雷達的角分辨率是指雷達能夠分辨和區分同一距離上兩個大小相等的目標的最小距離。當兩個目標間的距離大于雷達天線的半功率波束寬度時,雷達更容易分辨它們。然而,即使兩個目標在波束寬度內,只要它們的雷達信號特性(例如多普勒頻率)不同,先進的雷達系統也能夠區分它們。對于使用脈內調制的雷達,距離分辨率則取決于壓縮脈沖的脈沖持續時間。脈沖壓縮比(PCR)取決于信號帶寬BWtx,即距離分辨率取決于帶寬。在脈內調制雷達系統中,通過在發射的脈沖內加入調制信息來提高距離分辨率。在接收端,通過壓縮這些調制脈沖來提取目標信息。脈沖壓縮技術可以將較長的發射脈沖轉換為較短的接收脈沖,從而提高距離分辨率。信號帶寬(BWtx)是影響距離分辨率的關鍵參數。帶寬越大,雷達的距離分辨率越高。距離分辨率與信號帶寬之間的關系可以用以下公式表示:距離分辨率 = c / (2 * BWtx),其中c表示光速,BWtx表示信號帶寬。因此,通過增加信號帶寬,可以實現更高的距離分辨率。然而,增加帶寬可能會導致其他問題,如功率限制和干擾影響。因此在設計雷達系統時,需要在距離分辨率和其他性能參數之間進行權衡。雷達的角分辨率是雷達能夠區分兩個在同一距離單元且大小相等的目標的最小距離。當兩個目標之間的間距大于天線半功率波束寬度時,分離這兩個目標會更容易。然而,復雜的雷達仍然可以在波束寬度內區分兩個目標,前提是有其他的雷達特征不同(例如多普勒頻率)。雷達的角分辨率主要取決于天線的波束寬度和目標的距離。天線的波束寬度越小,理論上雷達的角分辨率就越高。另外,目標距離雷達越遠,實際的角分辨率也越低。這是因為雷達波束在遠離雷達的位置會變得寬廣,從而使得同一角度對應的地面距離增大。因此,遠離雷達的目標需要有更大的間距才能被雷達區分開。雷達的角分辨率對于許多應用都非常重要,如空中交通控制、天氣預報和軍事目標探測等。當分辨單元充滿了一團箔條、云或雨滴時,被稱為體目標。體目標的大小 V 計算如下:天氣雷達方程和常規雷達方程(用于點目標)有所不同。常規的雷達方程包含一個四次方根的項,考慮了目標大小和距離對雷達反射信號的影響。然而,在天氣雷達方程中,該項被替換為平方根,以反映體目標的特性。 這也是為什么天氣雷達對于追蹤雷暴、降雨等氣象現象更有效。因為這些現象通常涉及大量的散射粒子,通過量化這些粒子的散射信號,從而測量和預測天氣情況。 在雷達系統設計中,設計者需根據應用場景需求,在系統參數、信號處理復雜度及成本之間找到最優平衡點。
帶寬越大,距離分辨率越高,但信號功率密度降低,導致最大探測距離縮短。因此,可以在峰值功率受限時,采用脈沖壓縮技術(如相位編碼等)補償功率損失。也可以在搜索模式用低分辨率(窄帶寬)擴大覆蓋,跟蹤模式切換為高分辨率(寬帶寬)。 大型固定雷達角分辨率高,但無法部署于移動平臺??梢?span>通過平臺的運動合成等效大口徑天線,例如機載SAR實現0.1m級方位分辨率的天線孔徑也不需要多大。另外,采用多陣元相控陣,通過軟件算法提升分辨率,無需物理增大孔徑。 高分辨率雷達需處理海量數據,傳統FFT算法難以滿足實時性,利用并行計算加速脈沖壓縮、MTI(動目標指示)等算法,在保持分辨率的前提下,還可以通過子帶分割或稀疏采樣降低數據維度。
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