毫米波的这些特点，加上在电子对抗中扩展频段是取得成功的重要手段。毫米波技术和应用得到了迅速的发展。毫米波雷达缺点是由于大气吸收较大，当需要大作用距离时所需的发射功率及天线增益都比微波系统高。