2、雷达概论.pdf

雷达概述 雷达描述 RADAR—radio detection and ranging 它以辐射电磁能量并检测反射体(目标)反射的回波的方式工作。 雷达通过天线接收的回波信号的特性提供了有关目标的信息。通 过测量辐射能量传播到目标并返回的时间可得到目标的距离。目 标的方位通过方向性天线(具有窄波束的天线)测量回波信号的到 达角来确定。 如果是动目标，雷达能推导出目标的轨迹或航迹，并能预测它未 来的位置。动目标的多普勒效应使接收的回波信号产生频移，因 而即使固定回波信号幅度比动目标回波信号幅度大多个数量级 时，雷达也可根据频移将希望检测的动目标(如飞机)和不希望的 固定目标(如地杂波和海杂波)区分开。 雷达描述 当雷达具有足够高的分辨力时，就能识别目标尺寸和形状的某些特性。雷 达可在距离上、角度上或这两方面都获得分辨力。 距离分辨力要求雷达具有 大的带宽，角度分辨力要求大的 电尺寸雷达天线。 在横向尺度上，雷达获得的分辨力通常不如其在距离上获得的分辨力高。 但是当目标的各个部分与雷达间存在相对运动时，可运用多普勒频率固有 的分辨力来分辨目标的横向尺寸。 通常认为SAR是通过在存储器中存储接收到的信号，从而产生大的“合成” 天线，但是用于成像(如地形成像)的合成孔径雷达在横向尺度上获得的分辨 力可解释为是由于利用了多普勒频率分辨力的结果。这两种观点(多普勒分 辨力和合成天线)是等效的。 用于目标成像的ISAR 的横向分辨力的来源途径也是基于多普勒频率分辨。 雷达描述 一般情况下，雷达是一种有源装置，它有自己的发射机而不像大多数光 学和红外传感器那样依赖于外界的辐射。任何气象条件下，雷达都能探 测或远或近的小目标，并精确测量它们的距离，这是雷达和其他传感器 相比具有的主要优势。 雷达原理已在几兆赫兹(高频或电磁频谱的高频端)到远在光谱区外(激光 9 雷达)的频率范围内得到应用。这范围内的频率比高达10 ：1。在如此宽 的频率范围内，为实现雷达功能而应用的具体技术差别巨大，但是基本 原理是相同的 。 最初，雷达是为了满足对空监视和武器控制的军事需求而研制的。军事 应用使雷达技术的开发得到大量的财政支持。但是雷达同时也被用于许 多重要的民用场合，如飞机、轮船、宇宙飞船的安全飞行；环境遥感， 特别是气象遥感及许多其他应用。 雷达基本组成 雷达系统的基本组成如图所示。 采用功率放大发射机和超外差接收机雷达的简化框图 雷达各主要部分可采用的先进技术 发射机 发射机是一个功率放大器 ，例如速调管、行波管、正交场放大器或固态 器件。 磁控管等构成的功率振荡器也能用做发射机，但与功率放大器相比，磁 控管的平均功率有限。而功率放大器(特别是速调管)不仅可产生大的平均 功率而且稳定度高(雷达性能的度量标准是平均功率，而不是峰值功率)。 基本波形在送往功率放大器之前是在低功率电平上产生的，因而容易得 到脉冲压缩和相参系统(如MTI雷达和脉冲多普勒雷达)所要求的特定波形。 尽管磁控管振荡器也能用于脉冲压缩雷达和MTI雷达，但是采用功率放 大器结构的雷达能获得更好的性能。 当雷达对简易性和机动性要求较高，而并不需要大的平均功率、好的 MTI性能或脉冲压缩时，雷达可采用磁控管振荡器 。 发射机 典型的地面对空监视雷达发射的平均功率可以是几千瓦。近程雷 达的平均功率可以是毫瓦数量级的。探测空间物体的雷达和高频 (HF)超视距雷达的平均功率可达兆瓦数量级。 雷达方程说明雷达的探测距离与发射功率的4次方根成正比。所 以，为了将探测距离提高1倍，发射功率要提高16倍。这意味着， 为提高雷达探测距离应使用的发射功率总量通常受到实际的和经 济的条件限制。