雷达系统的处理过程
如上图所示,雷达发射机产生信号,放大后通过天线以电磁波的形式辐射出去,遇到目标反射的回波由天线接收,放大并处理后由显示屏幕显示出目标的距离和方向等信息。
距离的探测
由于电磁波的速度恒定为c=3*10^8m/s,那么若能测量出接收目标回波时刻相对于发射时刻的时间差t,那么就可以通过R=ct/2来计算目标距离。
脉冲宽度(Pulse width)
对于单站脉冲体制的雷达,由于在发射信号时并不接收目标回波,因此存在一定测距的盲区,也就是雷达有最小探测距离。
距离盲区与发射的脉冲宽度相关,对于脉冲宽度1us对应150m的距离盲区,对于稍大脉宽的信号将有太大的距离盲区,例如100us的脉宽就有15km距离盲区。当然,采用收发分置或者连续波雷达将会解决距离盲区的问题,但会带来例如隔离等其他问题。
脉冲重复频率(PRF)
PRF是脉冲重复间隔(PRT)的倒数,PRT=1/PRF。它将直接影响最大不模糊距离,也就是目标的回波在当前PRF即可返回。如果目标的雷达回波信号在下一个或下几个脉冲回波中才回来,那么就存在距离模糊。
我们可以通过参差PRF来解决,根据回波在不同PRF脉冲中位置的不稳定性来解模糊。
当然,对于相控阵雷达,通过灵活的波束指向控制以不接收先前脉冲的回波也可以解决距离模糊的问题。
占空比
如上图,占空比是脉冲宽度与脉冲重复间隔(周期)的比值,等于脉冲发射的平均功率与脉冲峰值功率的比值。
距离分辨力
我们知道距离分辨力是与发射信号的带宽有关。而实际的距离分辨力很复杂,为了全面考虑距离自相关函数主峰、旁瓣对分辨能力的影响,Woodward定义了一个反映分辨特性的参数:时延分辨常数,它与信号的有效带宽成反比。
时延分辨常数是将相应主峰、旁瓣或类似噪声基地的全部能量计算在一起,除以主峰最高点功率所得的时间宽度。时延分辨常数越小,距离自相关函数的主峰窄、旁瓣或基底小,对分辨目标是有力的。
对于单载频矩形脉冲而言,时延分辨常数为2/3的时宽,时宽有效带宽积为1.5,是常数。
测距精度
首先要知道测距精度和距离分辨力是不同的概念。我们知道通过测量雷达回波的时延来测量目标的距离,但是系统对于时延的测量会有误差,这个误差的大小就是精度问题。
距离分辨率是雷达能区分二个目标的最小距离,二个目标相距小于它,雷达就认为是一个目标了。而测距精度则表示对某一个目标距离测量的精确性问题,它与信噪比和信号均方根带宽有关。
脉冲压缩技术
脉冲压缩技术在之前的发文中有详细介绍,这里不展开了,具体原理和效果且看下图以及相关阅读。
部分图片来源:http://www.radartutorial.eu
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