连续波雷达


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连续波雷达是一种雷达系统在已知的稳定频率连续波电台能源传输，然后收到反映的任何对象。 [1] 连续波 (CW) 雷达使用多普勒，使得雷达从大型固定对象和缓慢移动杂波干扰免疫。 [2]

连续波雷达系统使用范围光谱的两端。
廉价的无线电高度表、 接近传感器和到几公里从几个几十个脚操作的运动配件
地对空导弹系统用的 100 公里之外运作的代价高昂的预警CW 角轨道 (CWAT) 雷达






连续波雷达测量的原理
变送器

能量传输

接收器

后向散射的能量，
受多普勒效应








内容
[隐藏] 1 操作
2 类型 2.1 Unmodulated 连续波
2.2 Modulated 连续波 2.2.1 锯齿频率调制
2.2.2 正弦波频率调制


3 配置 3.1 单站
3.2 双基地
3.3 单脉冲
3.4 泄漏 3.4.1 空
3.4.2 筛选器
3.4.3 中断


4 优势
5 限制
6 请参阅
7 参考书目
8 引用
9 外部链接


[编辑]操作

连续波雷达的主要优点是不被脉冲输送能量，所以这些都是制造及经营要简单得多。他们有没有最小值或最大范围，尽管广播的电源级别规定实际限制的范围。连续波雷达最大化目标上的总功率，因为发射器不断广播。

军方使用连续波雷达引导 （萨尔）半主动雷达末制导空对空导弹，如美国目标 7 麻雀和标准导弹。发射飞机照亮连续波雷达信号，与导弹目标上反射的雷达波家。由于导弹在相对于飞机的高速度移动，有强烈的多普勒频移。大多数现代空中打击雷达，甚至脉冲多普勒集有导弹的指导目的的 CW 功能。

在连续波雷达的最大距离是由总体带宽和发射机功率决定的。这种带宽是由两个因素决定的。
传输能量密度 （瓦特每赫兹）
接收器过滤器尺寸 （带宽除以总的筛选器）

增加一倍传输功率增加距离性能约 20%。可以减少总的一半调频传输噪声具有相同的效果。

用于连续波多普勒天气雷达接收机的频率域接收器是非常不同于常规雷达接收机。接收器组成的一家银行的筛选器，通常超过 100。筛选器的数目确定的最大距离性能。

收件人筛选器的数目增加一倍增加约 20%距离性能。当接收器筛选器大小等于骑上传输信号的最大的调频噪声时，实现最大距离性能。减少低于平均数额的调频传输噪声接收机过滤器尺寸不会提高性能范围。

连续波雷达据说是匹配时收件人筛选器大小匹配的传输信号的调频噪声的 RMS 带宽。

[编辑]类型

有两种类型的连续波雷达： unmodulated 连续波和调频连续波.

[编辑]Unmodulated 连续波





由源的议案引起的波长的变化
这种雷达可以成本低于 100 美元 (2012 年)。返回频率都搬离了基于多普勒效应，移动对象时的传输频率。没有方法来评价的距离。这种类型的雷达一般用于竞技体育，像高尔夫球、 网球、 棒球、纳斯卡赛车。

多普勒频率的变化取决于空气中的光速(c'是比在真空中稍慢） 和v的目标速度：[3]

因此，多普勒频率是：[4]

因为通常变化的一种雷达目标的速度是远远小于 c' （），就有可能与 simplifiy :

没有调频调制连续波雷达只检测运动目标作为固定目标 （沿视线) 不会导致多普勒漂移。反映平稳和缓慢移动对象发出的信号被屏蔽的传输信号，其中占压倒性优势从缓慢移动的思考在正常操作期间的对象。

[编辑]Modulated 连续波

调频连续波雷达 (FM-CW） 是测量雷达设置能判断距离的距离很短。这通过提供测量距离和速度测量，这是必不可少的当有多个源的反射的雷达天线到达时提高了可靠性。这种雷达常被用作"雷达高度计"在着陆过程中飞机的测量准确的高度。 [5] 它也用作早期预警雷达和接近传感器。多普勒频移并不总是需要检测使用调频调制时。

在此系统中传输的信号的已知稳定频率连续波因向上和向下的频率在固定的时间内调制信号。随着距离增加接收信号的频率偏差。这出，被抹去，或模糊，多普勒信号。从目标回波然后混入传输信号时，产生一个节拍信号解调后会否给目标的距离的影响。

各种调制是可能的发射机频率可以向上和向下杀，如下所示：
正弦波，像空袭警报器
锯齿波，像从一只鸟啁啾
三角波，像美国的警笛
方波，像在英国警笛

解调范围仅限于传输调制的 1/4 波长。检测的范围为 100 Hz 调频调制将 500 公里。这一限制取决于类型的调制和解调。以下普遍适用。

雷达将从月球，如报告不正确距离的距离超过了检测的范围，从思考。调频连续波范围测量只是可靠至约 60%的检测的范围或为 100 Hz 调频调制约 300 公里。

[编辑]锯齿频率调制





测距调频连续波雷达系统与： 如果 (引起可能的多普勒频率） 可以忽略错误和发射机功率是线性调频，然后延迟时间 () 是按比例差异的传输和接收的信号 () 在任何时间。
锯齿调制是最常用的调频连续波雷达范围缺乏旋转部件的对象的需要。使用这种技术的多普勒速度与混合范围信息。对备用的扫描，以确定使用调制的载波频率漂移的速度，可以关闭调制。这允许范围和速度，要找一个雷达套。三角波调制可以用于实现相同的目标。

