连续波雷达

[拼音]：lianxubo leida

[外文]：continuous wave radar

发射连续波信号的雷达。信号是单一频率的或多频率的，或者频率是经过调制的（频率随时间按一定规律变化）。非调制(单一频率)连续波雷达能对相当距离范围内的具有任何速度的目标进行测速，而脉冲雷达只有采用相当复杂的技术才能具备这一性能。因此，连续波雷达容易区分活动目标，适合于检测单一活动目标。连续波雷达的主要缺点是信号泄漏（发射信号及其噪声直接漏入接收机）和背景干扰（近距离背景的反射）。

发展简况

1924年，英国最先使用调频连续波雷达测量电离层高度，后又用作无线电高度表。第二次世界大战期间，非调制连续波雷达用作炮弹的无线电引信，显著提高了野战炮和高射炮的命中率。50年代中期，功率为数十毫瓦的微波固态源代替了电真空器件，使得连续波雷达更加轻巧简单。这种连续波雷达主要用作机载多普勒导航仪、雷达速度表、交通管制雷达、铁路管理雷达、港湾和码头监视船只速度雷达、导弹和炮弹测速雷达等。信号泄漏问题也在一定程度上得到了解决，提高了接收机的灵敏度和可靠性，使非调制连续波雷达能够用于远程制导和超远程监视系统。60年代后，多频率的连续波雷达已用于导弹和卫星的距离测量。调频连续波雷达还用于车辆的防碰撞和地下管道的检测等方面。

工作原理

非调制连续波雷达（图1）的发射信号(单一载频f₀)通过发射天线辐射到空间。如果目标以径向速度v_r相对于雷达运动，从目标反射回来的信号会使载频 f₀产生多普勒频移 f_d＝2v_r／λ。式中λ为雷达波长，f_d的正、负号由目标运动方向决定。反射信号由天线接收后与基准信号(f₀)进行频率差拍、放大，最后由指示器指示出多普勒信号。非调制连续波雷达的特点是：发射频谱很窄，能减少无线电干扰，因而信号处理简单，不存在速度模糊，但它不能测距。

调频连续波雷达（图2）发射信号的频率随时间按三角形周期变化（图3a）。当目标距离为R时，反射信号滞后于基准信号的时间T=2R/c。当频差信号（图3b）在转向区域的影响忽略不计时，混频器输出端产生的频差信号为

式中f_m为调制频率;墹f为频偏范围;c为电磁波传播速度；为频率变化的速度。频差信号经过放大、限幅、频率计数，最后由指示器指示出距离。调频连续波雷达的特点和问题是：

（1）可以有多种调制规律（如三角形、锯齿波、正弦波、噪声和双重调频或者是编码调制）；

（2）发射信号是宽频带信号，因而在噪声中提取信号存在匹配滤波问题；

（3）可以测量目标距离和速度；

（4）正弦调频雷达选择合适的参数(使接收机选用调制频率的高次谐波)能使系统具有抑制信号泄漏的能力；

（5）测距误差与多种因数有关，如发射信号的频偏、信噪比、测频设备的量化误差、传输线和电路上引起的多余路径误差、信号泄漏、多种反射引起的误差和频率调制中转向区域引起的拍频误差。

两个频率的连续波雷达（图4），其发射机产生两个载频(f₁和f₂=f₁+墹f)信号。发射信号通过功率放大器放大后，由发射天线辐射到空间。在两个载频相差不大的情况下(即墹ff₁)，每一发射信号对应的回波信号的频移近似相等。于是，两个回波信号经过相应的混频器得到各自的多普勒频率信号电压为

两个分量经过放大，然后由相位检波器比较相位，得到相位差。最后，指示器指示距离 。多个频率连续波雷达的特点和存在的问题是：

（1）既能检测活动目标，也能检测固定目标；

（2）不模糊的最大距离R=c/(2墹f)(此时，墹ψ=2π)；

（3）为解决测距精度和距离模糊问题，需要发射三个以上的载频信号。

发展趋势

（1）寻求合适的调制形式，采用噪声调制或编码调制，可使系统既能测距又具有抗干扰能力。

（2）抑制信号泄漏，除了选择合适的调制形式外，还需要合理地选择天线方向图和合理配置接收、发射天线。在接收机中采用微波或中频自动反馈回路。

（3）提高接收机的灵敏度，在泄漏已抵消到很小的情况下，选用低噪声放大器可以提高接收机灵敏度。

（4）采用集成电路使系统小型化。

参考书目

1. M.I.Skolnik，Introduction to Radar Systems，McGraw-Hill，New York，1962.