1、.p1EanqFDPw個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)一、回波分析：地物回波：高大建筑物、山脈、鐵鎝對(duì)電磁波都有反射作用，在雷達(dá)上顯示出回波 .由于這些回波和地形、地物顯得比較一致，回波邊緣特別地清晰，而且固定不變，觀測中容易和其它回波區(qū)分開 .b5E2RGbCAP雷達(dá)探測地一般內(nèi)容：回波位置；強(qiáng)回波中心位置；回波形狀；結(jié)構(gòu)；回波演變趨勢；回波高度；回波強(qiáng)度；回波性質(zhì)；回波移向、移速地面描述：許多雷達(dá)地物回波地理論模型都假定空氣和均勻無限擴(kuò)展地空間之間是一個(gè)凹凸不平地邊界面 .某些理論模型還包括假設(shè)在水平方向或垂直方向地面具有均勻地特性，以及在植被或雪覆蓋時(shí)具有均勻特性適宜用數(shù)學(xué)模型描述地地面必定是很

2、理想化地 .只有很少一部分自然地面結(jié)構(gòu)在比較大地范圍內(nèi)確實(shí)是均勻地 .雖然計(jì)算機(jī)使人們可以采用真實(shí)地地面描述，但若要用分析地方法處理，則詳細(xì)地地形描述必須得到簡化.在眾多地測量中，只有很小一部分地面測量地精度達(dá)到厘米波雷達(dá)地測量精度 .即使對(duì)這些表面，也不能保證散射邊界不處在地表之下 .由植被和礫巖所組成地表面復(fù)雜得幾乎難以描述 .DXDiTa9E3d絕大部分理論研究都采用統(tǒng)計(jì)法描述地面狀態(tài)，因?yàn)槔碚搼?yīng)能代表某一類型地面，而不是只代表某個(gè)特殊地面，并且地面狀態(tài)也難以精確描述 .可是，統(tǒng)計(jì)描述自身必定是非常簡化地 .絕大多數(shù)理論都假定地面具有各向同性地統(tǒng)計(jì)特性，這實(shí)際上不適用于農(nóng)田或城市 .此外

3、，絕大多數(shù)理論還假定某個(gè)模型只包括兩個(gè)或三個(gè)參數(shù)（標(biāo)準(zhǔn)偏差，平均斜率，相關(guān)距離等） ，而自然（或人工）地面實(shí)際上比它要復(fù)雜得多 .用于植被和其他空域散射體（ Volume scatterers）地理論模型應(yīng)包括更多地參數(shù) .RTCrpUDGiT當(dāng)目標(biāo)信號(hào)由一個(gè)強(qiáng)回波 （例如金屬屋頂反射地強(qiáng)回波） 決定時(shí)，用噪聲中地正弦波分布描述這個(gè)目標(biāo)更合適 .如果此強(qiáng)回波信號(hào)比其余回波信號(hào)地平均值強(qiáng)很多，則在強(qiáng)回波附近接近正態(tài)分布 .實(shí)際上大目標(biāo)地回波分布比上述任何一種簡單模型都復(fù)雜 .5PCzVD7HxA為便于參考，下面給出上述兩種分布：（瑞利分布）1/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)（正弦波噪聲）式中， v

4、 為包絡(luò)電壓；0 為均方電壓； a 為正弦波峰值電壓；I0(x) 為虛變數(shù)地零階第一類貝塞爾函數(shù).jLBHrnAILg在脈沖雷達(dá)中，只有那些在特定時(shí)間內(nèi)反射雷達(dá)回波地地面才被認(rèn)為接收到有限地發(fā)射功率Pt，并且脈沖、天線和最大速度都限制了回波出現(xiàn)地頻率范圍 .xHAQX74J0X這一頻譜描述了連續(xù)波雷達(dá)檢波器輸出端上地衰落.對(duì)于脈沖雷達(dá)而言，它以脈沖重復(fù)頻率對(duì)頻譜抽樣 .如果脈沖重復(fù)頻率高到足以使整個(gè)頻譜再現(xiàn)（脈沖重復(fù)頻率高于奈奎斯特頻率， 2fd），那么圖形就是在給定距離上所接收到脈沖地抽樣頻譜 .LDAYtRyKfE雷達(dá)回波取決于系統(tǒng)參數(shù)和地面參數(shù)地組合.由于用確切地?cái)?shù)學(xué)模型來描述地面狀態(tài)會(huì)

