信号类型（雷达）——雷达波形认识（一）

news/2024/5/16 16:45:53/文章来源:https://blog.csdn.net/yjh_2019/article/details/126570394

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《信号类型（雷达+通信）》

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前言

简述

总结

前言

本文将结合个人研究经验，从雷达波形简单谈谈我对雷达的认识。之后将对常见的雷达波形进行简单分析。

简述

雷达的波形决定了信号处理的手段以及对应的雷达功能，而雷达的功能以及对应的性能指标进一步决定了雷达的适用场景以及适用范围。因此，要想对雷达有一个更加快速、更加全面、更加本质的认识，可以从雷达波形的角度进行认识，雷达的波形主要分为两大类：连续雷达波形；脉冲雷达波形。为了便于理解，下面我将基于自己思考的逻辑来将雷达波形间的联系进行简单阐述，期间也会引入相参的概念（实际雷达波形设计的历史脉络这里没有调研，可能与所述有出路，感兴趣的读者可自行调研，清楚的如果能够在评论区内分享就更好了）。

雷达起源于电磁波的发现，电磁波由詹姆斯 $\cdot$ 麦克斯韦预言，由海因里希 $\cdot$ 赫兹在实验中证实，至此雷达的电磁波理论诞生。雷达主要利用了的电磁波的传播理论，主要包括电磁波在自由空间（实际传播环境可能存在电磁吸收衰减现象）的直射传播现象（当然低频情况下，有些雷达也利用了电磁波的绕射传播现象）、在介质表面的反射/散射现象（这是雷达能够探测到目标的根本原因）。

由于电磁波早期产生的是由于放电现象产生的电磁脉冲信号，所以，早期雷达波形为脉冲波形，并且人们根据电磁波反射特性判断电磁波传播路径上是否有目标，并且根据反射的时延判断目标与雷达位置的直线距离有多远，并且根据无线电的这两个功能将此技术称为雷达技术，由此早期出现的波形为脉冲波形，此时发射的脉冲之间的相位并不相参，因此只能实现简单的测距功能。

随着探测与测距雷达的简单应用，人们很快发现只有测距功能并不能满足实际需要（实际有价值的目标大多是运动的），需要扩展雷达的功能，在电磁波传播理论中，发现了电磁波传播的多普勒效应，并且电磁波产生技术能够产生单频连续波信号。因此，人们发射单频电磁波信号，并且根据接收的电磁波信号与实际发射的电磁波信号的频率差（多普勒频率），通过目标速度与多普勒信号之间的关系得到目标的速度信息。但是仅发射不加任何调制信号的单频连续波信号，无法得到目标距离信息。针对这个问题，基于连续波雷达，人们设计了调频连续波雷达，其利用收发信号的频率差实现测距；也对单频信号的相位进行编码得到相位编码连续波雷达，其根据收发信号相位变化的起始时间差进行测距；此外还有多频连续波雷达，根据不同频率回波信号的相位差，实现测距。

上述改良的连续波雷达虽然能够实现目标测速的同时实现测距，但是也存在其他问题（个人猜测，没有调研），人们结合单频信号测速以及脉冲信号测距（非相参）的特点，设计了相参体制雷达，这类雷达多为脉冲波形的，相参意味着发射的每个脉冲初始相位一致，这样每个脉冲在实现测距的同时，相同时延上的相位将保留多普勒相位信息，并根据多普勒信息实现测速。但是也发现发射简单的单频脉冲信号存在探测距离与分辨率的矛盾（《SAR学习笔记》有介绍），针对这一问题，脉冲压缩技术被发明。这一雷达体制的发明使得雷达领域进入一个全新的发展领域，后续合成孔径雷达等都是基于此雷达进行发展的。