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連續發射電磁波的雷達稱為連續波 雷達。按發射信號的形式分,有非調製單頻或多頻連續波雷達和調頻連續波雷達。

1定義

發射連續波信號的雷達。信號是單一頻率的或多頻率的,或者頻率是經過調製的(頻率隨
連續波雷達

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時間按一定規律變化)。非調製(單一頻率)連續波雷達能對相當距離範圍內的具有任何速度的目標進行測速,而脈衝雷達只有採用相當複雜的技術才能具備這一性能。因此,連續波雷達容易區分活動目標,適合於檢測單一活動目標。連續波雷達的主要缺點是信號泄漏(發射信號及其雜訊直接漏入接收機)和背景干擾(近距離背景的反射)。

2介紹

單頻連續波雷達能對目標測速,但不能測距。多頻連續波雷達能測距,並且能夠分辨出固定目標和活動目標。調頻連續波雷達能測量目標的距離和速度,但只適用於單個目標。由於連續波雷達
連續波雷達

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的發射和接收系統兩者之間隔離比較困難,應用受到限制。連續波雷達主要用於多普勒導航、測速、測高、近炸引信、導彈制導、目標搜索跟蹤和識別、目標指示、戰場監視,以及隱身飛機的形體研究等方面。國外從60年代 開始裝備連續波雷達。到80年代,這種雷達基本上都採用固態電路和微處理機,具有多種工作方式、抗干擾能力、自檢能力和抗核輻射能力。例如,美國的AN/APN-231連續波多普勒導航雷達於1984年研製成功交付使用,裝備在EA-6A 電子路飛機上,與飛行姿態控制系統、大氣數據計算機、搜索雷達、電子戰系統及其他飛行儀錶結合,構成綜合航空電子系統。英國於1984年研製成功的連續波多普勒導航系列雷達,將微處理機技術應用於跟蹤控制器中,功能有很大提高,同時也提高了抑制波干擾能力和抗電子 偵察能力。美國的地面連續波雷達居世界領先地位,用於隱身飛機形體研究的HIREE雷達、RTVS炮兵跟蹤雷達、386 型地面監視雷達等,都是80年代較先進的連續波雷達。

3發展

1924年,英國最先使用調頻連續波雷達測量電離層高度,后又用作無線電高度表。第二次世界大戰期間,非調製連續波雷達用作炮彈的無線電引信,顯著提高了野戰炮和高射炮的命中率。50年代中期,功率為數十毫瓦的微波固態源代替了電真空器件,使得連續波雷達更加輕巧簡單。這種連續
連續波雷達

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波雷達主要用作機載多普勒導航儀、雷達速度表、交通管制雷達、鐵路管理雷達、港灣和碼頭監視船隻速度雷達、導彈和炮彈測速雷達等。信號泄漏問題也在一定程度上得到了解決,提高了接收機的靈敏度和可靠性,使非調製連續波雷達能夠用於遠程制導和超遠程監視系統。60年代后,多頻率的連續波雷達已用於導彈和衛星的距離測量。調頻連續波雷達還用於車輛的防碰撞和地下管道的檢測等方面。

4工作原理

非調製連續波雷達(圖1)的發射信號(單一載頻f0)通過發射天線輻射到空間。如果目標以徑向速度vr相對於雷達運動,從目標反射回來的信號會使載頻f0產生多普勒頻移fd=2vr/λ。式
連續波雷達

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λ為雷達波長,fd的正、負號由目標運動方向決定。反射信號由天線接收后與基準信號(f0)進行頻率差拍、放大,最後由指示器指示出多普勒信號。非調製連續波雷達的特點是:發射頻譜很窄,能減少無線電干擾,因而信號處理簡單,不存在速度模糊,但它不能測距。
連續波雷達
調頻連續波雷達(圖2)發射信號的頻率隨時間按三角形周期變化(圖3a)。當目標距離為R時,反射信號滯後於基準信號的時間T=2R/c。當頻差信號(圖3b)在轉向區域的影響忽略不
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計時,混頻器輸出端產生的頻差信號為
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式中fm為調製頻率;墹f為頻偏範圍;c為電磁波傳播速度;為頻率變化的速度。頻差信號經過放大、限幅、頻率計數,最後由指示器指示出距離。調頻連續波雷達的特點和問題是:
①可以有多種調製規律(如三角形、鋸齒波、正弦波、雜訊和雙重調頻或者是編碼調製)
②發射信號是寬頻帶信號,因而在雜訊中提取信號存在匹配濾波問題
③可以測
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量目標距離和速度
④正弦調頻雷達選擇合適的參數(使接收機選用調製頻率的高次諧波)能使系統具有抑制信號泄漏的能力
⑤測距誤差與多種因數有關,如發射信號的頻偏、信噪比、測頻設備的量化誤差、傳輸線和電路上引起的多餘路徑誤差、信號泄漏、多種反射引起的誤差和頻率調製中轉向區域引起的拍頻誤差。
兩個頻率的連續波雷達(圖4),其發射機產生兩個載頻(f1和f2=f1+墹f)信號。發射信號通過功率放大器放大后,由發射天線輻射到空間。在兩個載頻相差不大的情況下(即墹ff1),每一發射信號對應的回波信號的頻移近似相等。於是,兩個回波信號經過相應的混頻器得到各自的多普勒頻率信號電壓為
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兩個分量經過放大,然後由相位檢波器比較相位,得到相位差。最後,指示器指示距離。多個頻率連續
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波雷達的特點和存在的問題是:①既能檢測活動目標,也能檢測固定目標;②不模糊的最大距離R=c/(2墹f)(此時,墹ψ=2π);③為解決測距精度和距離模糊問題,需要發射三個以上的載頻信號。

5發展趨勢

①尋求合適的調製形式,採用雜訊調製或編碼調製,可使系統既
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能測距又具有抗干擾能力。
②抑制信號泄漏,除了選擇合適的調製形式外,還需要合理地選擇天線方向圖和合理配置接收、發射天線。在接收機中採用微波或中頻自動反饋迴路。
③提高接收機的靈敏度,在泄漏已抵消到很小的情況下,選用低雜訊放大器可以提高接收機靈敏度。
④採用集成電路使系統小型化。
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