经典雷达资料-第17章__脉冲多普勒(PD)雷达..doc

·PAGE 704· 雷 达 手 册 ·PAGE 703· 第17章 脉冲多普勒（PD）雷达 第17章 脉冲多普勒（PD）雷达 William H.Long David H.Mooney William A.Skillman 17.1 特性和应用 术语 在本章中，脉冲多普勒（PD）一词适用于下列雷达： （1）雷达采用相参发射和接收，即发射脉冲和接收机本振信号都与一个高稳定的自激振荡器信号同步； （2）雷达的PRF足够高，距离是模糊的； （3）雷达采用相参处理来抑制主瓣杂波，以提高目标的检测能力和辅助进行目标识别或分类。 应用 PD主要应用于那些需要在强杂波背景下检测动目标的雷达系统。表17.1列出了PD的典型应用[1]~[10]和要求。虽然PD的基本原理也可应用于地面雷达，但本章主要讨论PD在机载雷达中的应用。 表17.1 PD的典型应用和要求 雷达应用 要求 机载或空间监视 探测距离远；距离数据精确 机载截击或火控 中等探测距离；距离和速度数据精确 地面监视 中等探测距离；距离数据精确 战场监视（低速目标检测） 中等探测距离；距离和速度数据精确 导弹寻的头 可以不要真实的距离信息 地面武器控制 探测距离近；距离和速度数据精确 气象 距离和速度数据分辨力高 导弹告警 探测距离近；非常低的虚警率 脉冲重复频率 PD雷达通常可分为两大类，即中PRF和高PRF的PD雷达[11]。在中PRF的PD雷达[12]~[14]中，我们所关心的目标距离、杂波距离和速度通常都是模糊的。但在高PRF的PD雷达中[15]，只有距离是模糊的，而速度是不模糊的（或如后面所讨论的最多只有一阶速度模糊）。 在通常被称为动目标显示器（MTI）[16]的低PRF雷达中，人们所关心的距离是不模糊的，但速度通常是模糊的。尽管MTI雷达和PD雷达的工作原理是相同的，但通常并不把它也列入PD雷达。表17.2给出了MTI和PD雷达的比较。 表17.2 MTI雷达和PD雷达的比较 优 点 缺 点 MTI雷达 低PRF 1．根据距离可区分目标和杂波； 2．无距离模糊； 3．前端STC抑制了副瓣检测和降低对动态范围的要求。 1．由于多重盲速，多普勒能见度低； 2．对慢目标抑制能力低； 3．不能测量目标的径向速度。 PD雷达 中PRF 1．在目标的各个视角都有良好的性能； 2．有良好的慢速目标抑制能力； 3．可以测量目标的径向速度； 4．距离遮挡比高PRF时小。 1．有距离幻影； 2．副瓣杂波限制了雷达性能； 3．由于有距离重叠，导致稳定性要求高。 PD雷达 高PRF 1．在目标的某些视角上可以无副瓣杂波干扰； 2．惟一的多普勒盲区在零速； 3．有良好的慢速目标抑制能力； 4．可以测量目标的径向速度； 5．仅检测速度可提高探测距离。 1．副瓣杂波限制了雷达性能； 2．有距离遮挡； 3．有距离幻影； 4．由于有距离重叠，因此导致稳定性要求高。 脉冲多普勒频谱 PD雷达的发射频谱由位于载频f0和边带频率f0 ? i fR上的若干离散谱线组成。其中，fR为PRF；i为整数。频谱的包络由脉冲的形状决定。对常用的矩形脉冲而言，其频谱的包络是 (sinx)/x。 固定目标的接收频谱谱线有正比于雷达平台和目标之间视线或径向速度的多普勒频移。电磁波往返的多普勒频移为fd = (2VR/?)cos?0。式中，?为雷达波长；VR为雷达平台的速度；?0为速度矢量和目标视线之间的夹角。图17.1给出的是来自连续杂波（诸如地物回波或云雨杂波）和离散目标（诸如飞机、汽车、坦克等）回波的频谱。 图17.1 水平运动平台的杂波和目标频谱 图17.2给出了当雷达平台以速度VR水平移动时的无折叠频谱，即没有邻近脉冲重复频率谱线的频谱折叠。无杂波区是指那些不存在地物杂波的频谱区（中PRF通常不存在无杂波区）。宽度为4VR/?的副瓣杂波区包含由天线副瓣进入的地杂波功率，在某些区域其杂波功率可能低于噪声功率。位于f0+(2VR/?)cos?0的主波束区，包含天线主波束及由速度矢量测得的扫描角?0扫过地面所产生的强回波。当主波束照射到雨或箔条云时，也会产生强的雨或箔条杂波。此外，由于风的影响，其频谱在频域上会发生位移或展宽。 图17.2 无折叠频谱图（无杂波跟踪） 若雷达平台的垂直运动速度为零，则由雷达平台正下方几乎垂直处的地面所产生的高度线杂波落在零多普勒频移上。由主波束返回的离散目标回波的频谱位于fT = f0+(2VR/?)cos?0+ (2VT/?)cos?T 。式中，VT为目标速度；?T为雷达目标视线和目标速度矢量之间的夹角。图17.2的频谱成分随距离的变化而变化，以后还将讨论。 图17.3示出各种不同的杂波多普勒频率区。它们是天线方位和雷达与目标之间相对速度的函数，再次说明是对无折