第八章 运动目标检测及测速 雷达原理 教学课件

多卜勒频率可以直观地解释为:振荡源发射的电 磁波以恒速c传播，如果接收者相对于振荡源是不 动的，则他在单位时间内收到的振荡数目与振荡 源发出的相同，即二者频率相等。如果振荡源与 接收者之间有相对接近的运动，则接收者在单位 时间内收到的振荡数目要比他不动时多一些，也 就是接收频率增高，当二者作背向运动时，结果 相反。
多卜勒效应是指当发射源和接收者之 间有相对径向运动时，接收到的信号频率 将发生变化。这一物理现象首先在声学上 由物理学家克里斯顿.多卜勒于1842年发现。 1930年左右开始将这一规律运用到电磁波 范围。雷达应用日益广泛及对其性能要求 更加提高，推动了利用多勒卜效应来改善 雷达工作质量的进程。
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（3）而频闪效应则是指当脉冲工作状态时，相位 检波器输出端回波脉冲串的包络调制频率Fd，与目标运动 的径向速度vr不再保持正比关系。此时如用包络调制频率 测速时将产生测速模糊。
包络检波器输出正比于合成信号振幅。对于固定 目标,合成矢量不随时间变化，检波器输出经隔直 流后无输出。
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1.连续波多卜勒雷达
而运动目标回波与基准电压的相位差随时间按 多卜勒频率变化。即回波信号矢量围绕基准信号矢 量端点以等角速度旋转，这时合成矢量的振幅为
U U 0 U rcos(dt 0)
即回波脉冲的包络调制频率为多卜勒频率。这相当 于连续波工作时的取样状态，在脉冲工作状态时， 回波信号按脉冲重复周期依次出现，信号出现时 对多卜勒频率取样输出。
8.1.3盲速和频闪
（1）当雷达处于脉冲工作状态时，将发生区别于连 续工作状态的特殊问题，即盲速和频闪效应。
（2）所谓盲速，是指目标虽然有一走的径向速度 vr，但若其回波信号经过相位检波器后，输出为一串等幅 脉冲。与固定目标的回波相同，此时的目标运动速度称为 盲速。
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概述 雷达要探测的目标，通常是运动着的物体，
例如空中的飞机、导弹，海上的舰艇，地面的车 辆等。但在目标的周围经常存在着各种背景，例 如各种地物、云雨、海浪及敌人施故的金属丝干 扰等。这些背景可能是完全不动的，如山和建筑 物，也可以是缓慢运动的。如有风时的海浪和金 属丝干扰，一般来说，其运动速度远较目标为小。 这些背景所产生的回波称为杂波或无源干扰。
空间传播时它等于光速;k为回波的衰减系数。
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■如果目标固定不动，则距离R为常数。回波与 发射信号之间有固定相位差
0 tr 2f0 .2 R /c ( 2/) 2 R
它是电磁波往返于雷达与目标之间所产生的相 位滞后。 ■当目标与雷达站之间有相对运动时，则距离R 随时间变化。设目标以匀速相对雷达站运动。 则在时间t时刻，目标与雷达站间的距离R(t)为
下面研究当雷达与目标有相对运动时，雷达站接收信 号的特征。
1.雷达发射连续波的情况
这时发射信号可表示为: s(t)Acos(0t)
在雷达发射站处接收到由目标反射的回波信号为:
s r k s ( t tr) k A c o s [0 ( t tr )]
R式为中目：标t和r 雷2达R站/ c间的为距回离波;滞c为后电于磁发波射传信播号速的度时，间在，自其由中
经相位检波器取出二电压的差拍。通过隔直流电 容器得到输出的多卜勒频率信号为
U U rcos(dt0)
在检波器中，还可能产生多种和差组合频率，可 用低通滤波器取出所需要的多卜勒频率送到终端指 示(例如频率计)，即可测得目标的径向速度值。
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2. 脉冲工作状态时的多卜勒效应
第八章 运动目标检测及测速
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本章主要内容 1）多卜勒效应及其在雷达中的应用 2）动目标显示(MTI)雷达的工作原理及主要组成 3）回波和杂波的频谱及动目标滤波器 4）动目标显示(MTI)雷达的工作质量及质量指标 5）动目标检测（MTD) 6）速度测量
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8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用 8.1.1多测速
2. 脉冲工作状态时的多卜勒效应
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2. 脉冲工作状态时的多卜勒效应
2. 脉冲工作状态时的多卜勒效应
■对于固定目标来讲，相位差是常数，
0tr
0
2R c
合成矢量的幅度不变化，检波后隔去直流分量可到 一串等幅脉冲输出。
1.连续波多卜勒雷达
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1.连续波多卜勒雷达
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1.连续波多卜勒雷达
1)对于固定目标信号，由于它和基准信号的相位差
0tr
保持常数，故混合相加的合成电压幅度亦不改变。 当回波信号振幅Ur远小于基准信号振幅U0时，从 矢量图上可求得其合成电压为:
UU0Urcos
2. 脉冲工作状态时的多卜勒效应
■对运动目标回波而言，相位差随时间t改变，其变
化情况由目标径向运动速度vr及雷达工作波长决
定。
2 R (t) 2
0 tr0
c
2 (R 0 v rt)
合成矢量为基准电压Uk以及回波信号相加，经检波 及隔去直流分量后得到脉冲信号的包络为：
U 0 m c o s U 0 m c o s ( 2 c 0 R 0 d t ) U 0 m c o s (d t 0 )
R(t)R0vrt
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tr 2Rc(t)2c(R0vrt)
0 tr 02 c(R 0 v rt) 22 (R 0 v rt)
fd
21
d
dt
2
vr
第八章 运动目标检测及测速 多卜勒频率正比于相对运动的速度而反比于工
作波长。当目标飞向雷达站时，勒频率为正值， 接收信号频率高于发射信号频率。而当目标背离 雷达站飞行时勒频率为负值，接收信号频率低于 发射信号频率。
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2.窄带信号时的多卜勒效应
fd
1
2
d
dt
2vr
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8. 1.2 多卜勒信息的提取
fd
2
vr
f0 c
2v r
fd 2 vr
f0
c
两者相差的百分比是很小的。因此要从接收
信号中提取多卜勒频率需要采用差拍的方法，即
设法取出f0和fr的差值fd。
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