5、產(chǎn)生上述問題， 因此，必須用實(shí)驗(yàn)測量方法描述自然表面地雷達(dá)回波 .理論地作用是對(duì)所做地測量進(jìn)行解釋，并指出如何根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行外推.影響地物回波地參數(shù)：雷達(dá)系統(tǒng)參數(shù)：；發(fā)射天線增益和接收天線口徑是俯仰角和方位角地函數(shù)，即；微分散射截面積本身是“視角” （Look angle）和地面位置地函數(shù)，即波長：地面上不同地物體對(duì)不同波長地反應(yīng)是不一樣地.功率；照射面積；照射方向（方位角和俯仰角） ；極化 .地面參數(shù)：復(fù)介電常數(shù)（導(dǎo)電率和介電常數(shù)） ；2/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)地面粗糙度；次表層或幅度衰減可忽略地深度覆蓋面地不均勻性.根據(jù)測距原理地不同， 毫米波雷達(dá)測距 有脈沖雷達(dá) 和調(diào)頻連續(xù)波 （

6、FMCW ）雷達(dá)兩種 .1脈沖雷達(dá)脈沖測距地原理 （如下圖所示） 是通過判斷 發(fā)射脈沖信號(hào) 與目標(biāo)反射脈沖信號(hào)之間地時(shí)間差 ，結(jié)合毫米波地傳播速度，計(jì)算兩車地間距 R.Zzz6ZB2Ltk圖：脈沖測距原理脈沖測距方式原理雖然簡單，主要是判斷發(fā)射信號(hào)和反射信號(hào)之間地時(shí)間差，但是在具體地技術(shù)實(shí)現(xiàn)上存在一定地難度 .主要問題在于：對(duì)于脈沖雷達(dá)系統(tǒng)，當(dāng)目標(biāo)距離很近時(shí)， 發(fā)射脈沖和接收脈沖之間地 時(shí)間差非常小 ，這就要求系統(tǒng)采用高速信號(hào)處理技術(shù) ，從而使近距離測距變得十分復(fù)雜，成本也大幅上升 . 因此該方式實(shí)用性不強(qiáng) .dvzfvkwMI12. 調(diào)頻連續(xù)波（ FMCW ）雷達(dá)與脈沖雷達(dá)相比， FMCW

7、具有所需 發(fā)送功率低 ，信號(hào)處理復(fù)雜程度低 及成本低廉地顯著優(yōu)點(diǎn) .1）測距原理雷達(dá)系統(tǒng)通過天線向外發(fā)射一列連續(xù)調(diào)頻毫米波，并接收目標(biāo)地反射信號(hào) . 發(fā)射波地頻率隨時(shí)間按調(diào)制電壓地規(guī)律變化 .反射波與發(fā)射波地形狀相同，只是在時(shí)間上有一個(gè)延遲 ， 與目標(biāo)距離 R 地關(guān)系同樣可用式（ 1）表示 .rqyn14ZNXI2)測速原理如果反射信號(hào)來自一個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)地目標(biāo)， 則反射信號(hào)中包括一個(gè)由目標(biāo)地 相對(duì)運(yùn)動(dòng)所引起地多普勒頻移 fd.3/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)根據(jù)多普勒原理，目標(biāo)地相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度可用式（2）表示 :式中 f0 為發(fā)射波中心頻率， 為發(fā)射波波長 .二、需要考慮地問題：微分散射截面積 或

8、散射系數(shù)（單位面積地散射截面積）0；地面介電質(zhì)性質(zhì)；地面粗糙度；植物、植被 或雪覆蓋；雷達(dá)波長 ；入射角；濕度 ;地物回波地 起伏 ;極化能力;副瓣雜波；時(shí)間同步；陸地表面就更難描述： 設(shè)想如何進(jìn)行關(guān)于森林地合適地?cái)?shù)學(xué)描述 （當(dāng)每一片樹葉和每一個(gè)松針都必須被描述時(shí)） .此外，陸地表面在水平和縱深兩個(gè)方向上很少是均勻地 .EmxvxOtOco如果兩個(gè)雷達(dá)目標(biāo)地幾何形狀相同， 則復(fù)介電常數(shù)較高地目標(biāo)反射地回波較強(qiáng)，這是由于在復(fù)介電常數(shù)較高地目標(biāo)中感應(yīng)出地位移電流或傳導(dǎo)電流較大 .在自然界中沒有發(fā)現(xiàn)幾何形狀相同而介電常數(shù)不同地物體， 因此，這一特性地測量是不容易地 .液態(tài)水地相對(duì)介電常數(shù)在 X 波段

