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雷达原理1——绪论
概述
从科普梗概的角度来说,雷达是一项仿生发明,模仿蝙蝠探测的原理,发射电磁波,波与障碍物相作用产生回波并被接收,回波带有目标的信息,通过后期的处理,就能了解障碍物的相关信息。雷达(radar)的英文原意是“无线电探测与测距”,也简要地说明了雷达的任务:测量目标的距离、方位、速度、形状等信息。
1.1 雷达的组成
雷达主要由天线、发射机、接收机、信号处理机、显示器和伺服装置组成。
- 天线:将发射信号(电磁能)定向辐射到大气中,并接受回波信号
- 发射机:产生大功率射频脉冲(电磁波),经过收发开关传输给天线
- 接收机:放大接收到的微弱信号,检波后进行信号处理
- 信号处理机:对接收机检波后的视频信号进行目标检测、显示等雷达处理方法。
- 显示器:显示目标的位置形状等信息
- 伺服系统:控制天线波束在空间中定向扫描
1.2 雷达的基本测量
雷达要测量目标的位置、速度等信息,首先要知道如何描述目标的位置,也就是确定用坐标来表示目标。常用的坐标系统为极坐标系:如图所示,空间任一目标P的位置可以用斜距 R R R、方位角 α \alpha α、仰角确定 β \beta β——( R R R, α \alpha α, β \beta β)。
由此目标的水平距离D,方向角 α \alpha α,和高度H都能确定了:
- D = R c o s β D=Rcos\beta D=Rcosβ
- H = R c o s α H=Rcos\alpha H=Rcosα
- α = α \alpha=\alpha α=α
在确定了基本的位置参量后,就可以对目标的斜距、方位角和速度等参数进行测量了。
1.2.1 目标斜距的测量
雷达在发射电磁波后,电磁波遇到目标会反射一部分能量被接收机接收到,从发射脉冲到接受回拨,经过了一个延时 t r t_r t
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