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毫米波雷达的工作原理及优缺点介绍

发布时间:2019/07/10 点击量:

毫米波雷达概念

  所谓的毫米波是无线电波中的一段,我们把波长为1~10毫米的电磁波称毫米波,它位于微波与远红外波相交叠的波长范围,因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。

  所谓的毫米波雷达,就是指工作频段在毫米波频段的雷达,测距原理跟一般雷达一样,也就是把无线电波(雷达波)发出去,然后接收回波,根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。

  毫米波雷达的特点

  ①在天线口径相同的情况下,毫米波雷达有更窄的波束(一般为毫弧度量级),可提高雷达的角分辨能力和测角精度,并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等。

  ②由于工作频率高,可能得到大的信号带宽(如吉赫量级)和多普勒频移,有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征。

  ③天线口径和元件、器件体积小,宜于飞机、卫星或导弹载用。

毫米波雷达的工作原理及优缺点介绍

  毫米波雷达优缺点

  优点:

  与其他传感器系统比较,毫米波雷达有如下优点:

  (1)高分辨率,小尺寸;由于天线和其他的微波元器件尺寸与频率有关,因此毫米波雷达的天线和微波元器件可以较小,小的天线尺寸可获得窄波束。

  (2)干扰,大气衰减虽然限制了毫米波雷达的性能,但有助于减小许多雷达一起工作时的相互影响。

  (3)与常常用来与毫米波雷达相比的红外系统相比,毫米波雷达的一个优点是可以直接测量距离和速度信息。

  缺点:

  (1)与微波雷达相比,毫米波雷达的性能有所下降,原因如下:

  发射机的功率低;

  波导器件中的损耗大

  (2)与天气的关系很大,降雨时更为严重;

  (3)在防空环境中,不可避免的会出现距离模糊和速度模糊;

  (4)毫米波器件昂贵,不能大批量生产装备

毫米波雷达的工作原理及优缺点介绍

  毫米波雷达测速方式

  毫米波雷达测速和普通雷达一样,有两种方式,一个基于dopler原理,就是当发射的电磁波和被探测目标有相对移动、回波的频率会和发射波的频率不同。通过检测这个频率差可以测得目标相对于雷达的移动速度。但是这种方法无法探测切向速度,第二种方法就是通过跟踪位置,进行微分得到速度。

毫米波雷达的测速原理及优缺点介绍

  毫米波雷达工作原理

  毫米波测速雷达系统主要由高频头、预处理系统、终端系统和红外启动器等组成,其原理结构如图1所示。

  毫米波振荡器产生毫米波(8mm)振荡,设其频率为f0,经隔离器加至环行器,再由天线定向辐射出去,并在空间以电磁波形式传播,当此电磁波在空间遇到目标(弹丸)时反射回来。如果目标是运动的,则反射回来的电磁波频率附加了一个与目标运动速度vr成正比的多普勒频率fd,使反向回波频率变为f0±fd(目标临近飞行取“+”,目标远离飞行取“%”),此回波被天线接收下来,经环行器加至混频器,在混频器中与经环行器泄漏的信号(作为本振信号)f0进行混频。混频器为非线性元件,其输出有多种和差频率,如fd,f0±fd,2f0±fd,…,等,经前置放大器选频得多普勒信号(频率为fd),再经长电缆(长50~100m)送至预处理系统的主放大器,主放大器附有自动增益控制与手动增益控制电路。手动增益用来调整放大器的总增益,自动增益控制用来增加放大器的动态范围。

  内弹道测试一般不使用自动增益控制。自动增益控制只适于测试外弹道,因为外弹道测试时,为了避开枪口火焰等的干扰,应进行适当延迟才开始测试。

毫米波雷达的测速原理及优缺点介绍

  毫米波测速雷达系统主要由高频头、预处理系统、终端系统和红外启动器等组成,其原理结构如图1所示。

  毫米波振荡器产生毫米波(8mm)振荡,设其频率为f0,经隔离器加至环行器,再由天线定向辐射出去,并在空间以电磁波形式传播,当此电磁波在空间遇到目标(弹丸)时反射回来。如果目标是运动的,则反射回来的电磁波频率附加了一个与目标运动速度vr成正比 的多普勒频率fd,使反向回波频率变为f0±fd(目标临近飞行取“+” ,目标远离飞行取“%”),此回波被天线接收下来,经环行器加至混频器,在混频器中与经环行器泄漏的信号(作为本振信号)f0进行混频。混频器为非线性元件,其输出有多种和差频率,如fd,f0±fd,2f0±fd,…,等,经前置放大器选频得多普勒信号(频率为fd),再经长电缆(长50~100m)送至预处理系统的主放大器,主放大器附有自动增益控制与手动增益控制电路。手动增益用来调整放大器的总增益,自动增益控制用来增加放大器的动态范围。

  内弹道测试一般不使用自动增益控制。自动增益控制只适于测试外弹道,因为外弹道测试时,为了避开枪口火焰等的干扰,应进行适当延迟才开始测试。

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