9、約為 60，在 S 波段或波長更長地波段約為 80，而一般干燥固體地介電常數(shù)則小于 8，所以地面目標(biāo)地有效介電常數(shù)受濕度地影響很大 .同一材料地導(dǎo)電率在濕潤時(shí)通常比干燥時(shí)高，因此，濕度對(duì)電磁波衰減地影響很大 .SixE2yXPq5圖 1 和圖 2 示出植物和土壤地相對(duì)介電常數(shù)與濕度地關(guān)系.含水分很多地谷物其介電常數(shù)很高， 這說明農(nóng)作物反射地雷達(dá)回波地強(qiáng)度即使不計(jì)及谷物本身長高地影響也將隨其生長期而變化 .6ewMyirQFL面粗糙度（特別是自然表面）很難用數(shù)學(xué)方法描述，但定性了解卻很容易.4/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)顯而易見，新耕過地土地比經(jīng)風(fēng)歷雨后地地面粗糙.kavU42VRUs森林本身

10、就比田野或城市粗糙.城市散布著帶門窗和飾物地平坦墻壁、卡車、人行道，它地粗糙度同自然表面地粗糙度地差別很難區(qū)分出來.y6v3ALoS89圖 1 當(dāng)頻率為 1.5 , 5.0 ,8.0GHz 時(shí)，谷類葉子地介電常數(shù)與濕度地實(shí)測關(guān)系S 為千分之幾地水分含鹽度，V= Vj vV 是按 Fm-1 計(jì)地復(fù)介電常數(shù)， mV 是按 kg m-3 計(jì)地水分容積 .M2ub6vSTnP圖 2 大致相對(duì)介電常數(shù)與濕度地關(guān)系圖相對(duì)光滑地表面趨向于沿菲涅爾反射方向 （反射角等于入射角） 反射無線電5/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)波，因此，只有當(dāng)入射線與表面接近垂直時(shí)，后向散射才會(huì)很強(qiáng) .另一方面，粗糙表面則將入射波較

11、均勻地沿各個(gè)方向散射出去， 因而，雷達(dá)回波在各個(gè)方向都比較強(qiáng) .0YujCfmUCw雷達(dá)波能夠透入很多物體地表面和植被地表層， 因此，回波是表面散射和內(nèi)部再反射地合成， 這使得雷達(dá)散射問題十分復(fù)雜 .對(duì)田地和草地地衰減測量表明，如果植被不密時(shí)，絕大多數(shù)地回波來自于地表頂層， 一部分來自于土壤和更低層 . 對(duì)枝葉茂盛地 森林來說，絕大多數(shù)地信號(hào)回波來自于樹林頂部和中部地樹枝， 盡管在冬天地表將起主要作用 .eUts8ZQVRd地物回波地衰落 :如果雷達(dá)裝在 運(yùn)動(dòng)地車輛上 ，由于照射區(qū)域各部分 回波相移 地變化，雷達(dá)所接收到地地物回波地幅度波動(dòng)很大.實(shí)際上，即使雷達(dá)靜止不動(dòng)，由于地面上車輛、植被等

12、地運(yùn)動(dòng)也常常可觀察到地物回波地起伏 .sQsAEJkW5T事實(shí)上不管用什么模型來描述地面狀態(tài)，信號(hào)都是從不同平面上地各部分反射回來地 .若雷達(dá)正在照射某一地面，當(dāng)它移動(dòng)了一段距離后， 入射角 就發(fā)生了變化，到照射區(qū)域內(nèi)各部分地相對(duì)距離也隨之改變， 這也就導(dǎo)致相對(duì)相移地變化 . 它與表示天線陣列地 相對(duì)相移隨指向變化地規(guī)律 （天線方向圖）相同 .GMsIasNXkA對(duì)地物回波，距離是雙倍地，所以長度為L 地回波區(qū)地方向圖地波瓣寬度是 /2L.這與相同橫向長度天線具有地 /L 地波瓣寬度形成對(duì)照 .由于散射陣列地激勵(lì)源是隨機(jī)地，所以空間地散射方向圖也是隨機(jī)地 .TIrRGchYzg這種衰落現(xiàn)象通常

13、用信號(hào)地 多普勒頻移 來描述 .由于目標(biāo)各部分所處地角度略有差別，因此，目標(biāo)各部分反射信號(hào)地多普勒頻移也略有差別 .當(dāng)然，多普勒頻移僅僅是指運(yùn)動(dòng)引起地相位變化率 .給定目標(biāo)地總相位變化率為 7EqZcWLZNX式中， c 為載波角頻率；di 為第 i 個(gè)目標(biāo)地多普勒角頻率；i 為第 i 個(gè)目標(biāo)地相位； Ri 為雷達(dá)到第 i個(gè)目標(biāo)地距離 .lzq7IGf02E動(dòng)目標(biāo)表面 :有時(shí)雜波還具有內(nèi)部運(yùn)動(dòng).當(dāng)利用固定雷達(dá)觀察海面和地面地運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象 .在陸地上，雖然動(dòng)物地移動(dòng)以及機(jī)動(dòng)車輛也會(huì)產(chǎn)生相同地效應(yīng)，但它主要還是由植被地移動(dòng)所引起地.若雷達(dá)回波是由圖12.8 所示地反射體集合產(chǎn)生地，則由于各

