雷达简单介绍
文章目錄
前言
一、什么是雷達？
二、常見雷達
三、相參體制雷達
3.1 頻率綜合器
3.2 發射機
3.3 收發開關或環形器
3.4 天線
3.5 接收機
3.6? 雷達信號處理流程
3.7 雷達終端
總結
前言
? ? ? ? 在進入一個領域之前，個人覺得對該領域的一些重要概念以及基本原理需要有一個清晰的了解。這篇文章主要從個人經驗半科普半專業化介紹雷達的簡單知識，希望雷達領域內外的人對其都能有一個簡單的認知，對于其中有歧義的觀點，也希望大家可以在評論區指點出來。
一、什么是雷達？
? ? ? ? 正如名字所示，傳統雷達是利用目標對電磁波的反射現象來發現目標并測定其位置的。隨著信號處理手段的發展，雷達的功能從簡單的靜止目標檢測，發展到運動目標的檢測，對應的雷達的功能從簡單的判斷目標有無、到測距、到測向、到測速、到跟蹤、到成像，雷達功能的豐富也大大拓寬了雷達的應用領域。
? ? ? ? 目標的檢測涉及概率統計方面的知識，測距利用信號的時延測定，測向根據波束合成理論，測速根據多普勒效應計算，跟蹤需要用到卡爾曼濾波器，高分辨成像是通過合成孔徑的方式實現。這里簡單介紹雷達中的測距原理：
? ? ? ?上圖是雷達進行目標探測的原理圖，所涉及的基礎理論為電磁波的傳播理論，電磁波傳播涉及到直射、反射、折射、散射、衍射等現象，而雷達領域一般只考慮電磁波直射以及遇到目標的反射現象，參照發射的電磁，通過接收目標反射信號的時延確定目標距離。
? ? ? ?為了更好的理解雷達的測距原理，可以通過一般測距所用的卷尺或米尺來理解。為了測量兩個目標之間的距離，一般將卷尺的零刻度線對準一個目標，然后朝著另一個目標拉直卷尺，直到另一個目標在拉直的卷尺刻度上，并把另一個目標所對應的刻度認為是兩個目標之間的距離。類似的，可以把雷達發射信號的時間作為卷尺的零刻度值，雷達接收的目標反射信號時延電磁波所走的距離認為是目標所在卷尺的刻度值，由于電磁波在雷達與目標之間進行往返傳播，所以雷達與目標距離為該刻度值的一半。
二、常見雷達
- 船用防撞雷達
? ? ? ? ? 可對海岸、護堤、島嶼、礁石、冰山、浮標、來往的船舶等的距離和方向進行測量。
- 氣象雷達
? ? ? ? 可以測定降水的強度、云雨中降水粒子的移動速度、三維立體空間中云雨區分布。
- 測速雷達
? ? ? ? ?可對網球、棒球、高爾夫球、雪橇、賽艇、賽車以及其他運動物體的速度進行測量
- ?安檢雷達
? ? ? ? ?可對人體成像，識別所帶危險物體。
三、相參體制雷達
? ? ? ?雷達工作過程：信號產生；通過發射機進行功率放大；經過收發開關或環形器到天線，發射時不接收，接收時不發射，時分復用；天線將大功率電磁信號輻射出去，然后接收目標反射回波，同時接收雜波（地雜波、氣象雜波等）、空間干擾等；接收機放大信號，并下變頻到中頻或基帶；信號處理機采集信號，進行恒虛警率檢測，并估計目標位置和徑向速度，送給數據處理顯示終端進行航跡處理和顯示。
3.1 頻率綜合器
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? ? ? ?為雷達系統提供各種定時信號和相參頻率信號：為發射機提供具有一定載頻和波形的射頻激勵信號；為接收機提供本振（LO）和正交相位檢波信號；為信號處理機提供采樣時鐘（接收信號處理機的觸發脈沖和波形控制命令）。是雷達系統實現接收與發射相參的關鍵。
3.2 發射機
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? ? ? ?雷達工作時必須發射功率足夠大的電磁波：發射機為雷達提供大功率射頻信號，經饋線和收發開關（或環形器）由天線輻射出去。發射功率值由雷達探測鏈路決定，具體由雷達方程計算所得。
3.3 收發開關或環形器
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? ? ? ? 發射功率大時用開關（插入損耗大），不太大時（如小于1KW）用環行器，接收機前端用限幅器避免發射機泄露造成接收機飽和。
3.4 天線
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? ? ? ?天線是一個導波和輻射波的換能器：發射時，天線把發射機送來的高頻電流變換成輻射波并將輻射能量集中到所要求方向的波束內；接收時，天線接收目標散射的電磁波，把它轉變為高頻電流經饋線輸送給接收機 。常見的天線有：拋物面反射器天線，八木天線，喇叭天線。
3.5 接收機
? ? ? ?在雜波、噪聲和各種干擾中放大所需回波信號，使輸出信號與干擾功率之比達到最大，并把所需信號放大到能把目標信息顯示給操作員，或放大到便于信號處理機檢測的電平。可分為超外差式、直接變頻接收機（又稱零拍接收機）等類型，其中超外差式雷達接收機具有靈敏度高、增益高、選擇性好和實用性廣等優點，在雷達系統中得到廣泛應用。
3.6? 雷達信號處理流程
? ? ? ? 對感興趣的目標信號進行檢測：提取出目標參數，包括距離、方位角、高低角、徑向速度等參數。
3.7 雷達終端
? ? ? ?目標參數的可視化，雷達系統控制端的可視化。
總結
? ? ? ?本文半科普半專業化介紹了雷達的基本原理以及一些基本概念，當然所介紹的知識也只是雷達領域的冰山一角，內容無法做到所有概念的全覆蓋，只是將自己認為重要的、框架性的內容進行簡單介紹，希望對想要入門雷達的能夠有所引導作用，如果有什么問題，也歡迎評論區留言，有空會及時回復的。轉載請附鏈接【楊（_> <_)】的博客_CSDN博客-信號處理,SAR,代碼實現領域博主
總結
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