机电一体化雷达

吕文春机电一体化在雷达中的应用201208211雷达

雷达概念形成于20世纪初。雷达是英文radar的音译，为RadioDetectionAndRanging的缩写，意为无线电检测和测距，是利用微波波段电磁波探测目标的电子设备。发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。历史起源

雷达的出现，是由于二战期间当时英国和德国交战时，英国急需一种能探测空中金属物体的雷达（技术）能在反空袭战中帮助搜寻德国飞机。二战期间，雷达就已经出现了地对空、空对地（搜索）轰炸、空对空（截击）火控、敌我识别功能的雷达技术。二战以后，雷达发展了单脉冲角度跟踪、脉冲多普勒信号处理、合成孔径和脉冲压缩的高分辨率、结合敌我识别的组合系统、结合计算机的自动火控系统、地形回避和地形跟随、无源或有源的相位阵列、频率捷变、多目标探测与跟踪等新的雷达体制。后来随着微电子等各个领域科学进步，雷达技术的不断发展，其内涵和研究内容都在不断地拓展。目前，雷达的探测手段已经由从前的只有雷达一种探测器发展到了红外光、紫外光、激光以及其他光学探测手段融合协作。当代雷达的同时多功能的能力使得战场指挥员在各种不同的搜索/跟踪模式下对目标进行扫描，并对干扰误差进行自动修正，而且大多数的控制功能是在系统内部完成的。自动目标识别则可使武器系统最大限度地发挥作用，空中预警机和JSTARS这样的具有战场敌我识别能力的综合雷达系统实际上已经成为了未来战场上的信息指挥中心。雷达分类雷达的种类繁多，分类的方法也非常复杂。通常可以按照雷达的用途分类，如预预警雷达、搜索警戒雷达、引导指挥雷达、炮瞄雷达、测高雷达、战场监视雷达、机载雷达、无线电测高雷达、雷达引信、气象雷达、航行管制雷达、导航雷达以及防撞和敌我识别雷达等。

按照雷达信号形式分类，有脉冲雷达、连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。

按照角跟踪方式分类，有单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。按照目标测量的参数分类，有测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达和故我识对雷达、多站雷达等。

按照雷达采用的技术和信号处理的方式有相参积累和非相参积累、动目标显示、动目标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达。

按照天线扫描方式分类，分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。

按雷达频段分，可分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。基本组成

各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。

具体构成天线：辐射和接收电磁波收发开关收发隔离。在发射状态：将发射机功率连接到天线，保护接收机输入端；在接收状态：将天线接收信号连接到接收机，防止发射机旁路信号。发射机在特定的时间，以特定的频率和相位产生大功率的电磁波。分为直接振荡式和功率放大式。发射机基本性能指标：发射机形式（全固态或磁控管振荡器）；工作频段；输出峰值功率及带内功率起伏；改善因子限制；最大工作比；冷却方式等。接收机接收机基本性能指标衡量雷达接收机性能的主要指标有灵敏度、选择性、可靠性、抗干扰性、动态范围、波形失真和恢复时间等。灵敏度接收机检测微弱回波信号的能力。动态范围接收机能够正常工作所容许的输入信号强度变化范围。选择性接收机选择所需信号和滤除邻频干扰的能力。波形失真接收机输出信号波形对其输入高频信号包络波形失真的程度，常用脉冲前沿上升时间、后沿下降时间和顶部降落等参量表示。可靠性接收机在长期工作过程中，能够稳定工作的时间所占的比例。抗干扰性接收机对抗各种干扰的能力。恢复时间雷达接收机从不能正常工作到恢复正常工作所需要的时间。显示器雷达显示器是用于自动实时显示雷达信息的终端设备，是人－机联系的一个接口。雷达显示器通常以操纵员易于理解和便于操纵的雷达图像的形式表示雷达回波所包含的信息。信号处理雷达数字信号处理，为完成雷达数字信号检测和信息提取功能所采取的实施手段，通过采样、保持和分层，把模拟视频信号转换成数字信号。物体的反射回波是微弱的高频信号,经过变频、放大和滤波等处理变成具有一定强度的

模拟信号（时间上连续，幅度上可为任意实数值）。数字处理须采用模拟-数字转换器,把

模拟信号转换成为数字信号（时间上离散，幅度上分层），然后进行各种运算和处理。

雷达的工作原理雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息（目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等）。具体的工作原理框图测量距离原理是测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差，因电磁波以光速传播，据此就能换算成雷达与目标的精确距离。

测量目标方位原理是利用天线的尖锐方位波束，通过测量仰角靠窄的仰角波束，从而根据仰角和距离就能计算出目标高度。

测量速度原理是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。

雷达应用雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