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脉冲多普勒雷达

[拼音]:maichong duopule leida

[外文]:pulsed Doppler radar

应用多普勒效应并以频谱分离技术抑制各类背景杂波的脉冲雷达。机载脉冲多普勒雷达具有下视的功能,并能提高预警、空中格斗、对付低空突防目标和攻击地面目标的能力。脉冲多普勒雷达是截击机火力控制系统的重要组成部分。这种雷达除用于空中导航、机载火力控制、空中预警与指挥系统之外,还可用于导弹的主动式导引头和用于登月飞船中的着陆设备。

1842年奥地利物理学家C.多普勒发现波源和观测者的相对运动会使观测到的频率发生变化,这种现象称为多普勒效应。直到1938年人们才开始研究将这一效应用于无线电设备中。50年代研制成功用于空中导航的机载脉冲多普勒导航雷达和机载相参脉冲多普勒火控截击雷达。60年代以来,为了对付低空突防和提高战略防卫系统效能,研制了新型的空中警戒与指挥系统,采用脉冲多普勒体制的下视雷达,扩大了监视视野,可以发现数百公里以外的低空入侵目标,并能提供适时的空中情报。

基本原理

当机载雷达发射机以一特定频率发射高频能量脉冲时,在同一距离门内接收的不同径向速度目标回波有不同的多普勒频移。因此,脉冲多普勒雷达具有精确测速和速度分辨能力。发射的脉冲信号谱由载频f0和边频f0±nfr上的若干条离散谱线组成,fr是发射脉冲重复频率,n为整数。频谱的包络由发射脉冲形状决定。通常采用矩形脉冲,其频谱包络为sinx/x

接收站要从主波束杂波、垂线杂波和旁瓣杂波的杂波谱背景中分离出有用目标的谱线。接收机中设有多个并联的距离门,每一距离门对应一个距离单元和相应的一条距离通道。每一距离通道中有一个单边带滤波器,通过滤波器后的频谱再经过窄带滤波器组取出所需运动目标回波的一根谱线。这样脉冲多普勒雷达不仅有测量和分辨距离的能力,而且还具有测量和分辨速度的能力。

组成和体制

机载脉冲多普勒雷达主要由天线、发射机、接收机、伺服系统、数字信号处理机、雷达数据处理机和数据总线等组成。机载脉冲多普勒雷达通常采用相干体制,为了提高雷达在杂波谱中检测有用信号的能力,需要有极高的载频稳定度和频谱纯度,还要有极低的天线旁瓣和采取先进的数字信号处理技术。为了减少旁瓣杂波电平和减少主杂波在频域所占据的相对范围,脉冲多普勒雷达通常采用较高的重复频率。为了在全方位下视和上视方面都有较好的性能,雷达采用多种重复频率和多种发射信号形式。为了消除由于采用较高重复频率带来的测速、测距中的模糊问题(即多值性问题),还能发射多个不同重复频率的信号,在数据处理机中利用代数方法消除模糊。此外还可应用滤波理论在数据处理机中对目标坐标数据作进一步滤波或预测。

特点

现代机载脉冲多普勒雷达具有下列特点:

(1)采用可编程序信号处理机,以增大雷达信号的处理容量、速度和灵活性,提高设备的复用性,从而使雷达能在跟踪的同时进行搜索并能改变或增加雷达的工作状态,使雷达具有对付各种干扰的能力和超视距的识别目标的能力;

(2)采用可编程序栅控行波管,使雷达能工作在不同脉冲重复频率,具有自适应波形的能力,能根据不同的战术状态选用低、中或高三种脉冲重复频率的波形,并可获得各种工作状态的最佳性能;

(3)采用多普勒波束锐化技术获得高分辨率,在空对地应用中可提供高分辨率的地图测绘和高分辨率的局部放大测绘,在空对空敌情判断状态可分辨出密集编队的群目标。

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