【雷达系统导论】-雷达简介

先介绍一下主动雷达和被动雷达的区别

主动雷达：发射电磁波照射目标，通过目标散射回的电磁波提取目标信息

被动雷达：是静默的，不发射电磁波，只接收其它物体辐射的电磁波来检测环境。

1.雷达的功能

检测和定位反射物体。

小科普：“雷达”是英语“无线电检测和测距”的缩略语的音译。

2.雷达工作原理(本文所有雷达均针对主动雷达)

发射机产生电磁信号，由天线辐射到空中，发射的信号一部分被目标拦截并向许多方向再辐射。向后再辐射回到雷达的信号被雷达天线采集，并送到接收机。在接收机中，该信号被处理以检测目标的存在并且确定其位置。

3.雷达相比于其它传感器的优点

可以在远或近距离以及在光学和红外传感器不能穿透的条件下完成任务；

可以在黑暗、薄雾、浓雾、雨雪天气时工作；

测距精度高；

可以全天候工作；

4.目标的距离

对于窄脉冲信号，假设雷达信号到目标并返回的时间为T，则目标的距离为 $R=\frac{cT}{2}$ 。

5.最大不模糊距离

雷达将一个信号发射到空间之后，在下一个脉冲发射之前，必须有足够的时间使所有回波返回雷达，否则回波和发射脉冲就会配对错误导致时延测量错误，从而测距错误。

比如雷达发射脉冲a，间隔t后发射脉冲b，而a的回波信号为a1，如果发射脉冲a到接收到回波信号a1的时间间隔T>t，那么回波a1久会被系统判定为发射脉冲b的回波，从而时延被判为T-t，导致测距错误也叫测距模糊。

因此要想测距不模糊那么回波时延应该小于脉冲重复周期 $T_{p}$ ,所以雷达与目标的距离应该满足 $R\leqslant \frac{cT_{p}}{2}$ 将其最大值成为最大不模糊距离。

6.距离分辨力

两个目标可以被分开的最小距离：通俗来讲也就是同一个发射脉冲信号照射到相同角位置上多个目标之后的回波信号可以分开。

需要满足的条件为： $\Delta R\geqslant \frac{c\tau }{2}$ 其中 $\tau$ 为脉冲宽度。

对于压缩脉冲来说 $\tau =\frac{1}{B}$ 所以 $\Delta R\geqslant \frac{c }{2B}$ （压缩脉冲在后面详细介绍）

7.雷达波形

脉冲波形

常用参数：峰值功率、平均功率、脉宽、脉冲重复周期

占空因子为雷达辐射的总时间和雷达可以辐射的总时间之比即 脉宽/脉冲重复周期

采用窄脉冲实现原作用距离的一个重要局限性是要有高峰值功率，特别是在高频时，由于波导尺寸较小，高峰值功率雷达传输线会被电压击穿，因此峰值功率受到击穿限制，脉冲可能不会有足够的能量。

因此，对于远程雷达来说，需要很长的脉冲来获得足够的能量以检测远距离的小目标，但是长脉冲的距离分辨力很差，所以可以采用调频或调相来增大长脉冲的频谱宽度，从的得到短脉冲的距离分辨力。这叫做脉冲压缩（具体内容移步【雷达系统导论】-脉冲压缩）。

连续波波形

连续波必须在发射时接收，因此，连续波雷达利用由目标运动引起的多普勒频移在频域中将微弱回波信号与强发射信号和杂波信号分隔开，多频勒频移也可以测得目标的径向速度，提取多普勒频移的脉冲雷达有动目标显示（MTI）雷达和脉冲多普勒雷达两种，区别在于脉冲重复频率和占空比的值（多普勒雷达在后续文章介绍），简单的连续波雷达不可以测距，它可以通过对载波调频或者调相来获得距离，比如调频连续波雷达。

根据中频可以计算出目标的距离。

8.雷达框图

双工器允许采用一部天线以分时方式进行发射和接收，双工器通常是一部充气器件，当发射机工作时在接收机输入端产生短路（电弧放电），高功率流向天线而不流向接收机；接收时双工器将回波信号引向接收机而不到发射机。

中频放大器后面的第二检波器为晶体二极管，用于从载波中提取信号调制。中频放大器、第二检波器和视频放大器合在一起充当一个“包络检波器”

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