【雷达】脉冲体制雷达基础知识

雷达通常有两种基本类型：连续波（CW）雷达和脉冲雷达。
连续波雷达发射连续波，并且发射的同时可以接收反射回来的的回波信号，即收发可以同时进行。
脉冲雷达间歇式发射脉冲周期信号，并且在发射的间隔接收发射的回波信号，即收发间隔进行。

1.脉冲雷达的的优点

雷达在工作过程中，发射信号泄露会对接收机造成干扰，情况主要有两种：

• 一种是大信号干扰使得接收机压缩增益或出现饱和，甚至造成接收机阻塞，通常可以通过将收发天线进行物理隔离来解决；
• 另一种是发射信号的边带噪声将微弱的回波信号淹没，对接收机的目标检测造成影响。

直接的信号泄露通常可以采用收发天线隔离和频率分离相结合的方法得到解决。在多普勒导航器中。多普勒频移可以提供足够的频率间隔，以保证发射信号不对接收机造成干扰。

对于机载雷达，每个发射机不可避免的都会产生噪声，并且调制到发射机的输出，产生调制的边带噪声，覆盖了发射频率左右很宽的频带。尽管这些边带噪声的功率极小，但是仍然比来自目标的回波信号强很多个数量级。

为了防止发射机边带噪声干扰接收信号，必须将接收机与发射机隔离，采用独立的发射机合接收机，并且发射机与接收机采用各自独立的天线，从而实现发射机和接收机的隔离。地面和舰载连续波雷达就是如此。

但是机载雷达因为空间受限，通常收发要公用一副天线。因此，发射机输出的边带噪声不可避免得通过天线进入接收机。脉冲体制雷达则可以有效的避免出现发射机干扰接收机的问题。

2.脉冲波形参数

如果雷达采用脉冲体制，收发不同时，则发射信号的泄露不再是一个问题。

脉冲工作模式的另一个优点是可以简化测量。如果脉冲间隔足够宽，通过测量发射脉冲与接收到该脉冲的回波脉冲之间的时间差，即可精确地测出目标的距离。

载波频率

载波频率通常不是常数，而是为了满足专门的系统或操作需要以不同的方式变化的。从一个脉冲到下一个脉冲，载波频率可能增大或缩小。在一个脉冲内部，载波频率也可能随机地或者按照专门方式改变，这被称作脉内调制。

脉冲宽度

脉冲宽度是指脉冲持续的时间，根据雷达的不同用途，脉冲宽度可以从微妙级到几千毫秒。

当雷达用未经调制的脉冲去分辨两个被检测目标，两个目标的距离间隔必须满足条件：

• 发射脉冲下降沿离开较近距离目标的时间，要先于来自较远距离目标回波脉冲的上升沿到达较近距离目标的时间。

脉内调制

对脉冲进行频率或相位调制，并通过采用脉冲压缩计数有效解决信号脉宽对距离分辨率的限制。

脉冲重复频率

脉冲重复频率（PRF）是雷达脉冲发射的速度，即雷达每秒发射脉冲的个数，机载雷达的PRF可以从几百Hz到几百kHz，并且在雷达工作过程中可以改变。

另一种测量PRF的方法是测量它的倒数，即一个脉冲的起始沿到下一个脉冲的起始沿之间的周期，称之为脉冲重复间隔（PRI），有时候也叫脉冲周期。例如：PRF=100Hz，那么PRI=1/100=0.01s。

PRF的选择很重要，这是因为，它决定了雷达是否会产生距离模糊和多普勒频率模糊，以及模糊的程度。上图说明当雷达不能直接确定回波脉冲与哪个发射脉冲相对应时，就会出现距离模糊。

3.输出功率和发射能量

在讨论脉冲发射对输出功率和发射能量的影响之前，先看看功率和能量的关系，简单的来说，功率是单位时间内能量的多少，能量是功率在时间说时间上的积分，科大脉冲发射的能量等于输出功率乘以发射脉冲持续的时长。

一般来说，对于脉冲雷达输出功率，有两种不同的测量方法可得到两种不同功率：峰值功率和平均功率。

峰值功率

只单个脉冲的功率。也就是说如果脉冲为方波，那么每一个脉冲的功率值从其上升沿到下降沿是一个常数，即当发射机打开或者发射时，其峰值功率就是输出功率。

峰值功率和脉冲宽度决定了发射脉冲传输的能量大小。如果脉冲是方波。每一个脉冲能量就等于其峰值功率乘以脉冲宽度。

平均功率

雷达的平均发射功率，是指在一个PRI内发射脉冲功率的平均值。如果雷达脉冲是方波，平均功率等于其峰值功率乘以脉冲宽度与PRI的比值。

雷达平均输出功率之所以重要，是因为它决定雷达潜在的可探测距离。在给定的周期内，雷达发射的总能量等于平均功率乘以脉冲周期。

为了使探测距离最大化，可以通过三种途径提高平均功率：

• 提高PRF
• 加大脉冲宽度
• 增加峰值功率

平均功率还关系到其他一些因素，他一发射机频率一起，决定了发射机发热损耗所必须消散的能量，反过来说，这也决定了所需的冷却量。因此，平均功率越高，发射机就会越大，越热。