第六章 目标距离的测量
2R tr c
ctr R 2
常用方法：脉冲法、频率法、相位法
第一节 脉冲法测距
§6.1.1 基本原理
► 工作原理：测量目标回波滞后于主波的时间
ctr R 2
早期雷达均用显示器作为终端，在显示器画面上根据扫掠 量程和回波位置直接测读延迟时间。
显示器扫描速度
现代雷达常采用电子设备自动测读回波到达的延迟时间。
显然
舍脉冲法判模糊时，每组脉冲数M应满足
测得时延
最远目标所对应的跨周期数
习题
第二节 调频法测距
调频法测距可用于连续波雷达，也可用于脉冲雷达 连续发射的信号具有频率调制的标志后即可用以测 定目标的距离。
§6.2.1 调频连续波测距
► 调频连续波雷达组成框图
产生高频等幅波，频率按线 性或正弦规律变化
搜索
发现目标
截获
首次测定参数 丢失目标
跟踪
连续测量
► 距离跟踪方法：人工、半自动、自动 ► 距离跟踪原理：产生一个时间位置可调的时标（移动
刻度或波门），调整其位置，使之在时间上与回波信号重 合，然后精确读出时标位置作为目标的距离数据送出。
► 距离跟踪应用：火控、警戒
§6.3.1 人工距离跟踪
► 原理
雷达可测量的最近目标的距离
由脉冲重复周期Tr确定 通常选择：
特殊场合，雷达重复频率不能满足单值测距要求，此时 出现测距模糊
§6.1.4 判距离模糊的方法
► 多种重复频率判模糊
双重频判距离模糊
t1
t2
或
三重频判距离模糊
例： m1＝7， m2＝8， m3＝9， A1＝3， A2＝5，
A3＝7，求目标的真实距离R
► 舍脉冲法判距离模糊
P176，图6.6b
在每M个发射脉冲中舍弃一个，作为发射脉冲串的 附加标志；设从A1到AM共M个脉冲，其中A2不发 射。与之对应的接收回波串同样是每M个脉冲中少 一个。从A2开始，逐个累计发射脉冲数，直到某 一发射脉冲后缺少一个回波脉冲，累计的数值就是 回波跨越的重复周期数。
将回波信号与发射信号混 频，输出差频电压
常用于单一目标测距，如高度表等。
► 测距原理
设发射信号频率 ft 在一定时间T 内线性增加， 则回波信号fr 频率和发射信号频率变化相同， 只在时间上延迟了tR （回波时延）。如图： 调频带宽
f（ t ） B f0 调频周期
tR T
t
fb（t） tR
差拍频率 t
搜索脉冲产生法
定时信号
Tr
扫描锯齿波
搜索锯齿波
锯齿波
搜索脉冲
波门
回波
截获
习题
采用移动的电刻度作为时间基准，操作员按显示 器上的画面，将电刻度对准目标回波，从控制器 度盘或计数器上读出移动电刻度的准确时延即可 代表目标距离。
► 关键
产生移动的电刻度，且其时延可精确读出。
► 电刻度产生方法：锯齿波电压法、相位法
锯齿波电压法
相位法
复合法 锯齿法粗测，锯齿法粗测的移动波门内用相位法
§6.2.2 相位法测距
► 工作原理
由于相位计不能测出大于360°的相位差，会产生距离模糊； 且在目标反射过程中会引入附加相移，该附加相移是未知量， 会引起测距误差。目前，解距离模糊的常用方法主要有：相 位编码解距离模糊、双频率相位法测距、多频连续波(MFCW) 测距等。
第三节 距离跟踪原理
► 距离跟踪：对目标距离作连续的测量
► 三角形波调制
目标运动时
► 正弦波调制
频率法测距的误差问题
► 频率计的精度 ► 频域测频带来的测距误差
差拍信号可以通过FFT 变换获得其频谱信息， 而幅度最大值对应的频 率就是差拍信号频率
利用FFT技术对信号进行频谱分析时，分析精度主要受制于 混叠效应、量化误差、泄漏效应与栅栏效应。混叠效应和 量化误差是模拟信号数字化过程中引起的。泄漏效应和栅 栏效应时离散傅立叶变换所固有的。由于FFT的栅栏效应， 直接采用FFT所获得的距离谱具有固定的采样间隔 ΔR ，从 而产生 ΔR/2的测距误差，这使得测距雷达在近距离下测量 的相对误差较大。分析表明，增加FFT的谱线数量提高频谱 分辨率可以削弱泄漏效应和栅栏效应。但是由于增加了采 样长度，将增加时间开销。
§6.1.2 影响测距精度的因素
系统误差：系统各部分固定延迟所带来的误差。 随机误差：偶然因素造成。 距离显示器的误差：刻度误差、亮点直径误差、惯性误差等 由 从而： 电波传播速度变化产生的影响：
5求导Leabharlann 得：大气折射引起的误差：标准16m 测读方法误差： αd、αx （模拟），量化误差（数字）
§6.1.3 距离分辨力和测距范围
► 时间鉴别器：用来比较回波信号与跟踪脉冲间的延迟
时间差Δt＝t－t’，并将转换成与它成比例的误差电压。
► 时间鉴别器特性曲线
► 控制器：把误差信号uε进行加工变换，将其输出用于控
制跟踪波门移动，改变时延t’，使Δt →0。
► 跟踪脉冲产生器：根据控制器输出的控制信号（转角
或控制电压），产生所需延迟时间t’的跟踪脉冲。
产生精测移动指标。
§6.3.2 自动距离跟踪
电刻度自动跟踪目标回波，并连续给出目标距离数据。 具体包含搜索、捕获、自动跟踪三个部分。
► 自动距离跟踪简化框图
当跟踪脉冲和回波脉冲在 时间上重合时，其延迟时 间即回波脉冲延迟时间， 从而求得目标距离，实现 跟踪。当两个脉冲不重合 时，读出误差电压，由控 制器根据误差电压使t’朝 减小Δt方向变化，直到 Δt＝0。
► 距离分辨力：同一方向上两个大小相等点目
标之间最小可区分距离
人工测距
距离分辨力：
两个点目标回波的 矩形脉冲间的间隔
τ
光点直径d
电子测距
脉冲宽度
显示器扫描速度
简单脉冲雷达距离分辨力： 脉冲压缩雷达距离分辨力：
雷达信号的有效带宽
► 测距范围：含最小可测距离和最大单值
测距范围
最小可测距离 最大单值测距范围