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毫米波雷达 编辑词条词条保护

词条创建者 随风

毫米波雷达是一种在毫米波范围内进行探测的雷达。通常,毫米波是指30-300GHz的频域(波长为1-10mm)。毫米波的波长介于微波和毫米波之间,因此毫米波雷达兼有微波雷达和光电雷达的一些优点。
与厘米波导导引头相比,毫米波导引头具有体积小、重量轻、空间分辨率高等特点。与红外、激光、电视等光学波导相比,毫米波波导具有更强的穿透雾、烟、尘的能力,具有全天候(大雨除外)、全天候的特点。此外,毫米波导引头比其他微波导引头具有更好的抗干扰和抗隐身能力。毫米波雷达能分辨和识别非常小的目标,并能同时识别多个目标;具有成像能力,体积小,机动性和隐蔽性好,在战场上生存能力强。

毫米波雷达

毫米波雷达简介

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毫米波雷达在毫米波波段工作。通常,毫米波是指30-300GHz的频段(波长为1-10mm)。毫米波的波长介于毫米波和光波之间,因此毫米波同时具有微波制导和光电制导的优点。

毫米波雷达优点

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光波在大气中传播和衰减严重,对器件加工精度要求很高。与光波相比,毫米波通过大气窗口(毫米波和亚毫米波在大气中传播时,气体分子共振吸收引起的一定衰减最小的频率)传播时衰减较小,受自然光和热辐射源的影响较小。因此,它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学、光谱学等方面具有重要意义。利用大气窗口的毫米波频率可以实现大容量卫星地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能,可以实现低高程精确跟踪雷达和成像雷达。当远程导弹或航天器重新进入大气层时,必须使用能够顺利穿透等离子体的毫米波来实现通信和制导。高分辨率毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。利用毫米波和亚毫米波射电望远镜探测空间辐射光谱可以推断星际物质的组成。其主要优点如下:

(1)天线孔径小,波束窄,跟踪制导精度高;易于进行低海拔跟踪,抗地面多径和杂波干扰;为近距离目标提供高横向分辨率;用于区域成像和目标监测的高角分辨率;窄波束抗干扰性能高;天线增益高;易于探测小目标,包括电力线、电线杆和弹丸。
(2)带宽大:信息率高,使用窄脉冲或宽带调频信号容易获得目标的详细结构特征;具有广谱扩展能力,减少多径和杂波,增强抗干扰能力;相邻频率雷达或毫米波识别器很容易克服相互干扰;距离分辨率高,易于获得准确的目标跟踪和识别能力。
(3)多普勒频率高:对慢速和振动目标有较好的检测和识别能力;易于使用目标多普勒频率特性进行目标特征识别;干燥空气污染的穿透特性在粉尘、烟雾和干雪条件下提供了良好的检测能力。
(4)抗隐身性能好:目前隐身飞机上涂覆的吸波材料都是针对毫米波设计的。国外研究表明,毫米波雷达照射下的隐身目标会从多个部位形成较强的电磁散射,使其隐身性能大大降低。因此,毫米波雷达也具有反隐身的潜力。

毫米波雷达劣势

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毫米波在雷达中应用的主要限制包括在涨潮和潮湿环境(如雨、雾和湿雪)中的衰减,以及高功率器件和插入损耗的影响,降低了毫米波雷达的探测范围;树木的穿透能力较差,与微波相比,茂密树木的穿透能力较低;电子元器件的成本高,加工精度也比较高。单片收发集成电路的发展相对缓慢。

毫米波雷达发展简况

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毫米波雷达的发展始于20世纪40年代。20世纪50年代,为机场交通管制和船舶导航研制了毫米波雷达(工作波长约为8毫米),具有分辨率高、精度高、天线孔径小等优点。然而,由于技术上的困难,毫米波雷达的发展一度受到限制。主要技术难点是随着工作频率的增加,电源输出功率和效率降低,接收混频器和传输线损耗增加。自20世纪70年代中期以来,毫米波技术取得了长足的进步,成功研制出了一些良好的电源:雪崩晶体管(见雪崩二极管)、甘恩振荡器(见电子转移器件)等固态器件;热离子器件,如磁控管、行波管、速调管、扩展相互作用振荡器、后波管振荡器和回旋管。用于脉冲操作的固态电源通常使用雪崩晶体管,峰值功率为5-15瓦(95千兆赫)。磁控管可用作大功率脉冲电源,峰值功率可达1- 6kw (95 GHz)或1kw (140 GHz),效率约为10%。回旋加速器是一种新型的微波和毫米波振荡器或放大器,可以在毫米波范围内提供兆瓦级的峰值功率。在低噪声混频器方面,肖特基二极管(参见晶体二极管,肖特基结)混频器已应用于毫米波频段。在100ghz范围内,低噪声混频器的噪声温度可低至500K(非制冷)或100K(制冷)。此外,高增益天线、集成电路和鳍线波导等技术也有了发展。自20世纪70年代末以来,毫米波雷达在许多重要的民用和军用系统中得到了应用,如近程高分辨率防空系统、导弹制导系统、目标测量系统等。

适用需求

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根据毫米波雷达的特点,它可以轻松满足以下应用需求:
(1)高精度多维搜索测量:对距离、方位、频率、空间位置进行高精度测量和定位;
(2)雷达安装平台对体积、重量、振动等环境有严格要求:毫米波雷达天线体积小、重量轻,易于满足便携、弹载、车载、机载、星载等不同平台的特殊环境要求;
(3)目标特征提取与分类识别:毫米波雷达具有分辨率高、工作频带宽、数值多普勒频率响应大、波长短易于获取目标细节特征和轮廓成像清晰等特点,适合于目标分类识别的重要战术要求;
(4)小目标和近距离探测:毫米波短波长对应的光学区域尺寸更小,相比微波雷达更适合小目标探测。除特殊空间目标观测等远距离毫米波雷达外,一般毫米波雷达适用于30公里以下的近距离探测;
(5)抗电子战干扰能力强:毫米波窗口可以在较宽的频带内使用,便于进行宽带扩频和跳频设计。同时,毫米波雷达侦察与干扰设备面临宽带、大气衰减、窄波束等干扰问题。与微波雷达相比,毫米波雷达具有更好的抗干扰能力。

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