第1章　雷達工作原理

1.1　雷達的組成

雷達，英文為Radar，是Radio Detection and Ranging（無線電檢測與測距）的縮寫。雷達通過發射和接收電磁波，利用物體對電磁波的散射，實現對目標的檢測、跟蹤、成像、識別等。與光學、紅外等其他感知手段相比，雷達具有全天時、全天候工作的優勢，不易受到光照、云雨等環境因素的影響。

圖1-1以一種單基站脈沖雷達為例，給出了雷達的基本組成框架［1］。本地振蕩器（本振）的作用是產生正弦信號，其頻率為雷達載頻。波形發生器用于產生基帶脈沖波形。發射機將基帶信號調制到雷達載頻上，產生射頻信號。射頻信號通過發射天線輻射出去。輻射的電磁波在空間中傳播，經物體散射后被接收天線接收。接收到的射頻信號經過射頻放大器放大后進入混頻器，產生中頻信號。中頻信號經過中頻放大器放大，再經過解調、模數轉換，轉變為基帶數字信號進入信號/數據處理器，用于后續的信號/數據處理。根據雷達功能的不同，雷達信號/數據處理器的輸出可以是目標的距離與速度、目標檢測結果點跡、目標運動航跡、目標圖像、目標特征及類別等。需要說明的是，圖1-1給出的雷達基本組成框架并不是唯一的。例如，有些雷達系統的發射和接收共用一組天線，這種收發模式稱為雙工，天線收發功能的切換通過雙工器實現。又如，模數轉換所處的位置在不同雷達中有所區別，早期雷達的信號處理在模擬域實現，而現代雷達更多地在數字域進行信號處理，其模數轉換的位置更靠近雷達的前端。

圖1-1　雷達的基本組成框架

按照發射和接收的電磁波波形不同，雷達通常可以分為脈沖雷達和連續波雷達。脈沖雷達發射的信號是間歇式的，在脈沖的發射間隔內接收目標散射的回波信號，即發-收交替進行。脈沖雷達的優點是可以避免雷達發射機對雷達接收機的干擾。連續波雷達發射的是連續的波形，通常需要發射、接收兩個天線，在利用發射天線發射波形的同時，利用接收天線接收回波信號。連續波雷達的優點是可以連續工作，更有利于信號能量的長時間積累，從而提高接收端的信噪比。對于脈沖雷達和連續波雷達將分別在1.4節和1.5節進行詳細介紹。