【文章內(nèi)容簡介】 向速度V作離向動(dòng)，由于多普勒效應(yīng)，接收天線2接收到的電磁波的頻率將是發(fā)生兩次多普勒效應(yīng)后的頻率，即變?yōu)閒 2。將相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起的接收頻率與發(fā)射頻率之間的差頻稱為多普勒頻率，用fa表示，則: （）由式(()分析得知，多普勒頻率與相對(duì)天線的徑向速度成正比，只要能測出fd就可以求出V，這就是多普勒測速雷達(dá)測速的基本原理。根據(jù)前面的分析與推導(dǎo)，可以對(duì)多普勒頻率作出這樣的定義: （）式中:fd：多普勒頻率Vr：運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的速度 C：光速f0：發(fā)射波頻率由式()我們可以得到: （）從式()可以看到其它變量都是己知的，只要我們測出fd了，就可以計(jì)算出被測目標(biāo)的速度。下面來分析當(dāng)雷達(dá)與目標(biāo)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，雷達(dá)接收信號(hào)的特征。在這里我們設(shè)目標(biāo)為理想“點(diǎn)”目標(biāo)，即目標(biāo)尺寸遠(yuǎn)小于雷達(dá)分辨單元。三、多普勒雷達(dá)簡介脈沖多普勒雷達(dá)的應(yīng)用和發(fā)展是雷達(dá)理論與技術(shù)的發(fā)展，特別是新型電子器件和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的結(jié)果。目標(biāo)環(huán)境變化，以及下視，下射，反低空突防任務(wù)的迫切需要，以及為了獲得優(yōu)良的抑制嚴(yán)重的雜波干擾的性能，對(duì)脈沖多普勒雷達(dá)信號(hào)源的穩(wěn)定度，寄生調(diào)制提出了極高的要求，對(duì)其天線旁瓣電平提出甚嚴(yán)的限制，同時(shí)還要求具有高速運(yùn)算能力和大存儲(chǔ)空間的處理機(jī)。一部實(shí)際的脈沖多普勒雷達(dá)幾乎包含了現(xiàn)代雷達(dá)的主要波形、測角體制和先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，采用了各種現(xiàn)代優(yōu)化的設(shè)計(jì)思想。因此，研制脈沖多普勒雷達(dá)是一個(gè)較為艱巨的工作。那么為了更好且更經(jīng)濟(jì)地研究其技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能和抗干擾性能，采用計(jì)算機(jī)仿真方式進(jìn)行研究是最為合理地，因此，對(duì)脈沖多普勒雷達(dá)的計(jì)算機(jī)仿真成為一項(xiàng)迫切的任務(wù)。關(guān)于PD雷達(dá)的精確定義，：1) 具有足夠高的脈沖重復(fù)頻率(PRF)，以致不論雜波或所觀測的目標(biāo)都沒有速度模糊。 2) 能實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖串頻譜單根譜線的多普勒濾波，即頻域?yàn)V波。3) 由于PRF很高，通常對(duì)所觀測的目標(biāo)產(chǎn)生距離模糊。上述定義僅適用于高PRF的PD雷達(dá)，隨著PD雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)PD雷達(dá)的定義有所延伸。一些PD雷達(dá)的設(shè)計(jì)允許工作在低、中高頻上來滿足不同的需要。目前關(guān)于PD雷達(dá)的定義為:能實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)脈沖串頻譜的單根譜線濾波，具有對(duì)目標(biāo)進(jìn)行速度分辨力的雷達(dá)稱為PD雷達(dá)。根據(jù)PD雷達(dá)的系統(tǒng)重復(fù)頻率不同，可以對(duì)其進(jìn)行分類，令雷達(dá)與目標(biāo)的距離為RT，雷達(dá)與目標(biāo)的相對(duì)速度為從，最大不模糊距離為R man，最大不模糊速度為Vmah，則可將PD雷達(dá)分為高、中、低PRF三類脈沖雷達(dá): 脈沖多普勒雷達(dá)分類 可以看到，低PRF雷達(dá)無距離模糊，有速度模糊。中PFR既有距離模糊，也有速度模糊，高PRF無速度模糊，但有距離模糊。對(duì)于PD雷達(dá)，選擇合適的PRF是一個(gè)十分重要的問題，需要考慮實(shí)際的應(yīng)用和設(shè)備的復(fù)雜性。PD雷達(dá)采用相參技術(shù)從相參到非相參，這是雷達(dá)技術(shù)的飛躍。相參，是從光學(xué)領(lǐng)域引申而來的術(shù)語，在雷達(dá)中的含義是指目標(biāo)回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)之間應(yīng)保持嚴(yán)格的相位關(guān)系，并用以提取目標(biāo)的有關(guān)信息。早期的普通脈沖雷達(dá)都是非相參結(jié)構(gòu)，它們只是利用發(fā)射脈沖與回波脈沖之間的時(shí)間差提取目標(biāo)的距離信息，當(dāng)與目標(biāo)相等距離上，存在著大量的干擾物體的反射波(地物和海浪雜波，云雨氣象雜波以及投放物金屬箔條雜波等)時(shí)，微弱的目標(biāo)回波淹沒在其中，而使雷達(dá)失效。