R(t' ) R0 vrt'
往返R(t′)距离所需的时间正是目标的延迟时间tr, 即
可解得结果
R(t' )
2 c
tr
tr
c
1 vr
(2R02vrt)
(8.1.5) (8.1.6)
第 8 章 运动目标检测及测速
将tr代入式(8.1.1)可得运动目标回波为
sr (t)
k' cos0
c c
vr vr
第 8 章 运动目标检测及测速
当目标与雷达站之间有相对运动时, 则距离R随时间变化。 设目标以匀速相对雷达站运动, 则在时间t时刻, 目标与雷达站间 的距离R(t)为
R(t) = R0 - vrt
式中，R0 为 t=0 时的距离；vr为目标相对雷达站的径向运动速度。
式(8.1.1)说明, 在t时刻接收到的波形sr(t)上的某点, 是在t-tr时 刻发射的。由于通常雷达和目标间的相对运动速度vr远小于电磁 波速度c, 故时延tr可近似写为
第 8 章 运动目标检测及测速
即信号角频率的变化值ωd = (2vr/c) ω0 = 2π 2vr/λ, 为多卜勒频移。 近似后的结果, 与常用的多卜勒频率表达式(8.1.3)相同。
对于窄带发射信号而言, 要严格地讨论运动目标回波的特点, 可将式(8.1.6)代入式(8.1.4)后, 得到的结果是:
当目标固定不动时, 回波信号的复包络有一固定迟延, 而高频则有 一个固定相位差。
第 8 章 运动目标检测及测速
当目标相对雷达站匀速运动时, 按式(8.1.2)近似地认为其延
迟时间tr为
tr
2R(t) c
2 c
( R0
vrt)
则式(8.1.4)的回波信号表示式说明, 回波信号比起发射信号来讲,
复包络滞后tr, 而高频相位差φ=-ω0tr=-2π (2/λ)(R0-vrt)是时间的函 数。当速度vr为常数时, φ(t)引起的频率差为
第 8 章 运动目标检测及测速
第 8 章 运动目标检测及测速
8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用 8.2 动目标显示雷达的工作原理及主要组成 8.3 盲速、 盲相的影响及其解决途径 8.4 回波和杂波的频谱及动目标显示滤波器 8.5 动目标显示雷达的工作质量及质量指标 8.6 动目标检测(MTD) 8.7 自适应动目标显示系统 8.8 速度测量
sr (t) ks(t tr ) kAcos[0(t tr ) ] (8.1.1)
式中, tr = 2R/c, 为回波滞后于发射信号的时间, 其中R为目标和 雷达站间的距离; c为电磁波传播速度, 在自由空间传播时它等 于光速; k为回波的衰减系数。
如果目标固定不动, 则距离R为常数。回波与发射信号之间 有固定相位差ω0tr=2πf0·2R/c = (2π/λ) 2R, 它是电磁波往返于雷 达与目标之间所产生的相位滞后。
tr
2R(t) c
2 c
( R0
vrt)
(8.1.1)
第 8 章 运动目标检测及测速
回波信号比起发射信号来, 高频相位差
0tr
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0
2 c
( R0
vrt)
2
2
( R0
vrt)
是时间t的函数, 在径向速度vr为常数时, 产生频率差为
1 d 2 fd 2 dt vr
(8.1.3)
这就是多卜勒频率, 它正比于相对运动的速度而反比于工作波长 λ。当目标飞向雷达站时, 多卜勒频率为正值, 接收信号频率高于 发射信号频率, 而当目标背离雷达站飞行时, 多卜勒频率为负值, 接收信号频率低于发射信号频率。
t
0
2R0 c vr
k' cos
c c
vr vr
0 t
2R0 c vr
由式(8.1.7)可以看出, 运动目标回波信号的角频率变为
可化简并近似为 vr 1
c c
(8.1.7)
vr vr
0
,
c
c c
vr vr
0
1
1
vr
c vr
0
1
vr c
2
0
1
vr c
0
c
sr
(t)
Re k '
u
c c
vr vr
t
2R0 c vr
exp
j0
c c
vr vr
t
2R0 c vr
Re k '
u
c c
vr vr
t
2R0 c vr
exp
j0
c c
vr vr
t
2R0 c vr
(8.1.8)
第 8 章 运动目标检测及测速
由式(8.1.8)可以讨论窄带信号时的运动目标回波的几个特点:
vr, 故(1角) 由频指率数可项作,近信似号简角化频处率理已，变得为到cc信号vvrr角频0,率通的常变总化满量足为c >>
d
2vr c
0
2
2vr
称为多卜勒频率。
第 8 章 运动目标检测及测速 (2) 对于复数包络u(t)来讲,
第 8 章 运动目标检测及测速
2. 常用雷达信号为窄带信号(带宽远小于中心频率)。 其发射 信号可以表示为
s(t) Re[u(t)e j0t ]
式中，Re表示取实部; u(t)为调制信号的复数包络; ω0为发射角频 率。
同连续波发射时的情况相似, 由目标反射的回波信号sr(t)可 以写成
sr (t) ks(t tr ) Re[ ku(t tr )e j0 (ttr ) ] (8.1.4)
第 8 章 运动目标检测及测速
8.1 多卜勒效应及其在雷达中的应用
8.1.1 多卜勒效应 1. 雷达发射连续波的情况 这时发射信号可表示为 s(t) = A cos(ω0t + φ)
式中, ω0为发射角频率, φ为初相; A为振幅。
第 8 章 运动目标检测及测速 在雷达发射站处接收到由目标反射的回波信号sr(t)为
fd
1
2
d
dt
2
vr
称为多卜勒频率, 即回波信号的频率比之发射频率有一个多卜 勒频移。
第 8 章 运动目标检测及测速 附注:
下面从式(8.1.1)出发, 较严格地讨论运动目标回波的特点。在 t时刻收到的回波是在t-tr时刻发射的, 而照射到目标上的时间是 t′=t - (1/2) tr, 照射时的目标距离为
第 8 章 运动目标检测及测速
多卜勒频率可以直观地解释为: 振荡源发射的电磁波以恒速 c传播, 如果接收者相对于振荡源是不动的, 则他在单位时间内 收到的振荡数目与振荡源发出的相同, 即二者频率相等。如果 振荡源与接收者之间有相对接近的运动, 则接收者在单位时间 内收到的振荡数目要比他不动时多一些, 也就是接收频率增高； 当二者作背向运动时, 结果相反。