雷达导论PART-III.5 脉冲雷达的工作机理 2020-04-22

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今天进入第11章-脉冲雷达的工作机理。看看脉冲体制的雷达是如何工作的。本章目录如下：

11. 脉冲雷达的运转机理

11.1脉冲发射的优点

11.2脉冲波形

11.2.1载波频率

11.2.2脉冲宽度

11.2.3脉内调制

11.2.4脉冲重复频率

11.3模糊图

11.4输出功率和发射能量

11.4.1峰值功率

11.4.2平均功率

11.5总结

11.6要记住的一些关系式

说到脉冲雷达，我们首先说说为什么使用脉冲雷达，哪些应用场合使用脉冲(PW)雷达，和它对立的是连续波(CW)雷达，我们来对比一下脉冲雷达和连续波雷达的优缺点。

脉冲雷达，顾名思义就是发射脉冲波的雷达。脉冲雷达发射短而有力的脉冲，并在静默期间接收回波信号。见下图，发射波的峰值很高，接收波的峰值很低，往往淹没在噪声中。

大家注意看图中的右下角。

图中的T就是脉冲重复周期PRT，其倒数就是脉冲重复频率。PRT一般是毫秒量级。

还有一个概念是脉冲宽度，顾名思义，就是每个脉冲的宽度。既可用时间表示，也可以用长度表示。如图11-7，用时间表示为τ，一般是微秒量级，单位取微秒，乘以光速就是距离L = 300τ(m)。

PRF的选择至关重要，因为它决定了雷达观测到的距离和多普勒频率是否模糊，以及在何种程度上模糊。距离模糊产生的原因如下。雷达无法直接判断某一特定回波属于哪个发射脉冲。如果PRI相对于目标距离足够长，一个脉冲的所有回波都能在发送下一个脉冲之前被接收到，但是如果PRI比目标距离短，一个回波就可能属于任何一个之前的脉冲数。因此，雷达观测到的距离可能是模糊的。如下图所示。速度模糊的原因也类似。

看不懂也没关系，关于模糊的问题在第六大篇会单独讲解，这里先把概念引出。

还有调制的问题，分为脉内调制和脉间调制。脉内调制大部分采用线性调频FM。脉冲雷达调制是为了增加分辨力，连续被调制是为了能测距，原理后面的章节很快会介绍到。

最后还有就是峰值功率和平均功率的关系，很简单的，看下图就行。

好了，本章的扩展阅读和问题如下：

1. 雷达重频为500Hz。它的(a)最大不模糊距离和(b)最大不模糊多普勒频率是多少？

答：(a) c*(1/500Hz)/2=300km，除以2是因为雷达波是往返的

(b) 500Hz/2=250Hz，除以2是因为奈奎斯特采样定理

2. 持续时间为100ns的脉冲的长度是多少?

答：这个就是电磁波在100ns内走的距离。光速乘时间可计算得30m。

3.需要多少脉冲持续时间才能获得1米的距离分辨率?

答：没有使用脉冲压缩的情况下，2*1m/c=6.67ns

4. 雷达的PRF为500Hz，脉冲持续时间为10us，峰值传输功率为10kW。(a)占空比(b)平均功率(c)单个脉冲的能量是多少?

答：（a）10e-6 * 500 = 0.5%

(b)10000W*0.5% = 50W

(c)10kW*10us=0.1J

5. 雷达发出持续时间为20 us的脉冲。忽略接收机恢复时间的影响，目标可被检测到的最小距离是多少?

答：没有使用脉冲压缩的情况下，最小距离为c*t/2=3000m。

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