雷達原理 雷達功能及原理概述

2021-10-02 08:18:37 字數 1891 閱讀 9398

本篇部落格簡單介紹單基地雷達的功能、結構及工作原理(流程、測距、測速)

radar(radio detection and ranging),意為「無線電探測和測距」

(1)發現目標

(2)目標定位和測速:定位可用測距和測角實現,測速可用都卜勒效應進行測距

(3)目標識別:對目標進行成像,提取特徵

(1)軍用

(2)民用

(3)研究用

發射機產生的電磁能,經收發開關傳給天線,天線將此能量以電磁波的形式定向輻射到大氣中。電磁波在大氣中以光速傳播(約3∗1

08m/

s3*10^8m/s

3∗108m

/s),若目標恰好位於定向天線的波束內,則它擷取部分能量並向各方向散射,其中部分散射的能量會朝向雷達接收方向。天線接收其中的一部分,經傳輸線和收發開關到達接收機。接收機將微弱訊號放大,進行訊號處理後獲取所需資訊,將結果送至終端顯示。

(1)測距原理

雷達工作時,雷達向空間發射一串週期高頻脈衝。設發射訊號後,接收該訊號回波的時延為tr,目標與天線的直線距離為r,電磁波傳播速度為c,那麼

2 r=

ctr2r=ctr

2r=ctr

r =c

tr/2

r=ctr/2

r=ctr/

2 可由此公式計算出目標與雷達的空間斜距。

(2)測距精度

距離解析度:δr=

cτ/2

δr=cτ/2

δr=cτ/

2 ,其中τ為雷達發射的單個脈衝的持續時間

解釋:假設兩物體與雷達天線處於同一直線,若小於等於δr則兩物體回波訊號在時域上會重疊,難以分辨。

實際上有更多因素影響雷達的距離解析度,比如接收機通頻帶

(3)測距範圍

設τ為發射脈衝時間寬度,t0為收發開關轉換,tr為脈衝的發射週期,則

注:雷達測速主要是利用電磁波的都卜勒效應。由於目標在移動,因此雷達的發射訊號與目標反射回波訊號的頻率不同。兩者的頻率差稱為都卜勒頻移,記作fd。我們可以通過fd計算出目標相對於雷達的速度。計算速度的公式為:

v r=

λfd2

v_r = \frac

vr​=2λ

fd​​

此外,也可以不用都卜勒效應測速。簡單的方法是根據雷達兩次探測到目標的位置算出這段時間內目標走過的距離,再用距離除以時間。

可以根據天線的方向性進行測角。(稱為振幅法)

原理:方向性天線在某一方向發射的訊號強度最大,將這一方向對準目標,反射回波的強度基本也是最大的,因此可以根據反射回波的強度進行測角。

另一種方法是相位法。使用這種方法時,雷達系統至少需要兩根接收天線。

原理

假設目標比較遠,那麼可以認為兩天線接收到的回波是平行的。我們知道兩天線之間的距離d,雷達波長λ。根據下面的原理圖和公式我們即可求出角度的正弦值 sinθ,進一步得到角度θ。

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