如图中所示 （绿色） 的接收的波形是只是延迟传输波形 （红色） 的副本。传输的频率用来向下转换到基带和之间的传输信号和反射回来的信号增加时滞 （距离） 频移量的接收信号。因此，延迟时间是度量值的范围 ；小频率传播由附近的思考，与更多的时间延迟和较长的范围对应的频率价差较大。

随着现代电子产品的出现，数字信号处理用于大多数检测处理。巡逻的信号通过模拟到数字转换器，和数字处理执行的结果。文献中所述，线性斜坡波形测距调频-CW 鉴于在下列一组方程的：[5]
在是雷达频率扫描量和是完成频率扫描的时间。
然后， ，重新排列到更有用：
其中是雷达能量的往返时间。
然后是小事的理想化的典型案件，作为物理单程距离的计算：
在是光的速度在任何透明介质中的折射率n (n = 1 在真空和空气 1.0003)。
出于实际原因，接收调制坡道开始因为传入的思考会从以前的调制周期调制后一段短时期不处理样品。这系列的时间限制，限制了性能。

[编辑]正弦波频率调制





正弦调频调制标识范围通过测量的频谱分布量产生的传播延迟 （上午不用 FMCW)。
当范围和速度所需的与多个移动部件涡轮风扇叶片、 直升机叶片或螺旋桨等复杂对象同时使用正弦调频调制。这种处理可以减少复杂的光谱线调制范围测量过程中引入错误的旋转部件所产生的影响。

这种技术也有接收器永远不需要停止处理传入的信号，因为调制波形是连续没有脉冲调制的优势。

正弦调频调制是为在思考中关闭破产管理署署长完全取消，因为传输频率将会被反射到接收方回的频率相同。更远处的物体的频谱将包含更多的调制。致骑上的接收信号调制扩频量到的反映对象之间的距离成正比。

FM 调制的时间域计算公式如下：
在(调制指数)
在雷达和反射器之间的过境中引入时间延迟。
在时滞
检测过程下来将转换为使用传输信号的接收信号。这消除了承运人。

卡森带宽规则可以看到在这个方程式中，和，非常接近于确定放在接收频谱的蔓延的量：

接收机解调与 FMCW 类似于使用与脉冲压缩的接收机解调策略一起使用。这在多普勒恒虚警检测处理之前发生。大型调制指数是出于实际需要。

实际系统引入反向 FM 调制上使用数字信号处理的快速傅里叶变换的过程用来产生光谱之前的接收信号。这是与几个不同的解调值重复的。范围是发现通过确定接收频谱宽度在哪里最低。

实际系统过程还收到几个周期的 FM 调制样本以减少采样文物的影响。

[编辑]配置





一个简单的连续波雷达模块框图： 很多厂家提供这种收发器模块和其重命名为"多普勒天气雷达传感器"
有两种不同的天线配置用于连续波雷达：单站雷达和双基地雷达.

[编辑]单站

雷达接收天线位于附近雷达发射的单站雷达天线.

饲料通过 null通常需要消除出血通过发射器和接收器，可在实际系统中提高灵敏度之间。这通常用于连续波角跟踪是与地对空导弹系统互操作的 (CWAT) 雷达接收机。

中断连续波可以用来消除出血通过之间的传输和接收天线。这种系统通常需要每对传输脉冲之间的一个样本，采样速率通常是 30 kHz 或更多。这种技术用最便宜的雷达，如那些用于交通监测和体育种类。

调频连续波雷达可以建同用一个天线使用循环器或圆极化。

[编辑]双基地

雷达接收天线是远离雷达发射的双基地雷达天线。发射器是相当昂贵的而接收器是相当便宜，用完即弃。

这通常用于与半主动雷达末制导包括大多数的地对空导弹系统。传输雷达通常位于附近导弹发射装置。接收器位于导弹。

传输天线照亮中作为搜索灯一样的目标。传输天线也问题全方位示例。

接收方使用两个天线 — — 一个天线对准目标和一个旨在传输天线的天线。接收的天线，发射天线的目的用于开发饲料通过 null，它允许目标接收方才能可靠地工作或其附近的天线的主梁。

大多数现代系统调频连续波雷达使用一个发射机天线和多个接收器天线。因为发射器在不断与接收器有效相同的频率，必须行使特别护理避免负荷过重的接收阶段。

[编辑]单脉冲

主要文章：单脉冲雷达

单脉冲天线生产无脉冲或其他调制的角度测量结果。半主动雷达末制导中使用这种技术.

