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第二章 距离高分辨和一维距离像 雷达采用了宽频带信号后,距离分辨率可大大提高,这时从一般目标(如飞机等)接收到的已不再是 “点”回波,而是沿距离分布开的一维距离像。 雷达回波的性质可以用线性系统来描述,输入是发射脉冲,通过系统(目标)的作用,输出雷达回波。 系统的特性通常用冲激响应(或称分布函数)表示,从发射波形与冲激响应的卷积可得到雷达回波的波形。 严格分析和计算目标的冲激响应是比较复杂的,要用到较深的电磁场理论,不属于本书的范围。简单 地说,雷达电波作用的目标的一些部件对波前会有后向散射,当一些平板部分面向雷达时还会有后向镜面 反射;这些是雷达回波的主要部分;此外还有谐振波和爬行波等。因此,目标的冲激响应(分布函数)可 以用散射点模型近似,即目标可用一系列面向雷达的散射点表示,这些散射点位于后向散射较强的部位。 由于谐振波和爬行波的滞后效应,有时也会有少数散射点在目标本体之外。如上所述,目标的散射点模型 显然与雷达的视线向有关,例如当飞机的平板机身与雷达射线垂直时有很强的后向镜面反射,而在偏离不 大的角度后,镜向反射射向它方,不为雷达所接收。目标的雷达散射点模型随视角的变化而缓慢改变,且 与雷达波长有关,分析和实验结果表明,在视角变化约 10°的范围里,可认为散射点在目标上的位置和强 度近似不变。顺便提一下,前面曾提到微波雷达对目标作 ISAR 成像,目标须转动 3°左右,在分析时用 散射点模型是合适的。 虽然目标的散射点模型随视角作缓慢变化,但一维距离像的变化要快得多。可以想像到,一维距离像 是三维分布散射点子回波之和,在平面波的条件下,相当三维子回波以向量和的方式在雷达射线上的投影, 即相同距离单元里的子回波作向量相加。我们知道,雷达对目标视角的微小变化,会使同一距离单元内而 横向位置不同散射点的径向距离差改变,从而使两者子回波的相位差可能显著变化。以波长 3 厘米为例, 若两散射点的横距为 10 米,当目标转动 0.05°时,两者到雷达的径向距离差变化为 1 厘米,它们子回波 的相位差改变 240°!由此可见,目标一维距离像中尖峰的位置随视角缓慢变化(由于散射点模型缓变), 而尖峰的振幅可能是快变的(当相应距离单元中有多个散射点)。图 2-1 是 C 波段雷达实测的飞机一维距 离像的例子,图中将视角变化约 3°的回波重合画在一起。一维距离像随视角变化而具有的峰值位置缓变性 和峰值幅度快变性可作为目标特性识别的基础。 本章将用上述散射点模型对高分辨的一维距离像进行讨论。
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