雷达重要概念

雷达定义

雷达,是英文Radar的音译,源于radio detection and ranging的缩写,意思为“无线电探测和测距”,即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此,雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。

雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。

雷达工作原理

各种雷达的具体用途和结构不尽相同,但基本形式是一致的,包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线,处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

雷达所起的作用跟眼睛和耳朵相似,当然,它不再是大自然的杰作,同时,它的信息载体是无线电波。 事实上,不论是可见光或是无线电波,在本质上是同一种东西,都是电磁波,在真空中传播的速度都是光速C,差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向,处在此方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达天线接收此反射波,送至接收设备进行处理,提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离,距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

测量速度原理是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同,两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时,雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。测量目标方位原理是利用天线的尖锐方位波束,通过测量仰角靠窄的仰角波束,从而根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量距离原理是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差,因电磁波以光速传播,据此就能换算成雷达与目标的精确距离。

雷达类型

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。

常见描述雷达特征参数

时域参数

信号的时域参数一般包括脉冲宽度(PW)、脉冲到达时间(TOA)、脉冲重复间隔(PRI)及脉冲重复间隔的调制类型以及变化范围。

脉冲宽度:(Pulse Width)即脉冲的持续时间,是一个时间概念,当然也可以用物理长度表示,此时称为脉冲长度,脉冲长度等于脉宽乘以电磁波传播速度(光速)。假设脉内没有调制,脉冲长度决定了雷达的距离分辨力,因为两个目标若距离很近,两个回波几乎同时到达接收机,则无法在距离上分辨两个目标。因此对于非调制脉冲的雷达,目标间隔必须大于脉冲长度的一半。因此,脉冲长度越小,距离分辨力就越高,但是脉冲能量也会减小,不可能无下限。

脉冲到达时间:(Time of Arrival)用接收到脉冲的时刻减去发出脉冲的时刻,这两个时间的差值,就是脉冲到达时间。

脉冲重复间隔:(Pulse Repetition Interval)相邻脉冲到达时间的差值,和脉冲重复频率互为倒数关系。

脉冲重复频率: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。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。

频率参数

信号的频域参数一般包括信号的载频频率(CF)、频率带宽(BW),以及频率变化规律等。

载波:是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波,被调制后用来传送语音或其它信息。一般为正弦波。

载频频率:(Carrier Frequency)在信号传输的过程中,并不是将信号直接进行传输,而是将信号负载到一个固定频率的波上,这个过程称为加载,这样的一个固定频率。严格的讲,就是把一个较低的信号频率调制到一个相对较高的频率上去,这被低频调制的较高频率就叫载波频率,也叫基频。

频率带宽:一个信号所包含谐波的最高频率与最低频率之差,即该信号所拥有的频率范围,定义为该信号的带宽。

空域参数

空域参数主要指的是信号到达角度(DOA),包括俯仰角、方位角等。

到达角度:(Direction of Arrival)一般是波射线与某一方向(水平面或水平面法线)之间的夹角,称为到达角。

天线扫描参数

天线扫描主要影响脉冲幅度(PA)的变化,参数包括天线调制参数、天线扫描周期(ASP)及其扫描规律。

脉冲幅度:(Pulse Amplitude)脉冲波从底部到顶部之间的数值。

天线扫描周期:(Antenna Scan Period)天线扫描参数同样是表征雷达的一个重要参数,它通常包括天线扫描周期、天线扫描方式以及计划方式等。侦察接收机在准确了解辐射源的天线扫描参数后可引导干扰设备实施干扰。雷达工作状态通常分为搜索和跟踪状态。当雷达处于搜索工作状态时,天线波束在空域周期性间断地照射目标。当处于跟踪状态时,天线波束在空域对目标连续照射。PRI参数和天线扫描参数与脉内参数一起,将组成辐射源描述字(Emitter Discreption Word, EDW),作为对辐射源的全方位描述。

脉冲描述字

雷达信号分选通常在脉冲信号脉内分析完成后进行,在完成信号脉内分析后将形成脉冲描述字(Pulse Discreption Word,PDW):对所有脉冲以定长、定格及定位含义的数字形式的脉冲信号描述字。

脉冲描述字常表示为 PDW = {TOA,DOA,CF,PW,PA,PM}

信号分选

就是从来自侦察接收机前端的密集、交迭的脉冲流中分离出多个雷达的脉冲列,并选出有用信号的过程。

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