動目標顯示雷達檢測強雜波中的動目標信號的能力雖不如脈衝都卜勒雷達，但簡單經濟，因此獲得廣泛套用，如用作監視低空的防空雷達、戰場監視雷達、機載雷達和用於空中交通管制等。
基本介紹
- 中文名：動目標顯示雷達
- 外文名：Moving target indication radar
- 特點：簡單經濟
- 主要作用：防空雷達、戰場監視雷達
- 對象：如飛機、飛彈等
- 學科：電子工程
類別區分,工作原理,性能指標,目標顯示,發展趨勢,
類別區分
在雷達顯示器或其他終端設備上僅顯示所需要的動目標的脈衝雷達。在很多情況下，目標都是運動的，如飛機、飛彈等，而在雷達回波中既有所需要的目標回波，也有不需要的物體回波，如地物、雲雨、干擾金屬箔條的回波（稱為雜波）。大部分雜波源近似於靜止，但分布面積大。因此，雜波可能比目標回波強得多，干擾對目標的觀測。動目標顯示雷達具有區別動目標回波與雜波的能力，並能通過雜波濾波器對雜波進行抑制。區別動目標回波與雜波，有兩種基本方法。一種是根據天線相鄰掃描周期間回波的位置變化來區別，但這種方法因難以在強雜波中檢測目標信號而很少套用。另一種方法是根據相鄰發射-接收周期的回波的相位變化來區別，即利用目標和雜波源對雷達的不同徑向速度所引起的兩者回波的都卜勒頻移的差別。採取濾波措施濾掉雜波，能在比目標回波強得多的雜波背景中檢測動目標回波。一般的動目標顯示雷達都屬此類。
工作原理
利用都卜勒頻移的動目標顯示雷達，需要把回波的相位值變換成三角函式表示的幅度值，然後進行處理。為此，可採用相干動目標顯示與非相干動目標顯示兩種方式。在相干動目標顯示中，需要保持發射與接收信號間的相位關係，其相位基準是與發射信號相位關係固定的連續波。相位檢波器輸出的相鄰周期回波的波形在距離－幅度顯示器上顯示的形狀。當頻率穩定時，固定地物回波幅度不變，動目標回波幅度以都卜勒頻率跳動。在平面位置顯示器上檢測動目標時，須用雜波濾波器把地物雜波濾掉，通常用延時T=1/fr(式中fr為脈衝重複頻率) 的延遲線組成的隔周期對消器作為雜波濾波器。對消器可以等效為傳輸函式為H(fd)=2|sinπfdT|的梳狀帶阻濾波器，可把都卜勒頻移等於零的雜波濾掉而保留大部分動目標回波。但都卜勒頻移等於±n/T(n=1，2，…，N)的動目標回波也被濾掉，所以相當於都卜勒頻移等於±n/T 的徑向速度，也稱盲速。克服的辦法是用不等間隔的周期(參差周期)方式工作，選擇參差值可把第一個盲速移到目標速度範圍以外。用振盪式發射機時，各周期發射信號對相位基準信號不相干，需要用發射脈衝的相位鎖定（強迫同步）作為相位基準的連續波的相位。這個過程稱為鎖相。鎖相誤差會降低抑制雜波的性能。非相干動目標顯示用雜波作為相位基準，因此又稱外相干，利用經幅度檢波的雜波與目標回波的差拍信號來檢測雜波中的目標回波。40年代非相干體制曾用於機載雷達和艦載雷達，也曾為地面雷達用以對付干擾箔條，但性能不如相干體制，而且在檢波前限幅時和在無雜波區都會丟失目標。因此，50年代相干體制獲得進展後，已很少採用非相干體制。
雲雨、金屬箔條等隨風飄動，都卜勒頻移有時很高，需要採取補償相對運動的措施。例如，可在本振頻率中通過外差引入與雜波都卜勒頻移數值相等而符號相反的頻率，或按周期間雜波相位變化值使回波相位產生相反符號的相位移，使補償後的雜波都卜勒頻移接近零值。這種措施也用於補償雷達的運動。對於沿天線指向切線方向運動的目標因都卜勒頻移等於零，必須根據目標位置變化或回波幅度變化來發現動目標。
性能指標
由於天線波瓣調製、設備不穩定和雜波源擾動等因素，雜波呈現寬齒梳狀頻譜（齒寬即雜波頻譜寬度），經雜波濾波器濾波後仍有雜波剩餘。動目標顯示性能越好，雜波剩餘越小。常用的性能指標是動目標顯示改善因數，是指雜波濾波器的輸出信號雜波比與輸入信號雜波比的平均比值。類似的指標還有雜波對消比、雜波中目標可見度等。但因均未考慮雷達信號的距離分辨力和天線空間分辨力，不能用來比較兩種雷達的性能。為了提高改善因數，在信號產生、處理、傳輸各個環節，對信號幅度、頻率、相位和延遲穩定性都有嚴格的要求，如達到60分貝的改善因數，周期間發射信號的均方根相位噪聲應小於0.06°。接收機限幅會展寬雜波頻譜，使處理效果受到限制，其損失隨對消器級聯數的增加而增加，因此要求改善因數高的接收機保持線性特性。
50年代初，地物雜波對消比僅20分貝左右。50年代中期，採用速調管發射機和熔石英延遲線級聯對消器，地物雜波對消比達到30分貝左右。60年代以來，數字式動目標顯示和數字式動目標檢測技術的發展使改善因數達到40～60分貝。
目標顯示
由數字邏輯電路(見邏輯電路)和大容量存儲器組成，具有穩定、可靠、靈活、動態範圍大等特點。除數字式對消外，還可實現恆虛警率功能，以及用雜波地圖控制接收機增益、工作方式和檢測門限。單級矢量對消器原理如圖4。其求模後的目標信號幅度不再以都卜勒頻率跳動，可減少檢測損失，而且便於按參差周期方式工作。對信號矢量的兩個正交分量分別進行時變式加權，可對回波移相、移頻，以補償雜波都卜勒頻移或實現同時抑制不同速度的雜波。矢量對消器與單通道對消器不同，沒有盲相效應，消除了這類目標的檢測損失。它藉助存儲器進行跨幾個周期的對消，可實現抑制雜波與雷達脈間變頻兼容。若在對消器輸出端級聯以 8點（或16點）快速傅立葉變換運算硬體構成的都卜勒濾波器組，則每個濾波器輸出端有相應的恆虛警率電路，除零都卜勒頻率信號外，其他都卜勒頻率信道的信號經峰選後合成一路輸出。這類處理方式稱為動目標檢測器。動目標檢測器對付寬頻譜雜波更為有效，但處理時間較長。
發展趨勢
雜波情況因時因地而異，雜波濾波器的特性應能與雜波情況相適應。為此，需要取得環境數據進行反饋，使系統工作最佳化。這種自適應動目標顯示技術，是正在發展中的更好的途徑。