非相參的普通脈沖體制的雷達(dá)，無論架設(shè)在地面，艦船或是飛機(jī)上都無法對(duì)付這些來自低空的襲擊。在光學(xué)中早己為人們所熟知的相參概念，此刻卻為雷達(dá)技術(shù)帶來了生機(jī)。當(dāng)用時(shí)間差無法區(qū)別目標(biāo)與背景干擾時(shí)，速度差卻很容易把它們區(qū)別開來。對(duì)于地面假設(shè)的雷達(dá)，與周圍地物不存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此從這些地物來的雷達(dá)回波信號(hào)的頻率與反射信號(hào)的頻率相同。而從運(yùn)動(dòng)目標(biāo)來的回波信號(hào)頻率，則有別于發(fā)射信號(hào)，而且這種差別額大小正比于目標(biāo)的速度。對(duì)于機(jī)載雷達(dá)，地物背景與雷達(dá)雖然存在著相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但是這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度和方向是可知的，并有別于機(jī)載雷達(dá)和空中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的相對(duì)速度。以雷達(dá)載機(jī)同運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和地物的速度差為基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的技術(shù)途徑是可行的。但是要具體實(shí)現(xiàn)這種發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)的有效相參并不十分容易。它要求發(fā)射信號(hào)具有很高的穩(wěn)定性，否則微小的回波頻率變化是無法察覺的。主振放大式發(fā)射機(jī)就是目前廣泛用來獲得高功率、高穩(wěn)定的發(fā)射信號(hào)的主要設(shè)備，盡管其成本高，構(gòu)造復(fù)雜，但這是雷達(dá)實(shí)現(xiàn)全相參所必須的。雷達(dá)實(shí)現(xiàn)了全相參，它的性能和應(yīng)用領(lǐng)域可能大為擴(kuò)展。四、多普勒雷達(dá)工作原理由于目標(biāo)和干擾物相對(duì)于雷達(dá)的徑向速度不同，回波信號(hào)也有不同的多普勒頻率，可用頻域?yàn)V波的方法選出目標(biāo)的多普勒頻率譜線，濾除干擾雜波的譜線，使雷達(dá)從強(qiáng)雜波中分離和檢測出目標(biāo)信號(hào)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，一方面PD雷達(dá)的發(fā)射脈沖信號(hào)必須有穩(wěn)定的相參性能，通常采用主振放大式發(fā)射機(jī)，另一方面在接收機(jī)的信號(hào)處理中，把每一脈沖重復(fù)周期分成若干個(gè)距離門，再用多普勒頻率范圍內(nèi)的窄帶濾波器組對(duì)信號(hào)和雜波進(jìn)行過濾。下面先扼要講述PD雷達(dá)信號(hào)工作的基本原理，其中信號(hào)處理模塊、幾種典型的干擾，數(shù)據(jù)處理模塊中的解模糊算法，濾波算法是本論文重點(diǎn)講述的內(nèi)容，:圖中只畫出了一個(gè)接收通道。為了連續(xù)跟蹤一個(gè)目標(biāo)，還包括速度跟蹤、距離和角度跟蹤設(shè)施。PD雷達(dá)可以把位于特定距離上，具有特定多普勒頻移的目標(biāo)回波檢測出來，把其它的雜波和干擾濾除。主振放大式相參發(fā)射機(jī):這種發(fā)射機(jī)信號(hào)質(zhì)量高，可以滿足PD雷達(dá)對(duì)發(fā)射信號(hào)的頻率穩(wěn)定度和頻譜純度的要求。影響PD雷達(dá)性能的主要因素是信號(hào)的短期不穩(wěn)定性，PD雷達(dá)的頻率穩(wěn)定度要達(dá)到很高的程度才能達(dá)到相參測速的要求。 距離門電路完成距離選通，雷達(dá)可以有多個(gè)距離通道。單邊帶濾波器是一個(gè)帶寬近似等于脈沖重復(fù)頻率的帶通濾波器，主要作用是從回波頻譜中只濾出一根譜線和它所對(duì)應(yīng)的多普勒頻移分量，使后面的各種濾波處理在單根譜線上進(jìn)行，通常單邊帶濾波設(shè)置在中頻，選取回波頻譜的中心譜線。主雜波抑制電路對(duì)干擾很強(qiáng)的主瓣雜波進(jìn)行抑制。機(jī)載PD雷達(dá)的高度雜波是由地面的垂直反射所形成的雜波，通常可以采用單獨(dú)的固定頻率抑制濾波器(零頻率濾波器)來濾除它。信號(hào)處理機(jī):PD雷同常規(guī)脈沖雷達(dá)的主要區(qū)別在于PD雷達(dá)利用了目標(biāo)回波中攜帶的多普勒信息，在頻域內(nèi)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)和雜波的分離，從而可以從很強(qiáng)的地物雜波背景中檢測出動(dòng)目標(biāo)，并對(duì)其精確測速。簡而言之，PD雷達(dá)信號(hào)處理機(jī)的核心。就是一個(gè)窄帶濾波器組，它濾除了各種干擾及雜波，保留了所需的目標(biāo)信號(hào)。由于雷達(dá)從天線到視頻的全部過程都是線性的，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信息在接收機(jī)中無畸變地保存到視頻級(jí)，因此多普勒濾波器可以在視