毫米波雷达的工作原理及优缺点介绍

　　毫米波雷达概念

　　所谓的毫米波是无线电波中的一段，我们把波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。

　　所谓的毫米波雷达，就是指工作频段在毫米波频段的雷达，测距原理跟一般雷达一样，也就是把无线电波（雷达波）发出去，然后接收回波，根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。

　　毫米波雷达的特点

　　①在天线口径相同的情况下，毫米波雷达有更窄的波束（一般为毫弧度量级），可提高雷达的角分辨能力和测角精度，并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等。

　　②由于工作频率高，可能得到大的信号带宽（如吉赫量级）和多普勒频移，有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征。

　　③天线口径和元件、器件体积小，宜于飞机、卫星或导弹载用。

　　毫米波雷达优缺点

　　优点：

　　与其他传感器系统比较，毫米波雷达有如下优点：

　　（1）高分辨率，小尺寸;由于天线和其他的微波元器件尺寸与频率有关，因此毫米波雷达的天线和微波元器件可以较小，小的天线尺寸可获得窄波束。

　　（2）干扰，大气衰减虽然限制了毫米波雷达的性能，但有助于减小许多雷达一起工作时的相互影响。

　　（3）与常常用来与毫米波雷达相比的红外系统相比，毫米波雷达的一个优点是可以直接测量距离和速度信息。

　　缺点：

　　（1）与微波雷达相比，毫米波雷达的性能有所下降，原因如下：

　　发射机的功率低;

　　波导器件中的损耗大

　　（2）与天气的关系很大，降雨时更为严重;

　　（3）在防空环境中，不可避免的会出现距离模糊和速度模糊;

　　（4）毫米波器件昂贵，不能大批量生产装备

　　毫米波雷达测速方式

　　毫米波雷达测速和普通雷达一样，有两种方式，一个基于dopler原理，就是当发射的电磁波和被探测目标有相对移动、回波的频率会和发射波的频率不同。通过检测这个频率差可以测得目标相对于雷达的移动速度。但是这种方法无法探测切向速度，第二种方法就是通过跟踪位置，进行微分得到速度。

　　毫米波雷达工作原理

　　毫米波测速雷达系统主要由高频头、预处理系统、终端系统和红外启动器等组成，其原理结构如图1所示。

　　毫米波振荡器产生毫米波（8mm）振荡，设其频率为f0，经隔离器加至环行器，再由天线定向辐射出去，并在空间以电磁波形式传播，当此电磁波在空间遇到目标（弹丸）时反射回来。如果目标是运动的，则反射回来的电磁波频率附加了一个与目标运动速度vr成正比的多普勒频率fd，使反向回波频率变为f0±fd（目标临近飞行取“+”，目标远离飞行取“%”），此回波被天线接收下来，经环行器加至混频器，在混频器中与经环行器泄漏的信号（作为本振信号）f0进行混频。混频器为非线性元件，其输出有多种和差频率，如fd，f0±fd，2f0±fd，…，等，经前置放大器选频得多普勒信号（频率为fd），再经长电缆（长50～100m）送至预处理系统的主放大器，主放大器附有自动增益控制与手动增益控制电路。手动增益用来调整放大器的总增益，自动增益控制用来增加放大器的动态范围。

　　内弹道测试一般不使用自动增益控制。自动增益控制只适于测试外弹道，因为外弹道测试时，为了避开枪口火焰等的干扰，应进行适当延迟才开始测试。

　　毫米波测速雷达系统主要由高频头、预处理系统、终端系统和红外启动器等组成，其原理结构如图1所示。

　　毫米波振荡器产生毫米波（8mm）振荡，设其频率为f0，经隔离器加至环行器，再由天线定向辐射出去，并在空间以电磁波形式传播，当此电磁波在空间遇到目标（弹丸）时反射回来。如果目标是运动的，则反射回来的电磁波频率附加了一个与目标运动速度vr成正比 的多普勒频率fd，使反向回波频率变为f0±fd（目标临近飞行取“+” ，目标远离飞行取“%”），此回波被天线接收下来，经环行器加至混频器，在混频器中与经环行器泄漏的信号（作为本振信号）f0进行混频。混频器为非线性元件，其输出有多种和差频率，如fd，f0±fd，2f0±fd，…，等，经前置放大器选频得多普勒信号（频率为fd），再经长电缆（长50～100m）送至预处理系统的主放大器，主放大器附有自动增益控制与手动增益控制电路。手动增益用来调整放大器的总增益，自动增益控制用来增加放大器的动态范围。

　　内弹道测试一般不使用自动增益控制。自动增益控制只适于测试外弹道，因为外弹道测试时，为了避开枪口火焰等的干扰，应进行适当延迟才开始测试。