怎么测本体与目标的距离 目标距离的测量

测量目标的距离是雷达的基本任务之一。无线电波在均匀介质中以固定的速度直线传播（在自由空间传播速度约等于光速）。

下图中，战机至雷达站的距离（即斜距）可以通过测量电波往返一次（两脉冲间隔）所需的时间得到，即

而时间也就是回波相对于发射信号的延迟，因此，目标距离测量就是要精确测定延迟时间。

根据雷达发射信号的不同，测定延迟时间通常可以采用脉冲法、频率法，下面分别讨论。

脉冲法测距

测读回波相对于发射脉冲的延迟时间。有两种定义回波到达时间的方法：一种是以目标回波脉冲的前沿作为它的到达时刻；另一种是以回波脉冲的中心（或最大值）作为它的到达时刻。

对于通常碰到的点目标来讲，两种定义所得的距离数据只相差一个固定值（约），可以通过距离校零予以消除。

目标回波脉冲的前沿测距

如果要测定目标回波的前沿，由于实际的回波信号不是矩形脉冲而近似为钟形，此时可将回波信号与一比较电平相比较，把回波信号穿越比较电平的时刻作为其前沿。用脉冲前沿作为到达时刻的缺点是容易受回波大小及噪声的影响，比较电平不稳也会引起误差。

回波脉冲的中心时刻测距

在自动距离跟踪系统和搜索型雷达中通常采用回波脉冲中心作为到达时刻。下图是采用这种方法的一个原理方框图，来自接收机的视频回波与门限电平在比较器中进行比较，输出宽度为的矩形脉冲，该脉冲作为和支路（）的输出；

另一路由微分电路和过零点测器组成，当微分器的输出经过零值时便产生一个窄脉冲，该脉冲出现的时间正好是回波视频脉冲的最大值，通常也是回波脉冲的中心。这一支路如框图上所标的差（）支路。

和支路（）脉冲加到过零点检测器上，选择出回波峰值所对应的窄脉冲而防止由于距离副瓣和噪声所引起的过零脉冲输出（即只对脉冲内的信号做过零检测）。回波中心的窄脉冲相对于等效发射脉冲的迟延时间可以用高速计数器或其他设备测得，并可转换为距离数据输出。

距离分辨力

距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间的最小可区分距离。分辨力主要取决于回波的脉冲宽度或波门宽度决定。脉冲越窄，距离分辨力越好。

对于复杂的脉冲压缩信号，决定距离分辨力的是雷达信号的有效带宽，有效带宽越宽，距离分辨力越好。距离分辨力可表示为

测距范围

测距范围包括最小可测距离和最大单值测距范围。所谓最小可测距离，是指雷达能测量的最近目标的距离。

脉冲雷达收发共用天线，在发射脉冲宽度时间内，接收机和天线馈线系统间是“断开”的，不能正常接收目标回波，且发射脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态，也需要一段时间。

在这段时间内，由于不能正常接收回波信号，雷达是很难进行测距的。因此，雷达的最小可测距离为

雷达的最大单值测距范围由其脉冲重复周期决定。为保证单值测距，通常应选取

式中，为被测目标的最大作用距离。

调频法测距

调频法测距可以用在连续波雷达中，也可以用于脉冲雷达。连续发射的信号具有频率调制的标志后就可以测定目标的距离了。

在高重复频率的脉冲雷达中，发射脉冲频率有规律的调制提供了解模糊距离的可能性。下面讨论连续波调频测距的原理。

调频连续波雷达的组成方框图如下图所示。发射机产生连续高频等幅波，其频率在时间上按三角形规律或按正弦规律变化，目标回波和发射机直接耦合过来的信号加到接收机混频器内。

在无线电波传播到目标并返回天线的这段时间内，发射机频率较之回波频率已有了变化，因此在混频器输出端便出现了差频电压。后者经放大、限幅后加到频率计上。由于差频电压的频率与目标距离有关，因而频率计上的刻度可以直接采用距离长度作为单位。

连续波工作时，不能像脉冲工作那样采用时间分割的办法共用天线，但可用混合接头、环行器等办法使发射机和接收机隔离。为了得到发射和接收间高的隔离度，通常采用分开的发射天线和接收天线。

下面具体讨论三角波调频规律的测距原理。

下图为三角型（V型）线性调频信号的时——频关系示意图。

图中实线表示发射信号，虚线表示距离处的静止目标回波。为差频，它定义为发射信号与接收信号的频率差，与目标的距离相对应，也称位置频率（beat frequency）。为接收信号相对于发射信号的时延。即

由图中可得，频率调制斜率

则频率的变化率

为最大频率偏移（调频带宽）。差频由下式给出

则频率变化率可表示为

求得差频为

现在考虑存在多普勒频移（即运动目标）的情况。相应的三角型 LFM 信号的发射和接收波形（虚线）的示意图、对应的差频如下图所示。当目标运动时，除了由时延造成的频移外，接收信号中还包括一个多普勒频移项。

分别设波形上升和下降部分的差频为 和 ，则不难得出

其中为距离的变化率，即目标相对于雷达的径向速度；上两式右端第二项即为目标的多普勒频移。由以上两式便可求出目标的距离和径向速度（距离分辨率）分别为

因此，只要分别对正、负调频段的回波信号做 FFT，得到目标的位置频率 和 ，就可以计算得到目标的距离和速度。

本文参考《现代雷达系统分析与设计》。

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