经典雷达资料-第14章 连续波(cw)雷达和调频(fm)雷达(2)

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1、·545·第14章连续波（CW）雷达和调频（FM）雷达第14章连续波（CW）雷达和调频（FM）雷达WilliamK.Saunders14.1CW雷达的简介及其优点雷达的一般概念是发射脉冲能量并测量脉冲往返的时间以确定目标距离。很早就知道，CW具有测量多普勒效应的优点；若采用某种编码，则还能测量距离。CW雷达的优点是设备简单，发射频谱窄。后者减少了无线电干扰问题，并使所有的微波预选、滤波等变得简单，即对所接收波形的处理也容易了，因为中频电路所要求的频带很窄。同样，在采用固态元件方面，由于峰值功率一般比平均功率大不了多少，特别是当所需要

2、的平均功率能为单个固态元件所承受时，CW就更加引人注意了。CW（非调制的）雷达的另一个非常明显的优点是，不论目标的速度有多大，相距的距离有多远，它都能处理而没有速度模糊。可对脉冲多普勒雷达或是MTI雷达而言，要具有这一优点，处理就得相当复杂。当然，非调制的CW雷达本身基本上不能测量距离。调制的CW雷达总要做不希望的折中（例如，在距离模糊和多普勒频率模糊之间的折中），这是相参脉冲雷达的致命弱点（参见第15章～第17章）。由于CW雷达发射其所需的平均功率时有着最小的峰值功率，并且又具有很高的频率分集性，因此不容易被侦察设备探测到。特别是

3、侦察接收机依靠脉冲结构产生声音指示或视觉指示时，这一点更为正确。警用雷达和某些低电平人身探测雷达具有这种奇妙的特点。即使是用最简单的视频型式斩波接收机，也不能在足够的距离上报警，从而不便于采取措施。不能说CW雷达有这么多优点而没有相应缺点。信号泄漏，即发射机的发射信号及其噪声直接泄漏到接收机是CW雷达存在的一个严重问题。Hansen[1]、Varian[2]及其他作者早就认识到这个问题。事实上，从CW雷达的历史可以看出，由于有信号泄漏，因此一直都在力图提出巧妙的方法，以取得所要求的灵敏度。14.2多普勒效应在许多物理文献中都有对于多

4、普勒现象完整的叙述，Skolnik[3]一书（第3章中的第68～69页）着重在雷达方面做了讨论。当雷达发射机和接收机在同一位置时，多普勒频率fd符合下列关系式式中，fT为发射频率；c为传播速度，3´108m/s；Vr为目标对雷达的相对速度（或径向速度）。因此，当相对速度为300m/s时，在X波段的多普勒频率大致为20kHz。换句话说，在这个频段上，1ft/s相当于20Hz。按比例计算是处理其他微波频率或速度的一种便利方法。·545·第14章连续波（CW）雷达和调频（FM）雷达和脉冲雷达一样，对于采用快速调频的CW雷达要检测多普勒频率

5、而又没有模糊，就必须使调制频率比所期望的最高多普勒频率高一倍。如果这个频率本身低于多普勒频率，就有盲速和模糊存在（盲速的定义是使目标看不见的相对速度）。这将在第14.10节中做较详细的讨论，还可参阅第15.3节。14.3非调制的CW雷达频谱展宽下面就一部在半主动系统中用于照射目标的大型CW雷达进行讨论，此雷达用于截获或报警。其最基本的方框图示于图14.1。就设备的主要作用来说，尽管有时用小幅度的AM或小频偏的FM来进行编码以提供距离的粗略指示，但发射信号仍可以认为是非调制的CW。选择的调制频率应高于所关心的多普勒频带，电路设计应尽可

6、能把基本噪声减到最小。图14.1CW雷达的基本框图圆锥扫描也有一个频谱展宽的问题。在这种情况下，希望扫描频率选得低于任一有用的多普勒频率，这样选择的结果使圆锥扫描频率就像小幅度的边带一样出现在设备所取出的多普勒频率上。因此，这些次要的东西大都可被忽略掉，并可以假定是一个非调制的CW发射加上一个没有引入有意调制的接收机。微波源的噪声噪声的主要问题在于微波源本身。所有的速调管、三极管、固态源等都产生可以测量的噪声边带，其频带都超出了任何可能的多普勒频率。除非微波源特别差，否则这些噪声边带可分为两部分：一部分相互之间及与主载频的谱线之间的

7、相位关系构成AM（幅度调制）；另一部分构成调制度很小的频率调制或相位调制。与载频相差一定频率的AM分量一般要比相应的FM分量低很多分贝。此外，平衡混频器、限幅器及其他设计技术都可以用来抑制AM噪声。因此，FM噪声通常对CW雷达影响较大。在偏离载频10kHz处的1Hz*本章选1Hz作为参考带宽。因为通常是作为系统带宽考虑或用于装备测量，所以带宽的选取通常不是固定的。·545·第14章连续波（CW）雷达和调频（FM）雷达带宽中，一支好的速调管放大器的FM噪声大概要比载频低133dB。该放大器是由采用有源或无源FM稳定器的速调管振荡器来激

8、励的。噪声功率在偏离载频较大时，大致按1/f2减小。相应地，AM噪声比载频低150~160dB。由于CW雷达的本振信号通常由发射机供给，因此也会带来相当比例的噪声。当噪声分量相对于载频小于上述比例时，就不会在任何滤波过程中损失过多的目