脈衝都卜勒雷達

脈衝都卜勒雷達利用信號頻域特性分辨和檢測目標的脈衝雷達。脈衝都卜勒雷達的這種信號處理方式可獲得近於最佳的信號功率對雜波加噪聲功率之比，及較精確的目標距離和徑向速度數據。

裝有脈衝都卜勒雷達的預警飛機，已成為對付低空轟炸機和巡航飛彈的有效軍事裝備。此外這種雷達還用於氣象觀測，對氣象回波進行都卜勒速度分辨，可獲得不同高度大氣層中各種空氣湍流運動的分布情況。

基本介紹

• 中文名：脈衝都卜勒雷達
• 外文名：pulse-doppler radar
• 意義：可獲得近於最佳的信號功率
• 實質：脈衝雷達
• 利用：信號頻域特性分辨和檢測目標
• 所屬領域：航空航天

發展歷程

20世紀60年代以來，為了解決機載雷達的下視難題，研製了脈衝都卜勒雷達(PD)。機載雷達下視時將遇到很強的雜波(地面、海面)，在這種雜波背景下檢測運動目標主要依靠都卜勒頻域上的檢測能力，MTI雷達可用的都卜勒頻域空間受到盲速的限制；工作作頻率越高，在相同目標速度條件下其都卜勒頻率，相應提高而使第一盲速下降，機載雷達由於其他條件限制而常採用高工作頻率(如x波段)，多個盲速點的存在明顯地減小了可檢測目標的都卜勒空間；機載雷達還因平台的運動而導致雜波頻譜的展寬，這將進一步減小可用於檢測目標的都卜勒空間。

可以看出，工作於更高頻段的機載雷達，需要用更好的辦法來代替MTI以獲得比較理想的運動目標檢測能力。

提高雷達的脈衝重複頻率PRF來避免盲速對檢測動目標的影響，這種雷達稱為脈衝都卜勒雷達。提高PRF後雷達在給定的工作條件下沒有自速的影響，但在距離上將會產生多重模糊，所以說PD雷達是用距離模糊去換取都卜勒空間無模糊的雷達。

在某些情況下，雷達以稍低的PRF工作，此時在距離和都卜勒空間上均有可容忍的模糊，但其總體的工作性能更好。這種雷達稱為中等重複頻率(PRF)脈衝都卜勒雷達。機載(運動平台上)有3種利用都卜勒頻率的脈衝雷達：

(1)沒有距離模糊但有多重都卜勒模糊的MTI雷達(AMTI)；

(2)有多重距離模糊但沒有都卜勒模糊的高PRF脈衝都卜勒雷達(PD)；

(3)中等PRF脈衝都卜勒雷達，在距離和都卜勒頻域上均有模糊。

脈衝都卜勒雷達與動目標顯示雷達都是以提取目標都卜勒頻移信息為基礎的脈衝雷達。

特點

脈衝都卜勒雷達有以下特點：

(1)足夠高的脈衝重複頻率。脈衝都卜勒雷達選用足夠高的脈衝重複頻率，保證在頻域上能區分雜波和運動目標。當需要測定目標速度時，重複頻率的選擇應能保證測速沒有模糊，但這時通常存在距離模糊。

(2)能實現對脈衝串頻譜中單根譜線的都卜勒濾波。脈衝都卜勒雷達具有對目標信號的單根譜線濾波的能力，因而還能提供精確的速度信息，而動目標顯示雷達則不具有這種能力。

(3)採用高穩定度的主振放大式發射機。只有發射相參脈衝串才能對處於模糊距離的目標進行都卜勒信號處理，只有發射相參脈衝串才能進行中頻信號處理，因此脈衝都卜勒雷達通常採用柵控行波管或柵控速調管作為功率放大器的主振式發射機，由它產生相參脈衝串，而不像早期動目標顯示雷達那樣可以採用磁控管單級振盪式發射機。此外，脈衝都卜勒雷達要求發射信號具有很高的穩定性，包括頻率穩定和相位穩定。發射系統採用高穩定度的主振源和功率放大式發射機，保證高純頻譜的發射信號，儘可能減少由於發射信號不穩而給系統帶來附加噪聲和由於譜線展寬而使濾波器頻帶相應加寬。只有發射信號具有高穩定性，才能保證雷達獲得高的改善因子。

(4)天線波瓣應有極低的副瓣電平。機載PD雷達的副瓣雜波占據很寬的都卜勒頻率範圍，再加上重瓣多距離模糊而使雜波重疊，強度增大，只有極低的副瓣才能改善在副瓣雜波區檢測運動目標的能力。

