測量目標(biāo)距離仍然是大多數(shù)雷達(dá)系統(tǒng)的基本用途。然而,雷達(dá)系統(tǒng)在其組成方式、使用的信號、可捕獲的信息以及如何在不同的應(yīng)用中使用這些信息等方面都有了顯著的發(fā)展。
雷達(dá)廣泛應(yīng)用于軍事和民用領(lǐng)域,包括:
監(jiān)視(威脅識別、運(yùn)動檢測或接近引信)
探測和跟蹤(目標(biāo)識別和追蹤或海上救援)
導(dǎo)航(避免汽車碰撞或空中交通管制)
高分辨率成像(地形測繪或著陸制導(dǎo))
天氣跟蹤(風(fēng)暴預(yù)警或風(fēng)廓線)
按信號類型分類
下面列出了一些具有各種信號類型的常見雷達(dá)系統(tǒng):
連續(xù)波(多普勒)雷達(dá):連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)以恒定頻率發(fā)射連續(xù)波信號。接收信號存在多普勒頻移,可用于確定目標(biāo)速度。該雷達(dá)系統(tǒng)通常用于交通監(jiān)控。
FMCW雷達(dá):FMCW雷達(dá)系統(tǒng)對CW信號進(jìn)行調(diào)頻以產(chǎn)生定時(shí)基準(zhǔn)。有了這些信息,除了可以測速之外,還可以測距。連續(xù)波雷達(dá)的一個顯著優(yōu)勢是它們提供連續(xù)的結(jié)果(與脈沖雷達(dá)系統(tǒng)相比)。這種雷達(dá)系統(tǒng)常用于飛機(jī)在著陸過程中的精確測高。
脈沖雷達(dá):基本的(非相干)脈沖雷達(dá)系統(tǒng),通過測量發(fā)射和接收脈沖之間的時(shí)間差來確定目標(biāo)的距離和方向。由于相位在脈沖間是隨機(jī)的,所以系統(tǒng)是非相參的。遠(yuǎn)程空中監(jiān)視是這些雷達(dá)系統(tǒng)的常見的應(yīng)用場景。
多普勒脈沖雷達(dá):這是一種相參雷達(dá)系統(tǒng),在該系統(tǒng)中,根據(jù)接收脈沖間相位的變化可以獲得除目標(biāo)距離和方向之外的信息——目標(biāo)速度。通常采用高脈沖重復(fù)率(PRRs),這使得徑向速度測量更精確,但測距精度較低。利用多普勒脈沖雷達(dá)系統(tǒng)在抑制靜雜波的同時(shí)檢測運(yùn)動目標(biāo),這對氣象監(jiān)測應(yīng)用具有重要意義。
動目標(biāo)指示(MTI)雷達(dá):MTI雷達(dá)也使用多普勒頻率區(qū)分動目標(biāo)與靜止目標(biāo)和雜波。它的波形是一系列低PRR脈沖,從而避免距離模糊,但犧牲了速度精度。這些類型的雷達(dá)系統(tǒng)通常用于地面飛機(jī)搜索和監(jiān)視應(yīng)用。
脈沖壓縮雷達(dá):短脈沖寬度信號提供更好的距離分辨率,但作用距離有限。長脈沖寬度信號包含更多能量,提供更長的探測范圍,但犧牲了距離分辨率。脈沖壓縮結(jié)合了長脈沖寬度與功率相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)和短脈沖寬度的分辨率優(yōu)點(diǎn)。通過調(diào)制發(fā)送信號的頻率(例如線性調(diào)頻)或相位(例如使用巴克碼),長脈沖可以在接收機(jī)中壓縮相當(dāng)于調(diào)制信號帶寬倒數(shù)的量;許多天氣監(jiān)測系統(tǒng)已趨向于使用脈沖壓縮雷達(dá)。
按天線配置分類
單站雷達(dá):在單站雷達(dá)中,發(fā)射機(jī)和接收機(jī)通過時(shí)域復(fù)用的方式共用同一個天線。
雙基地雷達(dá):發(fā)射天線和接收天線分離(通常以較大的距離或偏移角)的雷達(dá)系統(tǒng)稱為雙基地雷達(dá)系統(tǒng)。雙基地雷達(dá)系統(tǒng)通常用于探測隱身目標(biāo),其中隱身技術(shù)有意避免將雷達(dá)信號反射到發(fā)射機(jī)方向。
電子掃描陣列(ESA):雷達(dá)系統(tǒng)可以使用天線陣列,可包含1000或10000個天線陣列。通過精確地控制每個天線陣元的相位和幅度,可以形成陣列的整體波束方向圖。這些相控陣天線是機(jī)械掃描天線的替代品,機(jī)械掃描天線通常更重,更容易發(fā)生故障。
此外,電機(jī)的單點(diǎn)故障會造成機(jī)械系統(tǒng)失效,而相控陣天線的一個或多個陣元發(fā)生故障時(shí),不會導(dǎo)致整個雷達(dá)系統(tǒng)失效。電子掃描陣列(ESA)雷達(dá)系統(tǒng)有兩種基本類型:無源ESA(PESA)和有源ESA(AESA)。
PESA:無源電子掃描陣列。通常,PESA雷達(dá)系統(tǒng)從一個信號源獲得信號,然后將其分成數(shù)百條路徑,并對其中一些進(jìn)行延遲和(或)衰減,直到每條路徑到達(dá)單個天線陣元。
AESA:有源電子掃描陣列。AESA雷達(dá)系統(tǒng)陣列的每個天線陣元都是獨(dú)立發(fā)射/接收模塊(TRM)。這提供了很大的靈活性,使AESA雷達(dá)系統(tǒng)能夠同時(shí)在多個頻率下工作,產(chǎn)生多個波束模式以實(shí)現(xiàn)不同的雷達(dá)功能。AESA雷達(dá)現(xiàn)在是最先進(jìn)的戰(zhàn)斗機(jī)基線。
影響雷達(dá)性能的要素
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