雷达系统 - 概述

雷达是一种基于电磁波的探测系统，它通过辐射电磁波并研究回波或反射回的波来工作。

雷达的全称是无线电探测和测距。探测是指目标是否存在。目标可以是静止的或移动的，即非静止的。测距是指雷达与目标之间的距离。

雷达可用于地面、海上和太空的各种应用。雷达的应用如下所示。

在任何雷达应用中，基本原理都保持不变。现在让我们讨论雷达的原理。

雷达的基本原理

雷达用于检测物体并找到它们的位置。我们可以从下图了解雷达的基本原理。

如图所示，雷达主要由发射机和接收机组成。它使用相同的天线来发射和接收信号。发射机的功能是将雷达信号发射到目标所在的方向。

目标将接收到的信号反射到各个方向。反射回天线的信号被接收机接收。

以下是一些在本教程中很有用的基本术语。

现在，让我们逐一讨论这些基本术语。

雷达与目标之间的距离称为目标的距离或简称为距离R。我们知道雷达向目标发射信号，并且目标相应地以光速C向雷达发送回波信号。

设信号从雷达传播到目标再返回雷达所需的时间为'T'。雷达与目标之间的双程距离将为2R，因为雷达与目标之间的距离为R。

现在，以下是速度的公式。

$速度= \frac{距离}{时间}$

$\Rightarrow 距离=速度\times 时间$

$\Rightarrow 2R=C\times T$

$R=\frac{CT}{2}\:\:\:\:\:公式1$

通过在公式1中代入C和T的值，我们可以找到目标的距离。

雷达信号应在每个时钟脉冲时发射。两个时钟脉冲之间的时间间隔应适当选择，以便在下一个时钟脉冲之前接收到对应于当前时钟脉冲的回波信号。下图显示了一个典型的雷达波形。

如图所示，雷达发射周期性信号。它具有一系列窄矩形脉冲。连续时钟脉冲之间的时间间隔称为脉冲重复时间， $T_P$ 。

脉冲重复时间的倒数称为脉冲重复频率， $f_P$ 。在数学上，它可以表示为

$f_P=\frac{1}{T_P}\:\:\:\:\:公式2$

因此，脉冲重复频率只不过是雷达发射信号的频率。

我们知道雷达信号应在每个时钟脉冲时发射。如果我们选择两个时钟脉冲之间较短的持续时间，则对应于当前时钟脉冲的回波信号将在下一个时钟脉冲之后接收。由于此原因，目标的距离看起来比实际距离小。

因此，我们必须选择两个时钟脉冲之间的时间间隔，以便在下一个时钟脉冲开始之前接收对应于当前时钟脉冲的回波信号。然后，我们将获得目标的真实距离，它也称为目标的最大无模糊距离或简称为最大无模糊距离。

在公式1中代入 $R=R_{un}$ 和 $T=T_P$ 。

$R_{un}=\frac{CT_P}{2}\:\:\:\:\:公式3$

从公式2，我们将得到脉冲重复时间 $T_P$ 作为脉冲重复频率 $f_P$ 的倒数。数学上，它可以表示为

$T_P=\frac{1}{f_P}\:\:\:\:\:公式4$

将公式4代入公式3。

$R_{un}=\frac{C\left ( \frac{1}{f_P} \right )}{2}$

$R_{un}=\frac{C}{2f_P}\:\:\:\:\:公式5$

我们可以使用公式3或公式5来计算目标的最大无模糊距离。

当我们将信号从雷达发射后回波信号在雷达处接收所需的时间考虑为脉冲宽度时，我们将获得目标的最小距离。它也称为目标的最短距离。

在公式1中代入 $R=R_{min}$ 和 $T=\tau$ 。

$R_{min}=\frac{C\tau}{2}\:\:\:\:\:公式6$

通过在公式6中代入C和 $\tau$ 的值，我们将获得目标的最小距离 $R_{min}$ 的值。

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