第1章　雷达工作原理

1.1　雷达的组成

雷达，英文为Radar，是Radio Detection and Ranging（无线电检测与测距）的缩写。雷达通过发射和接收电磁波，利用物体对电磁波的散射，实现对目标的检测、跟踪、成像、识别等。与光学、红外等其他感知手段相比，雷达具有全天时、全天候工作的优势，不易受到光照、云雨等环境因素的影响。

图1-1以一种单基站脉冲雷达为例，给出了雷达的基本组成框架［1］。本地振荡器（本振）的作用是产生正弦信号，其频率为雷达载频。波形发生器用于产生基带脉冲波形。发射机将基带信号调制到雷达载频上，产生射频信号。射频信号通过发射天线辐射出去。辐射的电磁波在空间中传播，经物体散射后被接收天线接收。接收到的射频信号经过射频放大器放大后进入混频器，产生中频信号。中频信号经过中频放大器放大，再经过解调、模数转换，转变为基带数字信号进入信号/数据处理器，用于后续的信号/数据处理。根据雷达功能的不同，雷达信号/数据处理器的输出可以是目标的距离与速度、目标检测结果点迹、目标运动航迹、目标图像、目标特征及类别等。需要说明的是，图1-1给出的雷达基本组成框架并不是唯一的。例如，有些雷达系统的发射和接收共用一组天线，这种收发模式称为双工，天线收发功能的切换通过双工器实现。又如，模数转换所处的位置在不同雷达中有所区别，早期雷达的信号处理在模拟域实现，而现代雷达更多地在数字域进行信号处理，其模数转换的位置更靠近雷达的前端。

图1-1　雷达的基本组成框架

按照发射和接收的电磁波波形不同，雷达通常可以分为脉冲雷达和连续波雷达。脉冲雷达发射的信号是间歇式的，在脉冲的发射间隔内接收目标散射的回波信号，即发-收交替进行。脉冲雷达的优点是可以避免雷达发射机对雷达接收机的干扰。连续波雷达发射的是连续的波形，通常需要发射、接收两个天线，在利用发射天线发射波形的同时，利用接收天线接收回波信号。连续波雷达的优点是可以连续工作，更有利于信号能量的长时间积累，从而提高接收端的信噪比。对于脉冲雷达和连续波雷达将分别在1.4节和1.5节进行详细介绍。