雷达的应用、配置以及基于散射参数的脉冲测量

2014-09-25 12:24:02来源: ednchina
当代社会对雷达的需求给雷达设计师及测试工程师带来了诸多挑战。为了满足不断涌现的各种新需求,可满足不同应用的多用途/功能/模式自适应雷达应运而生。先进的雷达系统必须具备更高的精确度,从而可以测量更窄的脉冲宽度,达到更高的分辨率,以便对脉内行为(包括一个脉冲压缩信号内的上升/下降边缘效应或波形)进行检测。为充分了解现代雷达的复杂设计,最好先回顾一下雷达系统和脉冲测量的基本原理。

本白皮书介绍了雷达系统的常见应用与类型,雷达系统的关键要素及典型测试参数,以及三种常用的基于散射参数的脉冲测量方法。

雷达方程式

雷达是无线电侦测及测距的简称,其基本原理如下:当电磁波按照已知的功率及频率向特定方向传播时,遇到目标后会发生反射,即部分电磁波信号被目标反射回来,而被反射回来的电磁波信号则可以通过接收设备进行测量。接收信号的功率(Pr)或雷达发射器与目标之间的距离(R)可以通过以下雷达方程式计算出来:

其中:

Pr = 接收信号的功率;

R = 雷达发射器与目标之间的距离;

Pt = 发射信号的功率;

G = 雷达天线增益;

σ = 目标的雷达截面;

Ae = 有效的天线孔径;

λ = 发射信号的波长。

除了测量距离,还能通过更改雷达系统参数来测量目标的其他信息,如速度和方向等。例如,采用高定向天线扫描某区域可以测量目标的方位角和高度,再通过这两个参数就可以确定目标的方向,而通过测量接收信号的频移则可以确定目标的速度。

基于用途的雷达分类

测量目标距离是多数雷达系统的基本功能之一。然而,雷达系统的技术水平,包括制造工艺、所用的信号、获取信息的范围及所获信息在各种应用中的用途等,已经有了显著进步。雷达广泛用于军事和民用领域,具体用途包括(图1):

图1:雷达用途广泛(由雷神公司提供)。
图1:雷达用途广泛(由雷神公司提供)。

· 监视(例如威胁识别、运动物体探测或近炸引信制造);

· 探测与跟踪(例如目标识别与追踪或海上救援);

· 导航(例如汽车防撞或空中交通管制);

· 高清成像(例如地形地貌测绘或着陆导航);

· 天气情况跟踪(例如暴风雨避险或风廓线数据获取)。

以下是一些使用不同类型信号的常见雷达系统(图2):

图2:雷达根据具体用途而采用相应的信号。
图2:雷达根据具体用途而采用相应的信号。

· CW(多普勒)雷达:这种雷达系统按照恒定的频率传输连续波信号。接收信号发生了多普勒频移,而多普勒频移可用于确定目标的速度。警方经常使用这种雷达系统对交通情况进行监控。

· FMCW雷达:这种雷达系统对CW信号进行调频,以生成定时基准。用户可以根据定时基准确定目标的距离及速度。基于CW的雷达(与脉冲雷达系统相比)有一个显著优势,即它们能够提供连续的探测结果。航空器通常会安装这种雷达系统,以便在着陆过程中准确测量高度。

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关键字:雷达系统  散射参数  脉冲测量  矢量网络分析仪

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2014/0925/article_9601.html
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