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雷達(dá)系統(tǒng)的探測(cè)和分辨能力

 taotao_2016 2023-09-25
雷達(dá)的角分辨率是指雷達(dá)能夠分辨和區(qū)分同一距離上兩個(gè)大小相等的目標(biāo)的最小距離。當(dāng)兩個(gè)目標(biāo)間的距離大于雷達(dá)天線的半功率波束寬度時(shí),雷達(dá)更容易分辨它們。然而,即使兩個(gè)目標(biāo)在波束寬度內(nèi),只要它們的雷達(dá)信號(hào)特性(例如多普勒頻率)不同,先進(jìn)的雷達(dá)系統(tǒng)也能夠區(qū)分它們。
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距離分辨率



簡(jiǎn)單脈沖調(diào)制的雷達(dá)分辨率取決于脈沖寬度:
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對(duì)于使用脈內(nèi)調(diào)制的雷達(dá),距離分辨率則取決于壓縮脈沖的脈沖持續(xù)時(shí)間。脈沖壓縮比(PCR)取決于信號(hào)帶寬BWtx,即距離分辨率取決于帶寬。
在脈內(nèi)調(diào)制雷達(dá)系統(tǒng)中,通過(guò)在發(fā)射的脈沖內(nèi)加入調(diào)制信息來(lái)提高距離分辨率。在接收端,通過(guò)壓縮這些調(diào)制脈沖來(lái)提取目標(biāo)信息。脈沖壓縮技術(shù)可以將較長(zhǎng)的發(fā)射脈沖轉(zhuǎn)換為較短的接收脈沖,從而提高距離分辨率。
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信號(hào)帶寬(BWtx)是影響距離分辨率的關(guān)鍵參數(shù)。帶寬越大,雷達(dá)的距離分辨率越高。距離分辨率與信號(hào)帶寬之間的關(guān)系可以用以下公式表示:
距離分辨率 = c / (2 * BWtx),其中c表示光速,BWtx表示信號(hào)帶寬。
因此,通過(guò)增加信號(hào)帶寬,可以實(shí)現(xiàn)更高的距離分辨率。然而,增加帶寬可能會(huì)導(dǎo)致其他問(wèn)題,如功率限制和干擾影響。因此在設(shè)計(jì)雷達(dá)系統(tǒng)時(shí),需要在距離分辨率和其他性能參數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡。


角分辨率



雷達(dá)的角分辨率是雷達(dá)能夠區(qū)分兩個(gè)在同一距離單元且大小相等的目標(biāo)的最小距離。當(dāng)兩個(gè)目標(biāo)之間的間距大于天線半功率波束寬度時(shí),分離這兩個(gè)目標(biāo)會(huì)更容易。然而,復(fù)雜的雷達(dá)仍然可以在波束寬度內(nèi)區(qū)分兩個(gè)目標(biāo),前提是有其他的雷達(dá)特征不同(例如多普勒頻率)。
雷達(dá)的角分辨率主要取決于天線的波束寬度和目標(biāo)的距離。天線的波束寬度越小,理論上雷達(dá)的角分辨率就越高。
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另外,目標(biāo)距離雷達(dá)越遠(yuǎn),實(shí)際的角分辨率也越低。這是因?yàn)槔走_(dá)波束在遠(yuǎn)離雷達(dá)的位置會(huì)變得寬廣,從而使得同一角度對(duì)應(yīng)的地面距離增大。因此,遠(yuǎn)離雷達(dá)的目標(biāo)需要有更大的間距才能被雷達(dá)區(qū)分開(kāi)。
雷達(dá)的角分辨率對(duì)于許多應(yīng)用都非常重要,如空中交通控制、天氣預(yù)報(bào)和軍事目標(biāo)探測(cè)等。

體目標(biāo)

當(dāng)分辨單元充滿了一團(tuán)箔條、云或雨滴時(shí),被稱為體目標(biāo)。體目標(biāo)的大小 V 計(jì)算如下:
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天氣雷達(dá)方程和常規(guī)雷達(dá)方程(用于點(diǎn)目標(biāo))有所不同。常規(guī)的雷達(dá)方程包含一個(gè)四次方根的項(xiàng),考慮了目標(biāo)大小和距離對(duì)雷達(dá)反射信號(hào)的影響。然而,在天氣雷達(dá)方程中,該項(xiàng)被替換為平方根,以反映體目標(biāo)的特性。

這也是為什么天氣雷達(dá)對(duì)于追蹤雷暴、降雨等氣象現(xiàn)象更有效。因?yàn)檫@些現(xiàn)象通常涉及大量的散射粒子,通過(guò)量化這些粒子的散射信號(hào),從而測(cè)量和預(yù)測(cè)天氣情況。

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