什么是雷达？

什么是雷达（Radar）？“Radio Detection and Ranging ”，意思是无线电检测和测距。

雷达通过天线向外发射毫米波，再接收目标反射信号，根据接收的时间差测得目标的位置数据和相对距离。

雷达测距的原理

最基本的原理就是利用时间差计算距离，被测与雷达都静止不动，假设接收到的发射出去的信号时间是t，那么距离L=t*v（3*10^8）/2

那么是怎么测移动的速度呢？

这里要提到多普勒效应。

当移动台以恒定的速率沿某一方向移动时，由于传播路程差的原因，会造成相位和频率的变化，通常将这种变化称为多普勒频移。它揭示了波的属性在运动中发生变化的规律。

也就是说当目标向雷达天线靠近时，反射信号频率将高于发射信号频率；反之，当目标远离天线时，反射信号频率将低于发射频率。

根据频率的偏移计算物体移动的速度和方向。

如上图所示，雷达发射的脉冲波，起始是A，结束是B，AB之间的距离为D，相对速率为Vr，由于目标在移动，A和B接触目标的时间就不同，△t=D/（c+Vr）

B点接触到目标后被反射，由于多普勒效应，频率发生变化，那么AB之间的距离Dt也发生变化

Dt=(c−Vr)*Δt=D*(c+Vr)/(c−Vr)

因为脉冲波的个数是不会变的

f/ft=D/Dt=1+2Vr/(c-Vr)≈1+2Vr/c

所以频偏Δf=ft-f=f(1+2Vr/c-1)=f*2Vr/c=2Vr/λ

λ=c/f

通过这里我们也可以明白雷达为什么大部分都是脉冲波，脉冲波雷达既可以测速可以测距。

雷达的设计

雷达作为探测工具，发射功率非常大，雷达在工作过程中，发射信号泄漏会对接收机造成干扰，情况主要有两种：一种是大信号干扰使得接收机压缩增益或出现饱和，甚至造成接收机阻塞；另一种是发射信号的边带噪声将微弱的回波信号淹没，对接收机的目标检测造成影响。

雷达与通信不同，通信的信息包含在发射端，即发射端知道自己发射了一个什么信息，接收端通过协议，也知道需要接收什么。

雷达发射端不包含任何信息，信息（目标）未可知，所以，接收端需要将中间的调制信息（目标），经过与发射混频，得到一个中频信号，然后对信号进行，幅度相位的处理，接收端与发射端的设计思路与通信相同。

也就是说，雷达与通信最大的不同是信息的处理方式。

雷达为什么要用相控阵？

雷达通常不是作为一个独立的射频电路出现的，它的出现一般都伴随着相控阵，为什么要用相控阵？

这要说到雷达的成像，雷达具有对运动目标（飞机、导弹等）、区域目标（地面等）进行成像和识别的能力。成像就不仅需要知道目标的位置和距离，还需要知道目标的大小。

距离分辨率

雷达的分辨率ρ=c/2f，频率越高，分辨率越高，所以根据需要探测目标大小和分辨率的不同，雷达的频率也不同（气象雷达通常是L）

方向分辨率

横向分辨率CR近似为

CR = Rλ/D = 天线目标距离*波长/天线尺寸 ，提高方位分辨力的常规方法只有两条途径：一是采用更短的波长，二是研制尺寸更大的天线。

假设需要0.1m的分辨率，10000MHz信号波长0.03m，距离1000m，那么就需要300m的天线尺寸。这么大的天线显然不太现实。

这时候就可以通过多个天线阵列去做方向分辨，天线的阵列距离我们是知道的，可以通过对不同阵元接受的信息处理就可以得到方向的图像。

这就是相控阵在雷达中的应用，如果要成像，要用相控阵。

█ 最后的话

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