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“多普勒效应”和脉冲多普勒(PD)雷达

在杂波背景中,如果目标与杂波的径向速度不同,可以通过脉冲多普勒(PD)雷达对其进行检测。

根据IEEE的定义,多普勒雷达是指利用多普勒效应,对目标相对于雷达的径向速度分量进行测定,或对具有特定径向速度的目标径向提取的雷达,如果该雷达发射的是脉冲信号,则称为脉冲多普勒雷达。其基本思想是利用多普勒效应在杂波环境中提取出较小的运动目标。

多普勒效应

雷达和目标之间存在相对运动,信号波形会被压缩或展宽,雷达的反射回波会产生频率偏移,偏移跟散射体与雷达的相对径向速度成正比,这就是多普勒效应。

多普勒频移的幅度是通过信号的相位进行计算的,因此要求脉冲多普勒是相参雷达,从而可以保留相位信息。测量出多普勒频移,可通过下面的公式计算目标的径向速度,再根据目标和雷达视线之间的夹角求解目标速度。

脉冲重复频率

Pulse Repetition Frequency, PRF

雷达每秒钟发射的脉冲数被称为PRF,脉冲重复间隔PRI=1/PRF,如果目标回波都在一个PRI内到达,那么是没有距离模糊的问题的。

可是当脉冲发射密集,也就是高PRF,那么目标回波不会在一个周期内回来,可能会在第N个脉冲内才回来,这样就不能判断该回波的距离了。

低重频雷达

该模式具有距离不模糊的特性,但是多普勒频率可能是重频的很多倍,因此速度往往是模糊的,目标回波和杂波都会折叠刀参考多普勒频率与第一盲速的区域,而采用多普勒梳状滤波器可以在杂波中尽可能的保留目标信息。这类雷达的多普勒模糊程度往往非常严重,并且解决起来较困难,难以区分地面移动目标和空中运动目标。

低重频雷达为了增大平均功率,需要增加脉冲宽度,为了满足距离精度要求,则应采用较大的脉冲压缩比。

高重频雷达

PRF的增加使得发射机的平均发射功率得以更大限度的利用,这增强了目标的检测能力。对于高重频雷达,距离高度模糊,所有距离上的副瓣杂波都折叠刀雷达发射信号的周期内对应的距离间隔内,因此只能在频域抑制副瓣杂波。

对于距离模糊,可以通过改变雷达重频或频率调制波形来实现解距离模糊,但是重频的改变会导致无杂波区探测距离的降低。

中重频雷达

该模式的信号处理方式跟低重频模式极为相似,但也有一些不同,多普勒滤波器通带要设计的非常窄,以滤除因多普勒模糊导致的过量副瓣杂波,并且还需要解决距离模糊和多普勒模糊的额外措施。

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