通过发射电磁波对目标进行照射并接收其回波,由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率(径向速度)、方位、高度等信息。
雷达分类:
1、按照雷达信号形式分类,有脉冲雷达、连续波雷达、脉部压缩雷达和频率捷变雷达等。
2、按照角跟踪方式分类,有单脉冲雷达、圆锥扫描雷达和隐蔽圆锥扫描雷达等。
3、按照目标测量的参数分类,有测高雷达、二坐标雷达、三坐标雷达和敌我识对雷达、多站雷达等。
4、按照雷达采用的技术和信号处理的方式有相参积累和非相参积累、动目标显示、动目标检测、脉冲多普勒雷达、合成孔径雷达、边扫描边跟踪雷达。
5、按照天线扫描方式分类,分为机械扫描雷达、相控阵雷达等。
6、按雷达频段分,可分为超视距雷达、微波雷达、毫米波雷达以及激光雷达等。
典型的雷达是脉冲雷达,主要由天线、收发转换开关、发射机、接收机、定时器、显示器、电源等部分组成。
发射机产生强功率高频振荡脉冲。具有方向性的天线,将这种高频振荡转变成束状的电磁波(简称波束),以光速在空间传播。电磁波在传播过程中遇到目标时,目标受到激励而产生二次辐射,二次辐射中的一小部分电磁波返回雷达,为天线所收集,称为回波信号。
接收机将回波信号放大和变换后,送到显示器上显示,从而探测到目标的存在。为了使雷达能够在各个方向的广阔空域内搜索、发现和跟踪目标,通常采用机械转动天线或电子控制波束扫描的方法,使天线的定向波束以一定的方式在空间扫描。
定时器用于控制雷达各个部分保持同步工作。收发转换开关可使同一副天线兼作发射和接收之用。电源供给雷达各部分需要的电能。目标的距离是根据电磁波从雷达传播到目标所需要的时间(即回波信号到达时间的一半)和光速(每秒30万公里)相乘而得的。目标的方位角和仰角是利用天线波束的指向特性测定的。
根据目标距离和仰角,可测定目标的高度。当目标与雷达之间存在相对运动时,雷达接收到目标回波的频率就会产生变化。这种频移称为多普勒频移,它的数值与目标运动速度的径向分量成正比。据此,即可测定目标的径向速度。
气象雷达通过方向性很强的天线向空间发射脉冲无线电波,它在传播过程中和大气发生各种相互作用。如大气中水汽凝结物(云、雾和降水)对雷达发射波的散射和吸收;非球形粒子对圆极化波散射产生的退极化作用,无线电波的空气折射率不均匀结构和闪电放电形成的电离介质对入射波的散射,稳定层结大气对入射波的部分反射;以及散射体积内散射目标的运动对入射波产生的多普勒效应等。
气象雷达回波不仅可以确定探测目标的空间位置、形状、尺度、移动和发展变化等宏观特性,还可以根据回波信号的振幅、相位、频率和偏振度等确定目标物的各种物理特性,例如云中含水量、降水强度、风场、铅直气流速度、大气湍流、降水粒子谱、云和降水粒子相态以及闪电等。此外,还可利用对流层大气温度和湿度随高度的变化而引起的折射率随高度变化的规律,由探测得到的对流层中温度和湿度的铅直分布求出折射率的铅直梯度,并通过分析无线电波传播的条件,预报雷达的探测距离,也可根据雷达探测距离的异常现象(如超折射现象)推断大气温度和湿度的层结。
雷达的工作原理是:
雷达测距的原理是利用发射脉冲与接收脉冲之间的时间差,乘以电磁波的传播速度(光速),从而得到雷达与目标之间的精确距离。
目标角位置的测量原理是利用天线的方向性,雷达天线将电磁能量汇集在窄波束内,当天线波束对准目标时,回波信号最强,根据接收回波最强时的天线波束指向,就可确定目标的方向。
测量速度原理是雷达根据自身和目标之间有相对运动产生的频率多普勒效应。雷达接收到的目标回波频率与雷达发射频率不同,两者的差值称为多普勒频率。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时,雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。
雷达是人们根据(回声定位)原理发明的
蝙蝠在飞行的时候,喉内能够产生生物波,生物波通过口腔发射出来。当生物波遇到昆虫或障碍物而反射回来时,蝙蝠能够用耳朵接受,并能判断探测目标是昆虫还是障碍物,以及距离它有多远。人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式,叫做“回声定位”。科学家根据回声定位原理发明了雷达。
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