14、散射體之間地運(yùn)動(dòng)，如同雷達(dá)地運(yùn)動(dòng)一樣，雷達(dá)回波將發(fā)生波動(dòng) . 因此，如果每個(gè)反射體是一棵樹， 隨風(fēng)起伏地樹木波動(dòng)會(huì)使各散射體之間產(chǎn)生相對(duì)相移，其結(jié)果就是回波衰減 .對(duì)于固定雷達(dá)而言，除去由折射引起地緩慢衰減6/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)外，這是惟一能觀察到地衰減.而對(duì)于運(yùn)動(dòng)地雷達(dá)來說，目標(biāo)地這種運(yùn)動(dòng)改變了雷達(dá)和目標(biāo)之間地相對(duì)速度，因此，其頻譜不同于固定表面地頻譜 .由雷達(dá)運(yùn)動(dòng)所造成地頻譜寬度決定了雷達(dá)探測這種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)地能力 .zvpgeqJ1hk連續(xù)波和調(diào)頻連續(xù)波系統(tǒng):最簡單地散射儀采用固定式連續(xù)波雷達(dá).雖然這種系統(tǒng)不很靈活，但這里仍要較為詳細(xì)地予以討論， 從而闡明那些也適用于更復(fù)雜系統(tǒng)地校

15、正方法.NrpoJac3v1圖 3 是連續(xù)波散射儀地方框圖 .為估算0，需知雷達(dá)發(fā)射功率與接收功率之比 .圖 4 所示地系統(tǒng)分別測量發(fā)射機(jī)功率和接收機(jī)靈敏度.發(fā)射機(jī)通過定向耦合器將能量饋送到天線，從而將其中一小部分能量饋送到功率計(jì)上.接收機(jī)具有單獨(dú)地（與發(fā)射天線電氣隔離）天線.接收機(jī)地輸出經(jīng)檢波、平均，并顯示在儀表、示波器或其他顯示或記錄裝置上.接收機(jī)靈敏度地檢查必須利用校準(zhǔn)信號(hào)源 .校準(zhǔn)信號(hào)在發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)送入接收機(jī).圖 5 示出一個(gè)類似地裝置，在此裝置中將發(fā)射信號(hào)衰減為某一已知量，然后用來檢查接收機(jī).通過比較衰減過地發(fā)射信號(hào)和接收到地地物回波信號(hào)， 人們便可測出散射截面積， 而不需要知道實(shí)際

16、地發(fā)射功率和接收機(jī)增益 .1nowfTG4KI圖 3 連續(xù)波散射儀系統(tǒng)框圖：圖 4 獨(dú)立地發(fā)射機(jī)和接收機(jī)校準(zhǔn)法；圖5 利用接收和發(fā)射功率比地校準(zhǔn)方法由于天線方向圖和絕對(duì)增益是未知地，圖 3 所示地校準(zhǔn)方法尚不完善 .而要精確測量增益是非常困難地， 因而，絕對(duì)地校準(zhǔn)可通過比較被測目標(biāo)地接收信號(hào)（經(jīng)適當(dāng)?shù)匦Ｕ┖鸵粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)地接收信號(hào)獲得 .標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)可以是金屬球、龍伯（ Luneburg）透鏡反射器、金屬板、角反射器或有源雷達(dá)校準(zhǔn)器（ARCs，即轉(zhuǎn)發(fā)器） 58. 在無源校準(zhǔn)器中，龍伯透鏡反射器是最佳地，這是由于它具有大地截面積（相對(duì)它地體積而言）和寬地方向圖，從而使其校準(zhǔn)不苛刻.龍伯透鏡反射器常用

17、來生成小艦船地強(qiáng)雷達(dá)目標(biāo)，并且它們可從市面上地公司中獲得.至于不同無源校準(zhǔn)目標(biāo)地相對(duì)指標(biāo)可參閱Ulaby, Moore 和 Fung 等人地文獻(xiàn)59. fjnFLDa5Zo7/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)理想接收機(jī)地輸入與輸出之間成線性響應(yīng)關(guān)系，因此，在某一輸入電平上校準(zhǔn)一次，應(yīng)對(duì)所有電平都有效 .但是，由于檢波器特性和放大器被強(qiáng)信號(hào)飽和等原因，一般接收機(jī)具有非線性特性 .圖 6 示出一條典型地接收機(jī)輸入 -輸出關(guān)系曲線 .圖中，輸入信號(hào)中兩個(gè)相等地增量（i）因曲線地非線性在輸出端產(chǎn)生不同地增量 .由于這個(gè)原因，接收機(jī)必須在輸入電平范圍內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn)，并在數(shù)據(jù)處理過程中對(duì)非線性加以補(bǔ)償 .tfnN

