连续波雷达

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连续发射电磁波的雷达称为连续波 雷达。按发射信号的形式分,有非调制单频或多频连续波雷达和调频连续波雷达。

连续波雷达定义

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发射连续波信号的雷达。信号是单一频率的或多频率的,或者频率是经过调制的(频率随时间按一定规律变化)。非调制(单一频率)连续波雷达能对相当距离范围内的具有任何速度的目标进行测速,而脉冲雷达只有采用相当复杂的技术才能具备这一性能。因此,连续波雷达容易区分活动目标,适合于检测单一活动目标。连续波雷达的主要缺点是信号泄漏(发射信号及其噪声直接漏入接收机)和背景干扰(近距离背景的反射)。

连续波雷达介绍

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单频连续波雷达能对目标测速,但不能测距。多频连续波雷达能测距,并且能够分辨出固定目标和活动目标。调频连续波雷达能测量目标的距离和速度,但只适用于单个目标。由于连续波雷达
连续波雷达 连续波雷达
的发射和接收系统两者之间隔离比较困难,应用受到限制。连续波雷达主要用于多普勒导航、测速、测高、近炸引信、导弹制导、目标搜索跟踪和识别、目标指示、战场监视,以及隐身飞机的形体研究等方面。国外从60年代 开始装备连续波雷达。到80年代,这种雷达基本上都采用固态电路和微处理机,具有多种工作方式、抗干扰能力、自检能力和抗核辐射能力。例如,美国的AN/APN-231连续波多普勒导航雷达于1984年研制成功交付使用,装备在EA-6A 电子路飞机上,与飞行姿态控制系统、大气数据计算机、搜索雷达、电子战系统及其他飞行仪表结合,构成综合航空电子系统。英国于1984年研制成功的连续波多普勒导航系列雷达,将微处理机技术应用于跟踪控制器中,功能有很大提高,同时也提高了抑制波干扰能力和抗电子 侦察能力。美国的地面连续波雷达居世界领先地位,用于隐身飞机形体研究的HIREE雷达、RTVS炮兵跟踪雷达、386 型地面监视雷达等,都是80年代较先进的连续波雷达。

连续波雷达发展

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1924年,英国最先使用调频连续波雷达测量电离层高度,后又用作无线电高度表。第二次世界大战期间,非调制连续波雷达用作炮弹的无线电引信,显著提高了野战炮和高射炮的命中率。50年代中期,功率为数十毫瓦的微波固态源代替了电真空器件,使得连续波雷达更加轻巧简单。这种连续
连续波雷达 连续波雷达
波雷达主要用作机载多普勒导航仪、雷达速度表、交通管制雷达、铁路管理雷达、港湾和码头监视船只速度雷达、导弹和炮弹测速雷达等。信号泄漏问题也在一定程度上得到了解决,提高了接收机的灵敏度和可靠性,使非调制连续波雷达能够用于远程制导和超远程监视系统。60年代后,多频率的连续波雷达已用于导弹和卫星的距离测量。调频连续波雷达还用于车辆的防碰撞和地下管道的检测等方面。

连续波雷达工作原理

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非调制连续波雷达(图1)的发射信号(单一载频f0)通过发射天线辐射到空间。如果目标以径向速度vr相对于雷达运动,从目标反射回来的信号会使载频 f0产生多普勒频移fd=2vr/λ。式
连续波雷达 连续波雷达
λ为雷达波长,fd的正、负号由目标运动方向决定。反射信号由天线接收后与基准信号(f0)进行频率差拍、放大,最后由指示器指示出多普勒信号。非调制连续波雷达的特点是:发射频谱很窄,能减少无线电干扰,因而信号处理简单,不存在速度模糊,但它不能测距。
连续波雷达
调频连续波雷达(图2)发射信号的频率随时间按三角形周期变化(图3a)。当目标距离为R时,反射信号滞后于基准信号的时间T=2R/c。当频差信号(图3b)在转向区域的影响忽略不
连续波雷达 连续波雷达
计时,混频器输出端产生的频差信号为
连续波雷达
连续波雷达
式中fm为调制频率;墹f为频偏范围;c为电磁波传播速度;为频率变化的速度。频差信号经过放大、限幅、频率计数,最后由指示器指示出距离。调频连续波雷达的特点和问题是:
①可以有多种调制规律(如三角形、锯齿波、正弦波、噪声和双重调频或者是编码调制)
②发射信号是宽频带信号,因而在噪声中提取信号存在匹配滤波问题
③可以测
连续波雷达 连续波雷达
量目标距离和速度
④正弦调频雷达选择合适的参数(使接收机选用调制频率的高次谐波)能使系统具有抑制信号泄漏的能力
⑤测距误差与多种因数有关,如发射信号的频偏、信噪比、测频设备的量化误差、传输线和电路上引起的多余路径误差、信号泄漏、多种反射引起的误差和频率调制中转向区域引起的拍频误差。
两个频率的连续波雷达(图4),其发射机产生两个载频(f1和f2=f1+墹f)信号。发射信号通过功率放大器放大后,由发射天线辐射到空间。在两个载频相差不大的情况下(即墹ff1),每一发射信号对应的回波信号的频移近似相等。于是,两个回波信号经过相应的混频器得到各自的多普勒频率信号电压为
连续波雷达
连续波雷达 连续波雷达
两个分量经过放大,然后由相位检波器比较相位,得到相位差。最后,指示器指示距离。多个频率连续
连续波雷达 连续波雷达
波雷达的特点和存在的问题是:①既能检测活动目标,也能检测固定目标;②不模糊的最大距离R=c/(2墹f)(此时,墹ψ=2π);③为解决测距精度和距离模糊问题,需要发射三个以上的载频信号。

连续波雷达发展趋势

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①寻求合适的调制形式,采用噪声调制或编码调制,可使系统既
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能测距又具有抗干扰能力。
②抑制信号泄漏,除了选择合适的调制形式外,还需要合理地选择天线方向图和合理配置接收、发射天线。在接收机中采用微波或中频自动反馈回路。
③提高接收机的灵敏度,在泄漏已抵消到很小的情况下,选用低噪声放大器可以提高接收机灵敏度。
④采用集成电路使系统小型化。
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