科普贴:覆盖面宽的宽带/超宽带雷达!!

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导读:工作频带很宽的雷达称为宽带/超宽带雷达。隐身兵器通常对付工作在某一波段的雷达是有效的,而面对覆盖波段很宽的雷达就无能为力了,它很可能被超宽带雷达波中的某一频率的电磁波探测到。另一方面,超宽带雷达发射的脉冲极窄,具有相当高的距离分辨率,可探测到小目标。目前美国正在研制、试验超宽带雷达,已完成动目标显示技术的研究,将要进行雷达波形的试验。 超宽带雷达 冲击式雷达或无载波雷达是一种超宽带雷达,它的发射脉冲极窄,峰值功率很高、频谱分布在很宽的范围内,具有相当高的距离分辨力,能够有效对付采用雷达吸波材料

工作频带很宽的雷达称为宽带/超宽带雷达。隐身兵器通常对付工作在某一波段的雷达是有效的,而面对覆盖波段很宽的雷达就无能为力了,它很可能被超宽带雷达波中的某一频率的电磁波探测到。另一方面,超宽带雷达发射的脉冲极窄,具有相当高的距离分辨率,可探测到小目标。目前美国正在研制、试验超宽带雷达,已完成动目标显示技术的研究,将要进行雷达波形的试验。


超宽带雷达


冲击式雷达或无载波雷达是一种超宽带雷达,它的发射脉冲极窄,峰值功率很高、频谱分布在很宽的范围内,具有相当高的距离分辨力,能够有效对付采用雷达吸波材料和平滑外形等隐身技术的隐身目标。冲击式超宽带雷达的优势和能力有如下几点:a.测距分辨率可高达厘米量级,可以获得足够高的的分辨率。b.具有能够识别和区分各目标的重要能力。c.超宽带雷达发射的脉冲包含许多频率,因此它能够突破窄频段吸波材料的吸波效应。d.具有对单个或多个目标的高分辨率成像能力。e.具有较强的穿透植被、土壤和墙壁的能力。f.能够通过距离选通(range gating)技术抑制杂乱回波和减少多径干扰。g.具有一定对抗电子对抗的能力。


所谓超宽带雷达,是指雷达信号的瞬时相对带宽大于25%,即P一(八一人)从,人一(人十人)2,p>25%的雷达,其最大特点是具有极高的距离分辨率,使用冲激SAR系统可以得到方位向和距离向分辨率都很高的图像.

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超宽带雷达因其高距离分辨率、强抗干扰能力、低截获率等优异的性能受到越来越多的关注。美国国防部近几年一直将超宽带雷达技术列为国防关键技术计划中的重要研究内容。随着现代战术武器的飞速发展和微波遥感技术的进步,超宽带合成孔径雷达(UWB SAR)现已成为国内外研究热点之一。 由于雷达是综合性很强的电子系统,超宽带雷达的具体实现要受到实际硬件水平的限制,其中视频回波信号瞬时大带宽给接收机数据采集造成了很大的困难。本论文基于当前的硬件水平限制,研究在不增加接收机瞬时带宽的情况下获得超宽带回波的信号形式,探讨超宽带波形在合成孔径雷达成像中的应用。 本文结合了雷达分辨理论分析了限制合成孔径雷达分辨率的因素,给出了雷达波形按模糊函数的分类与波形设计原则。 本文对频率步进信号(Stepped-Frequency)及其合成孔径雷达成像进行了全面深入的研究。包括:频率步进波形合成超宽带信号分析,IFFT方法获得目标一维距离像与距离分辨率分析,径向速度对目标距离像的影响、速度补偿、频率步进信号的模糊函数分析,以及频率步进波形照射下的合成孔径雷达成像、波形设计与系统设计。

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宽带天线的发展已有几十年历史,国内外报道已经有大量的不同种类的,如双锥天线,对数周期天线,螺旋天线及背腔式螺旋天线,偶极子加载天线等.对于时域辐射技术,早期国内外采用双锥天线及其演变形式V-锥天线,扇形偶极子天线.这几种早期天线存在馈电难、辐射效率低、增益低、收发耦合强,方向性差,无法用于测量时域目标特性,只能用作简单收发用途,不适合作实际雷达测试使用,因此我们在“七五”及“八五”期间在上述天线基础上研制出新的TEM喇叭加脊天线,和原天线比较,具有波形保真性好,具有一定的定向性和增益,比双锥天线、V-锥天线、对数周期天线等更适合用作短脉冲辐射和接收,但仍存在着馈电难,收发耦合强,天线后向辐射强等缺点,所以普通的TEM加脊喇叭用于实际超宽带雷达仍有一定距离.本文的目的是介绍我们新研制的新式鳍线式加脊的超宽带TEM喇叭及其应用,在该喇叭中首次采用了共面波导到鳍线平衡超宽带过渡的共面集成电路形式,它们分别由鳍线,共面波导等集成电路构成馈电网络.馈电结构简单,其效率高,且有UWB特性,把该种UWB馈电的鳍线作为圆锥TEM喇叭或方锥TEM喇叭的脊,所形成的新式TEM喇叭保持了原有TEM喇叭的UWB特性,但增加了天线的隔离度,在研究单站瞬态目标散射时,可在示波器上清晰地看到回波,可用作UWBR的收发天线及目标的瞬态散射特性研究.


鳍线是由介质表面隔开一定距离的两片金属形成的,它是由槽线演变而来,当介电常数很大时鳍模波长较小,它的特点是能产生对称场,在鳍间形成有效的平衡传输线结构,对低介电常数的鳍线的特性阻抗可用谱域法来计算,随着微波集成电路的发展,,鲮线(Fin-line)已在E-面微波毫米波集成器件中得到了很大应用.



作为电磁波收发的门户,天线是一切开放式电子系统不可或缺的关键部件。在新兴的高功率微波超宽带技术领域,对天线性能提出的特殊需求(如高功率、高效率、高增益、超宽带、小型化等)使天线成为系统中不可回避的性能瓶颈。因此,超宽带天线是当前的研究热点、重点和难点。美国和俄罗斯两大军事强国在高功率微波和超宽带技术领域已有多年的研究经验,在国际上处于领先地位。俄罗斯在其高功率、超宽带电磁脉冲辐射系统中采用了一种电磁偶极子组合天线形式;美国则一直致力于发展其冲击脉冲辐射天线(IRA)系列。在此背景下,中国工程物理研究院近年来在该领域开展了大量的理论、数值模拟和实验研究工作。


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国外的一种民用机动的远距离监控和测量的宽带/超宽带雷达


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