18、hnE6e5圖 6典型地接收機(jī)輸入-輸出曲線連續(xù)波散射儀依據(jù)天線波束來識(shí)別不同入（顯示出非線性地影響）射角度和不同目標(biāo) .對(duì)它們通常做如下假定：天線方向圖在 3dB 點(diǎn)之內(nèi)增益恒定，而在 3dB 點(diǎn)之外增益為零，顯然，這是不準(zhǔn)確地 .如果大目標(biāo)出現(xiàn)在主瓣地兩側(cè)或出現(xiàn)在副瓣中，則它們產(chǎn)生地信號(hào)對(duì)回波影響很大，以至使回波發(fā)生明顯地變化 .由于數(shù)據(jù)簡化過程認(rèn)為這個(gè)改變了地信號(hào)來自主瓣方向，所以得到地 0 值是錯(cuò)誤地 .由于垂直入射地回波信號(hào)一般都很強(qiáng)，垂直入射方向地響應(yīng)常常會(huì)引起麻煩 .故必須知道精確地天線方向圖，并在數(shù)據(jù)分析時(shí)予以考慮 .具有高副瓣地方向圖顯然是不能采用地 .HbmVN777sL散

19、射系數(shù)可用下式確定：式中，積分區(qū)是雷達(dá)地主要照射面積，副瓣照射區(qū)域亦包括在內(nèi).一般假定0 在照射區(qū)域內(nèi)為常數(shù)，因此，只有當(dāng)天線將輻射能量限制在一個(gè)很小地角度和一個(gè)相當(dāng)均勻地區(qū)域內(nèi)， 上述假定才是正確地 .最后地表達(dá)式為注意：在這里只需要知道發(fā)射功率與接收功率之比， 這也證明了圖 4 所示方法是正確地 .有時(shí)假定 R,Gt 或二者在照射區(qū)域內(nèi)是常數(shù)，但是，只有檢查了這種8/16.mZkklkzaaP個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)近似假定對(duì)具體問題地有效性后才能考慮將其用于上式.V7l4jRB8Hs如果把上式地方法用于系列測量，其結(jié)果表明， 0 在有效照射區(qū)域內(nèi)很可能發(fā)生變化，則這一變化可用做確定函數(shù)

20、f( )（描述 0 對(duì) 變化地函數(shù)）地一階近似式 .于是 0 地近似式變?yōu)?83lcPA59W9正確地散射截面積測量需要對(duì)天線增益Gt 進(jìn)行精確而又完整地測量.這可能要花費(fèi)很多時(shí)間和費(fèi)用，特別是當(dāng)天線安裝在飛機(jī)或其他金屬物體上時(shí).可是，若要正確測量散射截面積，完整地方向圖是絕對(duì)必需地距離測量系統(tǒng)雷達(dá)具有分辨不同距離上回波地能力以及定向天線波束， 利用這些特性可方便地簡化散射測量 .盡管距離散射儀可用更特殊地調(diào)制，但絕大多數(shù)距離散射儀采用脈沖調(diào)制或頻率調(diào)制 .在本節(jié)中只討論脈沖調(diào)制測距系統(tǒng)，由于其他測距系統(tǒng)都可簡化等效為脈沖系統(tǒng)，所以這里討論地結(jié)果具有普遍意義.AVktR43bpw圖 7 示出脈

21、沖調(diào)制測距所用地方法 .圖 7（a）所示為圓形筆狀波束 .在接近入射余角入射時(shí)，圓形天線方向圖地照射區(qū)域變得相當(dāng)長（照射區(qū)域?yàn)闄E圓） ，因而利用脈沖寬度將照射限制在照射區(qū)域地一部分內(nèi)是有益地.許多系統(tǒng)采用波束寬度來設(shè)定接近垂直方向區(qū)域地測量區(qū)，而采用距離分辨力來設(shè)定60 以外區(qū)域地測量區(qū) .ORjBnOwcEd圖 7 用于散射儀地距離分辨力： （a）得到改進(jìn)地一維圓形波束照射方向圖； （ b）扇形波束情況圖 7（ b）示出一種更好地利用測距性能地天線方向圖 .利用扇形波束，在地面上照射出一個(gè)狹窄地長條， 同時(shí)，距離分辨力能夠根據(jù)回波返回地時(shí)間分辨出由不同角度反射地回波 .這種方法在遠(yuǎn)離垂直入射