原理

PD雷達與MTI雷達的基本工作原理是一樣的，只是各自的目的和實現方式不太相同。其中一個基本差別就是高重頻PD雷達的脈衝重複頻率必須保證目標回波的都卜勒頻移不模糊，這就要求重頻值至少應是目標相對於雷達的最大接近速度所產生都卜勒頻移的2倍。高重頻PD雷達往往在距離維是高度模糊的。中重頻雷達則在距離維和都卜勒頻移維都是模糊的。

由於高重頻PD雷達在頻移維是不模糊的，因此可利用濾波器對雜波進行大幅度的抑制。但距離維的模糊會導致多個分辨單元的雜波摺疊到目標單元中．增加了目標回波所需對抗的雜波幅度。另外，因距離模糊導致的目標距離多值性也並非小事，通常需要發射多組重頻，並進行相應的計算機處理才能判定目標的準確距離。

機載套用場合(比如AWACS以及機載截擊雷達等)需採用高、中重頻的PD雷達，原因在於平台運動會造成回波頻譜的展寬效應，除非雷達發射信號的頻率極低。否則採用低重頻MTI是不可行的。陸基套用場合也可使用高、中重頻PD雷達對付低空飛行的入侵目標，但要求其有適度的作用距離。高重頻PD雷達在對付箔條幹擾和氣象雜波方面特別有效。

脈衝都卜勒雷達是工作在脈衝波形下的一種都卜勒雷達，其工作原理是對脈衝列信號進行頻譜分析，並對其單根譜線進行濾波，以測得目標的徑向速度和距離。與一般時域監測的脈衝體制雷達不同之處是脈衝都卜勒雷達是頻域檢測，對回波脈衝列進行頻譜分析，利用運動目標的回波信號具有都卜勒頻移的特點，將其與固定目標區別開來．所以能在十分強的地雜波、海雜波背景中檢測出微弱的運動目標信號。因此脈衝都卜勒雷達從體制上根本解決了雜波抑制問題，這使得諸如機載雷達能夠下視等成為可能。脈衝都卜勒雷達的優點十分突出，但信號處理設備很複雜，隨著數位技術的發展．使信號處理設備得以實現。脈衝都卜勒雷達套用十分廣泛，如機載火控雷達、機載預警雷達、低空防禦雷達、艦載雷達、戰場偵察雷達、火炮定位雷達、氣象雷達、飛彈導引頭等。

軍事用途

70年代以來，隨著大規模積體電路和數字處理技術的發展，脈衝都卜勒雷達廣泛用於機載預警、導航、飛彈制導、衛星跟蹤、戰場偵察、靶場測量、武器火控和氣象探測等方面，成為重要的軍事裝備。機載火控系統用的主要是脈衝都卜勒雷達，如美國現役F-14、F-15、F/A-18和F-16等戰鬥機分別裝備的AWG-9、APG-63、APG-65和APG-66A/B、APG-68C/D等雷達。

型號舉例

RDX是為裝備法國空軍20世紀90年代ACT戰鬥機的第：代脈衝都卜勒雷達，它由RDY發展而來。該雷達是‘部按全波形設計的組什化雷達，可同時搜尋、跟蹤多個空中和海上目標。為了例時跟蹤8個目標，必須更新每一個口標信息，用足夠的精度發射MICA飛彈。MICA飛彈不需要CW目標照射，岡為它本身裝有主動導引頭。MICA飛彈性能相當於美國AMRAAM飛彈(即發射後不管飛彈)。

RDX不僅在作用距離上要滿足較大搜尋空域，而且在方位上也要滿足較大搜尋空域，以探測從側向靠近的日標。為了達到這一目的，發射機必須工作在高、中、低PRF上，工作方式必須與峰值功率相匹配，並且峰值功率變化範圍要達到10倍。最終要求RDX具有40種功能。

RDX採用的新技術相匹配，編程信號處理機、超高速積體電路、新型行波管和新型相控陣天線。RDX屬法國軍方RACASS計畫，Thomson．CSF公司於1979年開始設計，1985年交付預生產系統，1987年住ACX試驗型飛機卜試驗，原擬裝備ACT(Rafalel多功能戰鬥機。實際卜Rafale戰鬥機裝備的是該公司研製牛產的RBE一2機載多功能火控雷達，RDX雷達後來未見報導。