毫米波雷達的工作原理及優缺點介紹

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毫米波雷達的工作原理及優缺點介紹

發表於 2018-04-24 11:10:18

　　毫米波雷達概念

　　所謂的毫米波是無線電波中的一段，我們把波長為1～10毫米的電磁波稱毫米波，它位於微波與遠紅外波相交疊的波長範圍，因而兼有兩種波譜的特點。毫米波的理論和技術分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發展。

　　所謂的毫米波雷達，就是指工作頻段在毫米波頻段的雷達，測距原理跟一般雷達一樣，也就是把無線電波（雷達波）發出去，然後接收回波，根據收發之間的時間差測得目標的位置數據。毫米波雷達就是這個無線電波的頻率是毫米波頻段。

　　毫米波雷達的特點

　　①在天線口徑相同的情況下，毫米波雷達有更窄的波束（一般為毫弧度量級），可提高雷達的角分辨能力和測角精度，並且有利於抗電子幹擾、雜波幹擾和多徑反射幹擾等。

　　②由於工作頻率高，可能得到大的信號帶寬（如吉赫量級）和都卜勒頻移，有利於提高距離和速度的測量精度和分辨能力並能分析目標特徵。

　　③天線口徑和元件、器件體積小，宜於飛機、衛星或飛彈載用。

　　毫米波雷達優缺點

　　優點：

　　與其他傳感器系統比較，毫米波雷達有如下優點：

　　（1）高解析度，小尺寸;由於天線和其他的微波元器件尺寸與頻率有關，因此毫米波雷達的天線和微波元器件可以較小，小的天線尺寸可獲得窄波束。

　　（2）幹擾，大氣衰減雖然限制了毫米波雷達的性能，但有助於減小許多雷達一起工作時的相互影響。

　　（3）與常常用來與毫米波雷達相比的紅外系統相比，毫米波雷達的一個優點是可以直接測量距離和速度信息。

　　缺點：

　　（1）與微波雷達相比，毫米波雷達的性能有所下降，原因如下：

　　發射機的功率低;

　　波導器件中的損耗大

　　（2）與天氣的關係很大，降雨時更為嚴重;

　　（3）在防空環境中，不可避免的會出現距離模糊和速度模糊;

　　（4）毫米波器件昂貴，不能大批量生產裝備

　　毫米波雷達測速方式

　　毫米波雷達測速和普通雷達一樣，有兩種方式，一個基於dopler原理，就是當發射的電磁波和被探測目標有相對移動、回波的頻率會和發射波的頻率不同。通過檢測這個頻率差可以測得目標相對於雷達的移動速度。但是這種方法無法探測切向速度，第二種方法就是通過跟蹤位置，進行微分得到速度。

　　毫米波雷達工作原理

　　毫米波測速雷達系統主要由高頻頭、預處理系統、終端系統和紅外啟動器等組成，其原理結構如圖1所示。

　　毫米波振蕩器產生毫米波（8mm）振蕩，設其頻率為f0，經隔離器加至環行器，再由天線定向輻射出去，並在空間以電磁波形式傳播，當此電磁波在空間遇到目標（彈丸）時反射回來。如果目標是運動的，則反射回來的電磁波頻率附加了一個與目標運動速度vr成正比的都卜勒頻率fd，使反向回波頻率變為f0±fd（目標臨近飛行取「+」，目標遠離飛行取「%」），此回波被天線接收下來，經環行器加至混頻器，在混頻器中與經環行器洩漏的信號（作為本振信號）f0進行混頻。混頻器為非線性元件，其輸出有多種和差頻率，如fd，f0±fd，2f0±fd，…，等，經前置放大器選頻得都卜勒信號（頻率為fd），再經長電纜（長50～100m）送至預處理系統的主放大器，主放大器附有自動增益控制與手動增益控制電路。手動增益用來調整放大器的總增益，自動增益控制用來增加放大器的動態範圍。

　　內彈道測試一般不使用自動增益控制。自動增益控制只適於測試外彈道，因為外彈道測試時，為了避開槍口火焰等的幹擾，應進行適當延遲才開始測試。

　　毫米波測速雷達系統主要由高頻頭、預處理系統、終端系統和紅外啟動器等組成，其原理結構如圖1所示。

　　毫米波振蕩器產生毫米波（8mm）振蕩，設其頻率為f0，經隔離器加至環行器，再由天線定向輻射出去，並在空間以電磁波形式傳播，當此電磁波在空間遇到目標（彈丸）時反射回來。如果目標是運動的，則反射回來的電磁波頻率附加了一個與目標運動速度vr成正比 的都卜勒頻率fd，使反向回波頻率變為f0±fd（目標臨近飛行取「+」 ，目標遠離飛行取「%」），此回波被天線接收下來，經環行器加至混頻器，在混頻器中與經環行器洩漏的信號（作為本振信號）f0進行混頻。混頻器為非線性元件，其輸出有多種和差頻率，如fd，f0±fd，2f0±fd，…，等，經前置放大器選頻得都卜勒信號（頻率為fd），再經長電纜（長50～100m）送至預處理系統的主放大器，主放大器附有自動增益控制與手動增益控制電路。手動增益用來調整放大器的總增益，自動增益控制用來增加放大器的動態範圍。

　　內彈道測試一般不使用自動增益控制。自動增益控制只適於測試外彈道，因為外彈道測試時，為了避開槍口火焰等的幹擾，應進行適當延遲才開始測試。

　　

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