雷達系統參數及功率、頻譜測量

雷達系統應用廣泛,不同類型的雷達應用場景也不同,它需要綜合考慮性能、尺寸、成本等一系列因素。比如警用雷達常使用連續波雷達來簡單測量運動車輛的速度而不需關注距離信息。因此,低成本和小尺寸就比先進性能和特性更重要。

另一種極端情況下,複雜的相控陣雷達,可能有上千個收發組件同時工作,另外他們可能依靠複雜的技術來提升性能,比如說,旁瓣調零,參差 PRI,捷變頻、實時波形優化等。

今天一起來看看雷達參數的測量。功率 / 頻譜的測量

雷达系统参数及功率、频谱测量

通常,雷達發射機是系統中成本最高的部件,它具有最高的功耗,最嚴格的冷卻要求以及對系統性能的影響最大。在談論功率時使用了許多不同的術語,如下圖所示。

平均功率是在雷達的完整時間波形上積分的功率。 如果脈衝寬度和 PRF 不恆定,積分時間必須足夠長,以涵蓋脈衝參數所有可能的變化。大多數典型的射頻和微波功率計是平均功率計,與信號的能量相關。

峰值功率是最大瞬時功率。脈衝功率是一個完整脈衝的積分或平均功率。其他參數,包括佔空比,脈衝寬度,PRF,以及上升和下降時間,對於表徵雷達信號的功率非常有用。

雷达系统参数及功率、频谱测量

從雷達方程的角度來看,功率項對應於發射脈衝的功率。如果排除積分項,則該等式適用於單個脈衝。因此,在單個脈衝的基礎上測量峰值和脈衝功率是有用的。對於現代雷達系統,這種技術變得越來越重要,因為雷達會動態調整脈衝寬度和 PRF 以改善系統性能。

使用現代測試設備使測量變得更容易。

如果已知脈衝的某些特性,例如雷達信號的佔空比,則可以基於平均功率導出或估計出脈衝功率。其結果幾乎等於脈衝頂部幅度,並且在方波脈衝的情況下,它將等於真實的峰值功率或脈衝功率。

雷达系统参数及功率、频谱测量

除了測量功率外,頻譜形狀對於驗證雷達系統是否有效運行也至關重要。

例如,不對稱或不正確的頻譜形狀表示雷達的運行效果不是最佳。在這種情況下,雷達可能在不需要的頻率上發射功率而產生功率浪費,還會導致帶外干擾。對於某些雷達系統,脈衝整形用於降低頻譜旁瓣的水平,以提高雷達組件的效率和壽命,並減少帶寬。

雷达系统参数及功率、频谱测量

測量雷達功率、脈衝特性和頻譜有多種選擇,包括使用功率計,信號 / 頻譜分析儀或矢量信號分析儀。由於每種儀器都有優點和侷限性,因此最佳的選擇取決於測量目標以及雷達和測試儀器的限制。


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