脉冲多普勒雷达

姓名:陈志法

学号:17020110031

【嵌牛导读】脉冲多普勒(PD)雷达是一种利用多普勒效应来探测运动目标的位置和相对运动速度的雷达。1842年,奥地利物理学家J·C·多普勒发现,当波源和观测者有相对运动时,观测者接受到的波的频率和波源发来的频率不同,这种现象被称为多普勒效应。波源和观测者相互接近时,接受到的频率升高; 两者相互离开时,则降低。多普勒雷达就是利用这种多普勒效应制造而成的一种脉冲雷达。

【嵌牛鼻子】脉冲多普勒雷达

【嵌牛正文】

一、PD雷达定义及特征:

PD雷达是通过脉冲发射并利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。

具有如下三点特征:

• 具有足够高的脉冲重复频率,以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊;

• 能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波,即频率滤波;

• 由于重复频率(PRF)很高,通常对所观测的目标产生距离模糊。

二、PD雷达分类:

PD雷达分类

三.三种PD雷达脉冲重复频率选择的比较

1、低PRF

①没有距离模糊,但有许多多普勒模糊(盲速)。

②在远距离由于地球的曲率没有杂波,因而可在无杂波情况下工作。

③旁瓣杂波并不像在高PRF脉冲多普勒系统中一样重要。

④在相同的性能下,要求的平均功率和天线孔径乘积比高PRF脉冲多普勒雷达小。

⑤通常比高PRF脉冲多普勒更简单。费用通常比同样性能的高PRF脉冲多普勒雷达少得多。

2、中PRF

①具有距离和多普勒模糊

②没有高PRF系统存在的无杂波区,因此,高速目标的检测性能不如高PRF系统。

③较小的距离模糊意味着天线旁瓣看见的杂波少,因此,与高PRF系统相比,可在更远距离检测低相对速度的目标。

④中PRF系统相当于用高速目标的检测能力换取低速目标的更好检测,因此,如果只有一个系统可用的话,战斗机或截击机应用雷达更愿意采用中PRF系统。

⑤与高PRF系统相比,可获得更好的距离精度和距离分辨力。

⑥为了减少旁瓣杂波,天线必须有低的旁瓣。

3、高PRF

①多普勒频移没有模糊,但有盲速,且存在许多距离模糊。

②在无杂波区可以检测远距离高速接近目标。

③低径向速度目标通常被距离上折叠起来的近距离旁瓣杂波淹没在多普勒频域区,检测效果差。

④与低PRF系统相比,高PRF导致更多的杂波通过天线旁路进入雷达,因而要求更大的改善因子。

⑤为了使旁瓣杂波最小,天线旁瓣必须低。

⑥同其他雷达相比,距离精度和距离上分辨多个目标的能力比其他雷达差。

四.PD雷达的基本组成

PD雷达基本组成

1、收发开关

  在PD雷达中,收发开关通常是诸如环形器等无源器件,可在发射和接收之间将天线有效地切换。由于铁氧体环形器隔离度的典型值为20-50dB,因此尚有相当大的能量耦合到接收机。

2、接收机保护器(R/P)

  接收机保护器是一个快速响应的大功率开关,可防止由收发开关泄露过来的大功率发射机输出信号损坏高灵敏度的接收机前端。为了使发射脉冲之后的门中的灵敏度降低到最小,接收机保护器必须有快速的恢复能力。

3、射频衰减器

  射频(RF)衰减器不仅可以抑制由R/P进入接收机的发射机泄露,而且控制进入接收机的输入信号电平。所接收到的信号电平始终低于饱和电平。比较典型的方法是,在搜索时采用杂波AGC,而在单目标跟踪时采用目标AGC,以防止假信号的产生而使性能将低。

4、杂波定位

  通常作为稳定本振一部分的压控振荡器(VOC)与主波束杂波差频后得到零频或直流。当杂波为直流时,就降低了对同相(I)和正交(Q)通道的幅度平衡和相位平衡的要求。这是因为不平衡所导致的镜像将落于直流的附近,可以很容易地将它和主波束杂波一起滤除。

5、发射脉冲抑制器

  接收机中频段提供的发射脉冲抑制器可进一步衰减发射机泄露,是一种波门选取器件。

6、信号处理

  通过正交混频,接收机的模拟输出信号下变频为基带信号。同相信号和正交信号经匹配滤波器滤波,由A/D变换为数字信号。A/D之后一般是延迟线杂波对消器和多普勒滤波器组,为的是用来抑制主波束杂波和进行相参积累。

  滤波器组通常采用FFT来实现或当滤波器较少时用离散傅里叶变换DFT来完成。合适的加权可用来降低滤波器的旁瓣。

  I/Q合成近似形成FFT输出的电压包络,也可以用检波后积累(PDI),即每个距离门-多普勒滤波器的输出在几个相参周期内线性相加。PDI的输出再于恒虚警(CFAR)处理形成的检测门限比较。

  在CFAR电路之后是离散的旁路抑制逻辑电路及距离模糊和速度模糊解算器。最后的检测输出被送往雷达显示器和计算机。

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