[编辑]泄漏

传输信号会泄漏到实际系统接收器。重大泄漏将来自于附近环境的思考，即使天线组件是完美。就像 120dB 泄漏排斥反应的需要，以达到可接受的性能。

三种方法可以用于产生一个实际的系统，将正常工作。
Null
筛选器
中断

Null 和筛选器的方法必须使用与双基地雷达，像半主动雷达末制导，出于实际原因因为侧叶从照明雷达将照亮除了在目标系统上的主叶照明环境。类似的限制适用于基于连续波雷达。这将添加成本。

中断适用于廉价手持单静态雷达系统 (警察雷达和体育用品)。这是不切实际的双系统的成本和复杂性与协调时间在两个不同位置的核精确地关联。

该驱动器的这一要求的设计约束是动态范围限制的实际接收组件，包括带通滤波器，需要一些时间来解决了。

[编辑]空

空的方法采用两个信号：
泄漏进入接收机的传输信号的样本
样本的实际传输信号

实际传输信号是旋转 180 度，削弱、 和送入接收器。相移和衰减设置使用取得从接收方的反馈意见取消大部分泄漏。典型的改进是到 70dB 30dB 的顺序。

[编辑]筛选器

筛选器的方法依赖于使用一个非常狭窄的频段拒绝筛选器，将消除低速信号从附近的反射器。乐队拒绝区域跨度 10 英里每小时 100 英里每小时，取决于预期的环境。典型的改进是到 70dB 30dB 的顺序。

[编辑]中断

虽然系统不被认为是 CW 系统，性能特点是足够相似进行分组的中断承运人中断 CW 与纯连续波雷达系统因为脉率很高，但不够，范围测量不能没有 FM 调制。

这种技术关闭发射器关闭接收器采样开始之前的一段。接收机干扰是下滑了约 8.7dB 每时间常数。120DB 的泄漏减少需要 14 恢复之间关闭发射器时带宽时间常数和接收器采样开始。

[编辑]优势

简单起见，由于连续波雷达是廉价的制造，从故障，廉价来维持，相对自由和完全自动化。有些小到足以放在口袋里携带。更为复杂的连续波雷达系统可以可靠地实现准确的检测，同时提供导弹光照超过 100 公里的距离。

可以提供额外信号噪音收益，这种人不需要额外的电源，使用没有调频调制的脉冲雷达将压缩 FMCW 匝道。这与这一事实它是傅里叶审问的连贯手段相结合可以使用而不是方位集成提供优越于噪音信号和多普勒测量。

多普勒处理允许信号连续接收器样本之间的集成。这意味着可以增加采样的数量没有增加发射功率扩大检测范围。这种技术可以用于生产廉价隐身低功率雷达。

CW 性能是这个原因类似于脉冲多普勒雷达性能。

[编辑]限制

调制连续波雷达不能测量距离，和梁是通常广泛与侧叶扩展到侧面和背后的雷达天线。信号幅值提供了唯一的方法，以确定哪个对象相对应的速度测量与接收器，附近多个移动对象时，但振幅信息不是有用无范围测量，以评估目标大小。移动对象包括对象在天线附近飞行的鸟。从接收方的正前方的小对象的思考可以折服从大型对象位于一侧，上方或背后的雷达 （如树与风穿过树叶、 高草、 海面，货运列车、 总线、 卡车和飞机进入天线侧叶的思考。

缺乏范围调制的小雷达系统才可靠与自由从植被、 飞机、 鸟、 天气现象和其它车辆附近的无菌环境中的一个对象一起使用时。

与 20dB天线侧叶，卡车或 1000 平方英尺的反映背后天线表面可以产生一个信号，强如一辆车有 10 平方呎的反映前的小手与树举行天线。地区调查需要确定如果手举行设备将可靠地运行，因为未观察到的巷道交通和运算符后面的树林可以干扰前经营者提出的意见。

这是一个典型的问题用雷达测速枪由执法人员、 纳斯卡事件和体育、 棒球、 高尔夫和网球一样使用。从第二次雷达、 汽车点火、 其他移动的对象，与预期的目标，和其他无线电频率来源动风扇叶片的干扰会损坏测量。这些系统受到波长，这是 0.3 米Ku 波段，所以梁蔓延超过 45 度，如果天线小于 12 英寸 (0.3 米) 的限制。除非天线大于雷达车载所有方向都延伸重大天线侧叶。 [6]

旁瓣抑制和调频范围调制是可靠的操作所必需的。没有办法知道的到达信号旁瓣抑制，需要两个或更多的天线，每个都有其自己单独的接收器没有方向。没有办法知道没有调频范围调制的距离。

所有需要要挑出单个对象的速度、 方向和距离。

此限制是众所周知的不能克服的设计的基本物理限制。

执法机构包括手持式激光组合中的执法，确认可靠的速度和在交通中的个别车辆位置后雷达检测速度过快所需的工具。 [7] [8] [9]