挑战:窄脉冲需要高瞬时功率,难以实现。
解决方案:线性调频(chirp)或相位编码,射长脉冲但通过信号处理压缩。
例如:脉宽oμs,压缩后等效ns,分辨率从k提升至o。
数字信号处理(os后)
高adc与fft:精确测量回波时间,抑制噪声。
现代军用雷达(如anapg):
测距精度可达±米(近距离目标)。
精度限制与改进
主要误差来源
时钟抖动:早期机械电子计时误差(μs级),后采用原子钟(ns级)。
大气折射:光受温湿度影响,需校正(尤其远程雷达)。
多路径干扰:低仰角时地面反射引入误差。
提高精度的方法
高稳定性振荡器(如铷原子钟)。
回波前沿检测(测量脉冲上升沿而非峰值)。
相干处理(多脉冲积累,提高信噪比)。
典型应用
|领域|示例|测距精度|
|军事火控雷达|美国anapg(f)|±米|
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|航空导航|无线电高度表(民航机)|<o米(o米内)|
|气象雷达|多普勒天气雷达(nexrad)|±o米(远程)|
|太空探测|月球激光测距(llr)|毫米级(非脉冲雷达)|
总结
o世纪脉冲雷达通过窄脉冲化、脉冲压缩和数字处理,将绝对测距精度从百米级提升至米级。
现代高精度雷达(如合成孔径雷达sar)已实现亚米级,但脉冲雷达仍是基础技术。
军事和航空领域对精度的需求推动了技术的展,而民用雷达(如汽车雷达)则进一步降低成本。
脉冲雷达的演进体现了从模拟到数字、从低频率到高频率的工程突破,至今仍是雷达测距的核心方法之一。
雷达调制:
雷达调制技术详解
调制技术是雷达系统的核心之一,它通过改变射信号的参数(如频率、相位、幅度)来优化测距、测和抗干扰能力。o世纪雷达的展主要依赖以下几种调制方式:
脉冲调制(puseoduation)
基本原理
简单脉冲雷达:射固定频率的短脉冲,通过回波时间计算距离。
缺点:测距精度受限于脉冲宽度(r_{}=ccdottau)。
改进:压缩脉冲宽度或采用脉冲压缩技术。
脉冲压缩技术
线性调频(lfchirp)
射时频率线性变化(如从f_到f_),接收时通过匹配滤波器压缩回波。
优势:长脉冲(高能量)+窄脉冲(高分辨率),如:
射脉宽oμs,压缩后等效ns→分辨率从k提升至o。
应用:现代军用雷达(如anapg)、合成孔径雷达(sar)。
相位编码(barker码、伪随机码)
脉冲内分段调制相位(如o°或o°),解码后提高分辨率。
优势:抗干扰能力强,适用于电子战环境。
连续波调制(cduap>简单连续波(cdu)雷达