22、時(shí)特別有效，這是由于接近垂9/16.2MiJTy0dTT個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)直入射時(shí)地分辨力比接近擦地（水平）入射時(shí)地分辨力差得多許多地面散射測量都采用安裝在吊車和直升機(jī)上地測量系統(tǒng).它們中地絕大多數(shù)都是 調(diào)頻 -連續(xù)波系統(tǒng) ，并采用 大帶寬來獲取額外地獨(dú)立抽樣數(shù)據(jù)而非高分辨力 .某些系統(tǒng)還采用 非常大地帶寬 來實(shí)現(xiàn)好地 距離分辨力 ，以精確定位 散射源 .此外，它們中地大多數(shù)都具有多種極化能力 ，因?yàn)檎粯O化 地兩個(gè)接收信號(hào)地相位是可測地，某些還有測定極化方式地能力.gIiSpiue7A調(diào)頻 -連續(xù)波散射儀 地基本組成 .掃頻振蕩器須產(chǎn)生線性掃頻，用釔鐵石榴石（ YIG ）調(diào)諧振蕩器很容

23、易實(shí)現(xiàn)線性掃頻，但若用變?nèi)荻O管調(diào)諧則需要線性化電路 .如果采用雙天線，則必須考慮波束重疊問題 .人們有時(shí)也采用具有環(huán)流器 （隔離發(fā)射機(jī)和接收機(jī)）地單天線系統(tǒng) .由于環(huán)流器內(nèi)部反射，以及發(fā)射機(jī)通過它時(shí)地泄漏，單天線系統(tǒng)地某些性能低于雙天線系統(tǒng) .uEh0U1Yfmh粗糙度、潮濕度和植被覆蓋地影響光滑地面散射隨入射角度迅速下降地速度大于粗糙地面 .因?yàn)橛绊戨姶挪ㄉ⑸涞卮植诙软氂貌ㄩL來度量， 一個(gè)長波長下地光滑表面可能在更短波長下是粗糙表面 .圖 8 說明了這一點(diǎn)，它示出這些效應(yīng)在犁過地地面地散射系數(shù)測量中地影響 .當(dāng)測量頻率為 1.1GHz 時(shí)，最光滑地面在入射角 0 30 間信號(hào)地變化達(dá) 44

24、dB，而在最粗糙地面地變化僅為 4dB.當(dāng)頻率為 7.25GHz 時(shí)，最光滑地面也是粗糙地，它足以使信號(hào)地變化降低到 18dB.IAg9qLsgBX圖 8 不同粗糙度地 5 種潮濕地面散射系數(shù)地角度響應(yīng)：（a）1.1GHz；（b）4.25GHz；（ c） 7.25GHz大多數(shù)地面正交極化波散射系數(shù)約比類極化波地系數(shù)低10dB.正交極化波在10/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)接近垂直角度時(shí)地散射系數(shù)比其他角度低得多 .圖 8 示出這種效應(yīng) .當(dāng)散射體中單元地尺寸比波長大時(shí)，它地正交極化回波強(qiáng)于散射面回波，有時(shí)僅低3dB.WwghWvVhPE地面散射取決于介電常數(shù)，而介電常數(shù)又由潮濕度決定 .因此，

25、潮濕泥土在非垂直入射時(shí)，它地散射通常遠(yuǎn)大于干燥地面地散射 .asfpsfpi4k植物地絕大多數(shù)散射來自于它地頂部樹葉， 根莖、底層樹葉和土壤地散射回波被上層樹葉衰減可忽略不計(jì) .當(dāng)沒有葉子時(shí)，來自土壤和植被底部地散射信號(hào)近似相等，且比存在葉子時(shí)大得多 .ooeyYZTjj1圖 9植被表層與土壤對(duì)后向散射地影響：植物地直接后向散射；土壤地直接后向散射（包括植被地兩次衰減）；植物 -土壤地多路徑散射植被植被地后向散射取決于多個(gè)參量， 并且變化幅度也較大， 因而，盡管人們可以建立平均模型，但是它地細(xì)節(jié)卻非常復(fù)雜 . 0 隨著季節(jié)、濕度、生長期和時(shí)間地變化而變化 .BkeGuInkxI通過比較模型預(yù)測

26、地結(jié)果和實(shí)測地結(jié)果，圖 12.38104示出玉米散射地季節(jié)變化 .入射角為 0 時(shí)， 0 地變化明顯變大，這是因?yàn)橥寥兰捌錆穸仍诖怪狈较驅(qū)ι⑸涞赜绊戄^大 .在 5 月 PgdO0sRlMo11/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)圖 10（ a）玉米地和（ b）苜蓿地在 0 和 50 入射角時(shí)地散射隨時(shí)間變化地曲線25 日 6 月 1 日期間，0 在 12dB 范圍內(nèi)快速振蕩，這是土壤變干地結(jié)果.即使入射角在 50 時(shí)，植冠地衰減掩蓋了土壤地影響，但季節(jié)地變化仍超過8dB.在晝夜間地變化相對(duì)小且有限.它們是由于受植物濕度變化及其形態(tài)變化地影響（如農(nóng)作物葉子朝向太陽；早晨花開晚上花閉合等）.3cdXwc

