毫米波探测技术在地雷引信中的应用

《毫米波探测技术在地雷引信中的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第七届全国毫米波亚毫米波学术会议论文集毫米波探测技术在地雷引信中的应用沈蔚李兴国娄国伟(南京理工大学电子工程与光电技术学院，南京210094)摘要：通过对毫米波探测的特点及工作原理的分析，研究论述了毫米波探测技术应用于地雷的目标探测、定位的可行性及应用方式。关键词：毫米波；智能地雷；目标探测1引言由于现代高技术的发展，各种地雷都向智能化方向发展。一些具有广域、自动寻找目标的第三代地雷相继出现，如：美国的XM93广域地雷、ERAM远程反装甲地雷、AHM反直升机地雷：法国的Mazac声控反坦克地雷和俄罗斯的节奏．20反直升机地雷等。这些智能地雷的核心是

2、对目标的探测、定位及自寻的技术。当前应用最多的是声、震动、红外、激光以及声一震动、声一红外复合体制等。其中，声探测技术和震动探测技术往往用于“预警”探测及目标识别，而红外和激光则用于对目标的精确定位与寻的。然而在战场上，弥漫的烟尘及刻意施放的各种抗可见光、抗红外烟雾等大大影响了这些智能武器的作战效能，人们迫切需要研究各种新的探测手段与技术以应对日益复杂的现代战场环境。与激光、红外相比，毫米波的传播受烟雾、灰尘和气候影响小，区分金属和周围环境能力强；和微波相比，毫米波探测的抗干扰能力强，可以更为清晰的观察目标的细节，且器件更容易小型化。因此，毫米波兼

3、具微波全天候、抗烟雾和红外高分辨率的特点。随着毫米波技术的发展与毫米波器件的小型化、低功耗化，将毫米波探测技术应用于其在智能地雷中，用于在复杂环境下对坦克、装甲车辆和和直升机等地面和地空目标的探测成为可能。【l】【2】2毫米波探测的原理毫米波是介于微波到光波之间的电磁频谱，波长为10mm至lmm，频率从30GHz至300GHz。这段电磁波与微波相比，区别有：任何物体在一定温度下都要辐射毫米波，可通过用被动方式探测物体辐射毫米波的强弱来识别目标。毫米波频带极宽，在四个主要大气窗口25，94，140和220GHz中，可利用的带宽分别为16，23，26和

4、70GHz，每个窗口宽度都接近或大于整个厘米波段的频带，三个60、119和183GHz的吸收带，也具有相当宽的频带；与微波相比，毫米波的波束窄，方向性好，有极高的分辨率；多普勒频率高，测量精度高，与激光和红外波段相比，毫米波具有穿透烟雾、尘埃的能力，基本可以全天候工作；毫米波的探测主要有主动和被动两种形式，后来又发展了一种半主动体制。主动毫米波探测即为毫米波雷达，毫米波雷达可分为多种体制，包括毫米波多普勒雷达、毫米波调频雷达、毫米波脉冲雷达、毫米波脉内压缩雷达、毫米波脉间频率步进雷达、毫米波脉冲调频雷达、毫米波脉间调频雷达、毫米波噪声雷达等等。雷达

5、可获得的信息为目标的方位信息、目标与灵巧弹药间的距离信息、目标的速度信息、目标的极化信息、目标的外形信息。毫米波雷达的基本工作原理为(见图1)：毫米波发射机经环流器和天线发出毫米波射频信号，射频信号遇到目标后反射回天线，经环流器进入混频器。在混频器中，回波毫米波信号与本机振荡器混频，输出差频信号(中频)。差频信号经中频放大器，视频检波器，视频放大器，最后输入信号处理器。在信号处理器中可完成测距、测速、测角、目标识别等305第六部分毫米波、亚毫米波射频组件及系统功能，最后输出发火控制信号。图l简化的毫米波雷达系统原理框图主动式毫米波雷达的优点是作用距

6、离远，缺点是存在目标的“角闪烁效应”，即复杂目标的多反射体散射的合成使得目标视在散射中心产生跳动。当目标接近探测器时，目标闪烁噪声影响较大，会干扰目标回波的振幅和相位，引起探测部分的瞄准点飘移。被动毫米波探测引信采用毫米波辐射计原理。毫米波辐射计是利用金属目标与背景之间毫米波辐射的差异来探测及识别目标的。在毫米波波段，金属物质主要反射外界的毫米波辐射，其表面辐射率接近于O，而大部分地表物质是完全辐射的，当辐射计天线波束在地面背景与目标之间扫描时，由于目标与背景地面之间的毫米波辐射温度不同，辐射计输出一个钟形脉冲，利用此脉冲的高度、宽度等特征量，可识

7、别地面目标的存在。若采用高分辨或成像辐射计时，辐射计输出信号不但反映目标与背景之间的对比度，而且可获得二维的目标尺寸特征及目标像。一般简单的弹载毫米波辐射计原理框图如图2所示。发火控制信号图2弹载毫米波全功率辐射计原理框图被动毫米波传感器不发射能量，隐蔽性好，这是它的优点。由于采用小孔径天线，目标信号减少，且工作时积累时间短，所以它的缺点是作用距离较主动式近。[1112]半主动体制是使发射机与探测器分离，发射机装在另外的武器平台上，对目标进行照射，在探测器中没有毫米波发射机，只有接收机。探测器接收从目标反射回来的信号进行制导。既能保证作用距离又避免

8、角闪烁效应，还因为发射机和地雷不在一起，提高了抗干扰能力。3目标的毫米波物理场特征根据普朗克定律，一切高于绝对温度零点的物