多普勒雷達

 【 多普勒雷達 】 （Doppler radar）利用多普勒效應原理，測量目標物徑向運動速度的雷達。

      多普勒效應是指當目標物的運動指向（背向）雷達站時，雷達接收到的回波載頻將高于（低于）發(fā)射波的載頻。頻率變化的量級小，約為發(fā)射載頻的10^-7，但其值正比于目標物徑向運動的速度分量。因此根據(jù)回波載頻的變化，即可計算出目標物的徑向運動速度。常采用對回波信號進行譜分析或相關分析，來獲取目標的徑向速度。多普勒雷達的組成部分與普通雷達相似，但發(fā)射機和接收機的結構要復雜得多。氣象上用的多普勒雷達大多工作于脈沖波方式，稱為脈沖多普勒雷達。用于探測天氣系統(tǒng)的稱為多普勒天氣雷達。由于多普勒天氣雷達能夠測量云雨區(qū)域的流場結構，對于研究天氣系統(tǒng)的動力學狀態(tài)極為重要，所以是大氣探測的重要設備。在氣象服務中，多普勒天氣雷達是強風暴警戒的有力工具。其方框圖，如圖所示。

       脈沖多普勒雷達于20世紀60年代研制成功并投入使用。20世紀70年代以來，隨著大規(guī)模集成電路和數(shù)字處理技術的發(fā)展，脈沖多普勒雷達廣泛用于機載預警、導航、導彈制導、衛(wèi)星跟蹤、戰(zhàn)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。裝有脈沖多普勒雷達的預警飛機，已成為對付低空轟炸機和巡航導彈的有效軍事裝備。此外，這種雷達還用于氣象觀測，對氣象回波進行多普勒速度分辨，可獲得不同高度大氣層中各種空氣湍流運動的分布情況。機載火控系統(tǒng)用的主要是脈沖多普勒雷達。如美國戰(zhàn)機裝備的APG－68雷達，代表了機載脈沖多普勒火控雷達的先進水平。它有18種工作方式，可對空中、地面和海上目標邊搜索邊跟蹤，抗干擾性能好，當飛機在低空飛行時，還可引導飛機跟蹤地形起伏，以避免與地面相撞。這種雷達體積小，重量輕，可靠性高。

      機載脈沖多普勒雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機、伺服系統(tǒng)、數(shù)字信號處理機、雷達數(shù)據(jù)處理機和數(shù)據(jù)總線等組成。機載脈沖多普勒雷達通常采用相干體制，有著極高的載頻穩(wěn)定度和頻譜純度以及極低的天線旁瓣，并采取先進的數(shù)字信號處理技術。脈沖多普勒雷達通常采用較高以及多種的重復頻率和多種發(fā)射信號形式，以在數(shù)據(jù)處理機中利用代數(shù)方法，并可應用濾波理論在數(shù)據(jù)處理機中對目標坐標數(shù)據(jù)作進一步濾波或預測。

　　多普勒雷達與傳統(tǒng)雷達的一個區(qū)別在于它的發(fā)射機一直處于開啟狀態(tài)，這種類型的雷達稱為連續(xù)波或CW雷達。發(fā)射機之所以必須一直開啟，因為它不像傳統(tǒng)雷達，需計算發(fā)射與接收間的時間，多普勒雷達尋找頻率變化。而頻率變化不會持續(xù)很長時間，因此發(fā)射機必須一直處于開啟狀態(tài)。

        脈沖多普勒雷達具有下列特點：

       ①采用可編程序信號處理機，以增大雷達信號的處理容量、速度和靈活性，提高設備的復用性，從而使雷達能在跟蹤的同時進行搜索并能改變或增加雷達的工作狀態(tài)，使雷達具有對付各種干擾的能力和超視距的識別目標的能力；

       ②采用可編程序柵控行波管，使雷達能工作在不同脈沖重復頻率，具有自適應波形的能力，能根據(jù)不同的戰(zhàn)術狀態(tài)選用低、中或高三種脈沖重復頻率的波形，并可獲得各種工作狀態(tài)的最佳性能；

       ③采用多普勒波束銳化技術獲得高分辨率，在空對地應用中可提供高分辨率的地圖測繪和高分辨率的局部放大測繪，在空對空敵情判斷狀態(tài)可分辨出密集編隊的群目標。