27、km15大多數(shù)農(nóng)作物都是按行種植地.這就使0 產(chǎn)生方位角地變化，如圖10 所示 .圖中地調(diào)制是順著農(nóng)作物地行方向（更多植被）觀測到地0 和垂直方向觀測到地0 之比 .如圖 10 所示，在較低地頻率這種現(xiàn)象更明顯.h8c52WOngM12/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)副瓣雜波和單基地雷達(dá)一樣，雙基地雷達(dá)也必須對(duì)抗副瓣雜波 .當(dāng)收發(fā)都為陸基且以基線距離 分置時(shí)，只有來自對(duì) 發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都具有滿足 視線（ LOS）區(qū)域地地雜波才上能進(jìn)入接收天線副瓣.對(duì)光滑地面，用共同覆蓋面積 Ac 來定義這個(gè)區(qū)域 .根據(jù)，當(dāng) ht=0 且 L 時(shí)，地雜波地Ac 等于零，沒有副瓣雜波（或主瓣雜波）進(jìn)入接收天線 .雙

28、基地雷達(dá)在 熱噪聲背景 下能檢測出那些對(duì)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)都能滿足視線要求地目標(biāo) .這類似于單基地雷達(dá)能檢測出距離rT 以外地目標(biāo) .v4bdyGious上面地推導(dǎo)只適用于海表面， 對(duì)陸地卻很少有效 .在陸地，變化地地形在 LrR +rT 時(shí)，會(huì)形成雜波視線而增大雜波電平 .J0bm4qMpJ9當(dāng)發(fā)射機(jī)和 /或接收機(jī)被升高或機(jī)載時(shí)，視線地約束大為減輕，但不一定會(huì)消除 .在這種情況下，雙基地雷達(dá)會(huì)遇到特有地兩個(gè)雜波問題.第一個(gè)雜波發(fā)生在使用泛光發(fā)射波束地情形， 僅有單程接收天線副瓣使副瓣雜波電平下降， 而單基地雷達(dá)有雙程副瓣雜波下降 .XVauA9grYP第二個(gè)雜波發(fā)生在發(fā)射機(jī)和 /或接收機(jī)運(yùn)動(dòng)地情

29、形，如機(jī)載 .這時(shí)，雙基地雜波地多普勒回波出現(xiàn)失真和展寬， 與每一片雜波區(qū)地幾何位置和收發(fā)平臺(tái)地運(yùn)動(dòng)狀況有關(guān) .多普勒失真用多普勒等值線來定義，式給出了兩維坐標(biāo)下平坦地面地多普勒等值線 .多普勒失真與距離和角度有關(guān) .機(jī)載單基地雷達(dá)不存在距離失真效應(yīng) .特定副瓣距離單元上地雜波展寬以該距離單元內(nèi)存在地多普勒失真為中心 .bR9C6TJscw伴隨雜波電平地增大， 這些失真和展寬效應(yīng)使得雙基地雷達(dá)在雜波中檢測目標(biāo)地能力變得相當(dāng)復(fù)雜 .其補(bǔ)救辦法包括使用常規(guī)地多普勒濾波和大時(shí)間 -帶寬波形；可能地話，合理地使用遮蔽；控制幾何關(guān)系，特別是在使用專用式或合作式發(fā)射機(jī)地雙基地雷達(dá)中；設(shè)計(jì)非常低地接收（可能

30、地話，也包括發(fā)射）天線副瓣電平；對(duì)產(chǎn)生離散雜波回波地副瓣消隱；對(duì)均勻雜波在恒虛警率（CFAR）單元13/16s.ix6iFA8xoX個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)內(nèi)進(jìn)行距離或距離 -多普勒平均；空間切除雜波回波 .最后一項(xiàng)技術(shù)地實(shí)現(xiàn)依賴于已知雙基地雷達(dá)地幾何關(guān)系和運(yùn)動(dòng)狀況， 從而預(yù)測給定區(qū)域內(nèi)雜波地多普勒和多普勒展寬，然后設(shè)置一個(gè)濾波器或波門以切除該區(qū)域內(nèi)地主瓣雜波回波 .按這種方法對(duì)距離多普勒空間地切除量可高達(dá) 8%.pN9LBDdtrd時(shí)間同步 :為了測距，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間應(yīng)保持時(shí)間同步.在一次操作期間，通常要求地定時(shí)精度為發(fā)射機(jī)（壓縮后）脈沖寬度地幾分之一量級(jí).時(shí)間同步可通過直接接收發(fā)射機(jī)發(fā)

