经典雷达资料-第15章 动目标显示(mti)雷达-1

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1、·585·第15章动目标显示（MTI）雷达第15章动目标显示（MTI）雷达WillianW.ShraderV.Gregers-Hansen15.1引言MTI雷达的用途是抑制来自建筑物、山、树、海和雨之类的固定或慢动的无用目标信号，并且能检测或显示飞机之类的运动目标信号。图15.1是两张平面位置显示器（PPI）的照片，表明了一部正常工作的MTI雷达的效果。从中心亮点到平面位置显示器的最边缘为40nmile，距离刻度环间距为10nmile。其中，左图是正常的视频显示，显示了固定的目标回波；右图是MTI雷达抑制杂波的照片，在天线扫描3次的时间内，照相机快门始终是打开的，因此飞机目标

2、呈现连续的3个回波。图15.1MTI系统的效果这两张照片显示了MTI系统的效果。在天线连续转3圈时，由于照相机的快门一直是打开的，所以在右面的照片上，飞机看起来就是相邻的3个亮点。PPI的量程是40nmile。·585·第15章动目标显示（MTI）雷达MTI雷达利用动目标回波的多普勒频移来区分动目标和固定目标。在脉冲雷达系统中，这一多普勒频移表现为相继返回的雷达脉冲间回波信号的相位变化。假设雷达所辐射的射频脉冲能量被一幢楼房和飞向雷达站的一架飞机所反射。反射回波需经一定的时间方能返回雷达。雷达又发射第二个射频脉冲，楼房反射的回波信号仍将经历完全相同的时间后返回。但是从飞机反射

3、回的信号所经历的时间却稍微少一些，这是因为在两个发射脉冲之间，飞机已向雷达的方向靠近了一段距离。回波信号返回雷达所需的准确时间并不重要，但脉冲间时间是否变化却很重要。时间的变化（对飞机目标而言，数量级为几个毫微秒）可以用回波信号的相位与雷达基准振荡器相位之间加以比较来确定。如目标在脉冲间发生移动，则回波脉冲的相位就会发生变化。图15.2是一种相参MTI雷达的简化框图。射频振荡器向发射脉冲的脉冲放大器馈送能量。同时，射频振荡器还用做确定回波信号相位的相位基准。在发射脉冲的间隔时间内，相位信息储存在脉冲重复间隔（PRI）存储器中，并且还与前一个发射脉冲的相位信息相减。只有当回波信

4、号为动目标回波时，减法器才有输出。图15.2相参MTI雷达的简化框图MTI方框图图15.3是一完整的MTI系统方框图。此方框图代表了一种使用脉冲振荡器的MTI系统。它比下面讨论的那些MTI系统要简单，但是通过研究此方框图可以理解适用于任意MTI系统的许多实际考虑的问题。图上标注的频率和2500ms脉冲周期都是作用距离为200nmile的L波段雷达的典型数据。发射机采用磁控管。由于磁控管是一种相邻脉冲之间相位不相关的脉冲振荡器，因此对每个发射脉冲都必须建立一个相位基准。这是通过以下方法实现的，即从定向耦合器采样发射脉冲，并将此脉冲与稳定本振的信号混频，然后再用这个脉冲去锁定相参

5、振荡器。这个相参振荡器就成了回波信号的基准振荡器（关于相参振荡器及稳定本振的稳定性要求将在后面的15.11节中讨论）。脉冲锁定放大器正好在发射脉冲结束前被关掉，这是因为在加到磁控管的高压脉冲下降期间，磁控管会发射出相当数量的噪声，并且这些噪声会干扰相参振荡器的正确锁定。·585·第15章动目标显示（MTI）雷达图15.3MTI系统框图回波信号与稳定本振的信号相混频，并由线性-限幅放大器放大（在某些设备中，并非有意要使用限幅，然而由于接收机在某个信号电平会出现饱和，也不可忽视限幅放大器的作用）。回波信号在相位检波器中与相参振荡器的信号进行相位比较。相位检波器的输出是回波信号与相

6、参振荡器间相对相位的函数，同时也是回波信号幅度的函数。在相位检波器的输出端，回波信号的相位及幅度信息被变换为双向视频信号。由单个发射脉冲所接收到的双极性视频回波信号如图15.4所示。如果点目标在运动，并且强杂波区内还有另一个动目标，则多个发射脉冲重叠的双极性视频回波信号如图15.5所示。图15.4双极性视频信号（单次扫描）方框图15.3的其余部分是检测动目标并使之显示在平面位置显示器上或送往目标自动录取设备所不可缺少的。在模/数转换器（A/D）中，将双极性视频信号转换为数字信号。A/D的输出存储于PRI存储器中，并与前一个发射脉冲的A/D输出相减。相减器的输出是数字双极性视频

7、信号，包含动目标、系统噪声和少量的杂波剩余（假如杂波对消不理想的话）。为便于在平面位置显示器上显示，该信号的绝对值在数/模转换器（D/A）中被转换为模拟视频信号·585·第15章动目标显示（MTI）雷达。数字信号同时还送往目标自动检测电路。对于平面位置显示器而言，该信号的动态范围（信号峰值与噪声均方根值之比）被限制在20dB左右。图15.5双极性视频信号（多次扫描）动目标检测器（MTD）方框图基于MTI原理，在MTD中，信号处理机使用若干个并行的多普勒滤波器、CFAR处理及为抑制点杂波剩余而增加的一个或