脉冲雷达的优势_脉冲雷达的波形参数

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脉冲雷达的优势_脉冲雷达的波形参数

时间:2021-02-04
一般情况下,雷达主要有两种:连续波(CW)雷达和脉冲雷达。连续波雷达发射连续波,并能同时接收反射回波信号,即能同时收发回波。脉冲雷达间歇地发射脉冲周期信号,并在发射间隔处接收反射回波信号,即是在收发间隔处进行。
一、脉冲雷达的优点
发送信号泄漏会给接收机造成干扰,其产生的原因主要有两种:一是大信号干扰使接收机压缩增益或出现饱和,甚至造成接收机阻塞,一般可采用物理隔离接收天线的方法来解决;二是发送信号的边带噪声会使接收机产生微弱的回波信号,从而影响目标检测。
通常可以通过收发天线隔离法和频率隔离法来解决直接的信号泄漏问题。对于多普勒导航器,多普勒频移会提供足够的频率间隔,以确保发送信号不会对接收机产生干扰。
对机载雷达而言,每一个发射机不可避免地会产生噪声,并将噪声调制到发射机的输出,产生调制的边带噪声,覆盖在发射频率很宽的范围内。虽然这类边带噪声的功率非常小,但仍比来自目标的回波信号强上许多个数量级。
为避免发射机边带噪声对接收信号的干扰,必须把接收机和发射机分开。该系统采用了独立的发射器和接收器,并分别采用了各自独立的天线,实现了发射器和接收器的隔离。这就是地面和舰载连续波雷达。
但由于空域有限,机载雷达收发通常共用一副天线,因此发射机输出的边带噪声不可避免地会通过天线传入接收机。采用脉冲体制雷达,可有效地避免发射机干扰接收机。
二是脉冲雷达波形参数。
若雷达采用脉冲系统,收发信号不一致时,发射信号的泄漏不再成为问题。另外一个优点是脉冲工作模式可以简化距离测量。若脉冲间隔足够宽,则可以通过测量发射脉冲和接收回波脉冲之间的时间间隔来精确测量目标的距离。
载频频率
载频通常不是常数,而是根据特殊系统或操作的要求,以不同的方式改变的。由一次脉冲到另一次,载波频率可以增加或减少。脉冲内部的载频也可以是随机的或以特定的方式变化的,这就是所谓的脉内调制。
脉宽。
脉宽是指脉冲的持续时间,根据雷达的用途不同,脉宽可以从微秒级到数千毫秒不等。
在雷达对两个被测目标进行非调制脉冲分辨时,两个目标的距离间隔必须能满足条件:即发射脉冲下降沿离近目标的距离距离,比来自远目标回波脉冲上升沿离近目标的距离,先下降后上升。
脉搏重复频率
脉冲重复频率是指雷达发出脉冲的速度,也就是雷达每秒发出脉冲的次数。航空雷达的射频频率可从几百赫兹到几百kHz不等,而且在雷达工作期间会发生变化。
测量脉冲重复频率的另一种方法是测量脉冲的倒数,即在一个脉冲开始时沿与下一个脉冲开始时沿之间的周期,称为脉冲重复间隔(PRI),有时也称为脉冲周期。举例来说,PRF是100Hz,那么PRI是1/100=0.01s,即10,000。
雷达射频的选择非常重要,因为它决定了雷达是否会产生距离模糊和多普勒频率模糊,以及模糊程度。这幅图显示了当雷达无法直接确定回波脉冲对应的是哪一个发射脉冲时,距离模糊的情况。
三、输出功率和发射能量。
本文首先研究了脉冲辐射对输出功率和发射能的影响,然后讨论了功率和能量的关系。简而言之,功率就是单位时间内的能量,能量就是时间内能量的累计。雷达脉冲发射能等于输出功率乘以发射持续时间。
一般而言,对于脉冲雷达输出功率,有两种测量方法,它们分别是峰值功率和平均功率。
最高功率。
若脉搏为方波,则每一脉搏的功率从其升降沿是一个常数,也就是说,当启动或发射发射机时,其峰值功率即为输出功率。用P表示峰值功率。具有单一传输路径峰值功率上限值的,例如波导。
发射脉冲的传输能量取决于峰值功率和脉冲宽度。若脉冲方波,每一脉冲量等于其峰值功率乘以脉宽。
平均功率
该雷达的平均发射功率,指的是单PRI内脉冲功率的平均值。若雷达脉冲为方波,则平均功率等于峰值功率乘以脉宽比;
举例来说,一个雷达的峰值功率是100kW,脉宽是1,在2000PRI范围内,平均功率是100=0.05kW或者50W。
脉冲宽度对周期的比是发射机占空比,它表示雷达工作期间发射持续时间的比例。例如,如果某一雷达的脉冲宽度是0.5,PRI值是100,那么占空比是0.5雷达的发射时间,也就是它的工作时间的5/1000,那么雷达发射机的占空比是0.5%。
雷达均能的重要性在于它能够确定雷达的潜在可探测距离。雷达发射总能量等于给定周期内平均功率乘以脉冲周期。
要达到最大探测距离,平均功率可从三个方面着手:增加PRF值、增大脉冲宽度和增加峰值功率。
其他因素也与平均功率有关。其和发射机的效率一起,决定了由于发射机热损失而需要消耗的能量,反过来,也决定了所需要的冷却容量。所以,平均功率越大,发射机的体积越大,温度越高。
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