31、來地信號(hào)來完成， 需要地話要進(jìn)行信號(hào)解調(diào)， 然后用這個(gè)解調(diào)后地信號(hào)同步接收機(jī)地時(shí)鐘 .如果發(fā)射機(jī)和接收機(jī)間存在滿足要求地視線地話，則發(fā)射信號(hào)可通過陸地通信線路傳輸，或通過通信鏈路傳輸，或直接以發(fā)射機(jī) RF 信號(hào)輸出 .若沒有這樣地視線，則同步信號(hào)也可經(jīng)散射路徑傳輸，因?yàn)樯⑸潴w可滿足收發(fā)視線地要求 .此時(shí)，散射體必須處于式所定義地公共覆蓋區(qū)內(nèi) .特殊情況也可經(jīng)由對(duì)流層散射來傳輸 .在所有這些直接時(shí)間同步方案中，實(shí)現(xiàn)方法是直截了當(dāng)?shù)兀拖裢ㄐ畔到y(tǒng)中地最初地同步過程一樣 .這些方法也可用于任何類型地發(fā)射脈沖重復(fù)間隔（ PRI）調(diào)制，即固定地、參差地、跳動(dòng)地和隨機(jī)地 PRI 調(diào)制等 .建立時(shí)間同步后，

32、目標(biāo)距離就可由式或類似地方法計(jì)算 .DJ8T7nHuGT對(duì)固定地 PRI，時(shí)間同步可通過在發(fā)射基地和接收基地使用相同地穩(wěn)定時(shí)鐘來直接完成，時(shí)鐘周期性地進(jìn)行同步.例如，當(dāng)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)中地一個(gè)或兩個(gè)機(jī)動(dòng)時(shí)，只要它們?cè)谝暰€內(nèi)或是在一起就可采用直接時(shí)間同步法.可供選擇地是將穩(wěn)定時(shí)鐘作為另一種時(shí)鐘地從屬，如將衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)（Navstar GPS）或遠(yuǎn)程無線電導(dǎo)航系統(tǒng)（ loran C）作為主時(shí)鐘源 .如果隨機(jī)編碼序列是先驗(yàn)地且接收基地也預(yù)先被告知，那么采用隨機(jī) PRI 地專用或合作式發(fā)射機(jī)系統(tǒng)也可使用間接時(shí)間同步法 .QF81D7bvUA采用直接時(shí)間同步時(shí)，校正期間所需地時(shí)鐘穩(wěn)定度是Tu（一階）

33、.式中，為所要求地定時(shí)精度； Tu 為時(shí)鐘校正間隔 .校正間隔地典型范圍從發(fā)射機(jī)脈間期間地最小值到發(fā)射天線掃描周期地最大值.前者通常需要發(fā)射機(jī)和接收機(jī)間有專用地鏈路；后者在有滿足要求視線地條件下， 只要發(fā)射波束掃過接收基地就能實(shí)現(xiàn)同步，這種方法有時(shí)被稱做“直接穿透（ Direct breakthrough）”.溫控晶體振蕩器通常就可以滿足這些要求 .4B7a9QFw9h但是，在采用“直接穿透”時(shí)間同步法時(shí)，多徑和其他傳播異常及無線電頻率干擾（ RFI ）均會(huì)降低校正精度 .當(dāng)存在直接視線時(shí)，已測量地“直接穿透”時(shí)間同步法地誤差為1 s.對(duì)流層傳播路徑使誤差增加到14/16個(gè)人收集整理僅供參考學(xué)習(xí)由于間接時(shí)間同步法 使用了兩個(gè)時(shí)鐘， 因此時(shí)鐘地穩(wěn)定度是2 Tu（一階）.因 Tu 是小時(shí)量級(jí)地， 所以通常要用原子鐘來滿足這一要求 .作為原子鐘必備地一部分，溫控晶振通常能滿足短期（ 1s）地穩(wěn)定度要求 .據(jù)報(bào)道，若穩(wěn)定時(shí)鐘從屬于另一時(shí)鐘源，則loran-C 定時(shí)精度地估算值為0.5 s， Navstar GPS0.1 s.wt6qbkCyDE版權(quán)申明本文部分內(nèi)容，包括文字、圖片、以及設(shè)計(jì)等在網(wǎng)上搜集整理.版權(quán)為個(gè)人所有This articleincludessome parts,includingtext,pictures,and design. C