感謝大家前來捧場，我是調(diào)皮哥，今天是【雷達(dá)課堂】的第2講。 1.距離測量 雷達(dá)以極高的脈沖功率發(fā)射無線電窄脈沖，該脈沖僅通過天線的方向性聚焦在一個方向上，并以光速在給定方向上傳播。 如果在這個方向上存在一個目標(biāo)（例如一架飛機(jī)），那么脈沖的一部分能量就散布在空間的各個方向上，只有一小部分也被反射回雷達(dá)，如下圖所示。雷達(dá)天線接收該能量，用于后續(xù)的雷達(dá)信號處理中評估所包含的目標(biāo)信息。
我們可以用一個簡易示波器測量目標(biāo)的距離，脈沖變化如下圖右下角所示。在示波器上我們可以設(shè)置一個與發(fā)射的脈沖同步移動的發(fā)光點。從發(fā)射機(jī)脈沖發(fā)射開始，發(fā)光點隨無線電波在示波上縮放移動。若天線接收到了回波脈沖，則示波器上也會顯示該脈沖，而示波器上顯示的兩個脈沖（零點處也有一個脈沖）之間的距離就是雷達(dá)與飛機(jī)之間的“距離量度”。
由于無線電波以光速傳播，因此目標(biāo)的距離可以通過發(fā)射信號的運行時間確定。 雷達(dá)探測到的目標(biāo)實際距離是雷達(dá)與被照射物體之間的直線距離，稱為傾斜距離。地面距離是雷達(dá)與目標(biāo)之間的水平距離，計算水平距離需要得到目標(biāo)的高程（相對于雷達(dá)地平面的高度）。 由于電磁波擊中目標(biāo)并發(fā)射回雷達(dá)接收端，因此電磁波單程的往返時間需要除以2，以獲得電磁波到達(dá)目標(biāo)所需的時間，如下所示：
上述過程是雷達(dá)最為基本、最簡單的目標(biāo)距離測量方式，但是在很多情況下我們只是基于這一基本原理，并不能夠只采用這種方式就能夠得到我們想要的目標(biāo)信息，以及性能指標(biāo)。 比如采用寬帶LFM信號進(jìn)行脈沖壓縮、采用FMCW模式的毫米波雷達(dá)等都不是單一地利用發(fā)射信號的“TOF”來實現(xiàn)目標(biāo)的距離估計。 2、方位測量 目標(biāo)的角度測量由天線的方向性決定。天線方向性，有時也稱為方向性增益，是天線將發(fā)射能量集中在某個特定方向上的能力。其中， 具有高方向性增益的天線被稱為定向天線。 通過測量回波時天線指向的方向，可以估計目標(biāo)相當(dāng)于雷達(dá)的方位角和仰角。另外，角度測量的精度取決于天線的方向性，它是天線尺寸的函數(shù)。
雷達(dá)天線陣元通常在非常高的頻率下工作，其原因是：
調(diào)皮哥筆記：
大多數(shù)時候我們都是采用相對方位角，如無人機(jī)監(jiān)測雷達(dá)、室內(nèi)人員檢測雷達(dá)、汽車?yán)走_(dá)等都是采用相對方位角。 大多數(shù)雷達(dá)系統(tǒng)的天線設(shè)計為在單向波瓣或波束上輻射能量，只需移動天線即可在方位上移動。如下圖所示，由于波束的形狀特點，隨著天線波束在目標(biāo)上移動，回波信號的幅度會發(fā)生變化，即波束中心照射到目標(biāo)時回波信號強度高，波束邊緣照射到目標(biāo)時，回波信號強度低。
在實際操作中，搜索雷達(dá)天線連續(xù)移動，波束指向目標(biāo)的方位由檢測電路或操作員目測的最大回波點來確定。武器控制和制導(dǎo)雷達(dá)系統(tǒng)定位到最大信號返回點，并通過手動或自動跟蹤電路保持在該位置。 為了精確測量目標(biāo)的方位角，我們需要確定真北方向，較舊的雷達(dá)系統(tǒng)必須使用指南針或借助已知的三角點進(jìn)行測量，而現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)可以在 GPS 衛(wèi)星的幫助下獨立確定真北方向。 伺服系統(tǒng)用于較舊的雷達(dá)天線和導(dǎo)彈發(fā)射器，并在同步扭矩發(fā)射器和同步扭矩接收器等設(shè)備的輔助下工作。在較新的雷達(dá)系統(tǒng)中，我們研發(fā)了一個方位角變化脈沖 (ACP) 系統(tǒng)， 在天線的每一次旋轉(zhuǎn)中，編碼器都會發(fā)送許多脈沖，然后這些脈沖會在示波器中進(jìn)行計數(shù)。 較新的雷達(dá)系統(tǒng)完全可以在沒有或有部分機(jī)械運動的情況下工作，這些雷達(dá)在方位和/或仰角（相控陣天線）中采用電子相位掃描，被稱為相控陣?yán)走_(dá)。
|
|
|
