一文讓你掌握雷達(dá)頻段的選擇受哪些因素影響

雷達(dá)頻率的選擇受到若干因素的影響： 雷達(dá)性能、雷達(dá)工作環(huán)境、雷達(dá)操作平臺(tái)的物理限制以及成本等 。

物理尺寸

用來(lái)產(chǎn)生和傳輸射頻功率的硬件尺寸，通常與頻率成反比。對(duì)于較低的頻率，硬件往往又大又重;對(duì)于較高的頻率，雷達(dá)的尺寸要小些，也因此更加輕便、更省空間。然而，有限的空間需要電子設(shè)備的排列更為緊密，從而給設(shè)計(jì)帶來(lái)一定挑戰(zhàn)。

傳輸功率

由于頻率大小會(huì)影響到硬件尺寸大小，頻率的選擇會(huì)間接影響雷達(dá)傳輸大功率的能力。雷達(dá)發(fā)射機(jī)能處理的功率水平在很大程度上受到電壓梯度和散熱要求的限制。因此，較大較重的米波雷達(dá)平均傳輸功率可達(dá)兆瓦，而毫米波雷達(dá)的平均功率可能只有幾百瓦。

很多時(shí)候，在可用功率范圍內(nèi)，實(shí)際使用的功率是由尺寸、重量、可靠性、成本和探測(cè)范圍共同決定的。

波束寬度

雷達(dá)的角寬度與波長(zhǎng)和天線寬度的比值成正比。想要獲得給定的波束寬度，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，則天線必須越寬。低頻下，需選用非常大尺寸的天線才能產(chǎn)生理想的窄波束。而高頻下，小天線就足夠了。我們知道，波束越窄，角分辨力也就越高。

大氣衰減

無(wú)線電波通過(guò)大氣層，會(huì)受到兩種個(gè)因素影響而衰減：吸收和散射。吸收的主因是氧氣(60GHz)和水蒸氣(21GHz)。散射幾乎完全是凝結(jié)的水蒸氣(如雨滴)造成的，吸收和散射均隨頻率增加而明顯。

大氣衰減在頻率不足100MHz時(shí)，可以忽略不計(jì);而高于10GHz左右時(shí)，大氣衰減影響激增。在不使用動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(MTI)的簡(jiǎn)單雷達(dá)中，天氣雜波可能會(huì)令雷達(dá)目標(biāo)模糊不清。

雖然機(jī)載雷達(dá)基本不受此影響，但大氣衰減對(duì)通過(guò)電離層的超高頻及其以下的雷達(dá)信號(hào)的影響(衰減、折射、色散和法拉第旋轉(zhuǎn))也可能相當(dāng)大。

樹(shù)葉穿透性能

特定情況下，可能需要機(jī)載雷達(dá)來(lái)探測(cè)隱藏在樹(shù)下的目標(biāo)。雷達(dá)的穿透能力取決于樹(shù)葉冠層的衰減特性，而衰減特性是隨著頻率的增加而增強(qiáng)的。實(shí)際上，L波段或L波段以下的頻率具備葉穿透能力。

分?jǐn)?shù)帶寬

雷達(dá)分?jǐn)?shù)帶寬等于其信號(hào)帶寬除以中心頻率所得出的值。對(duì)于一個(gè)給定的雷達(dá)信號(hào)帶寬，中心頻率越低，則分?jǐn)?shù)帶寬越大。大的分?jǐn)?shù)帶寬(大于15%)會(huì)給雷達(dá)硬件，特別是天線帶來(lái)不少難題。

共享頻譜

除了雷達(dá)之外，電磁頻譜還有其他許多用途，特別是在通信、廣播、無(wú)線電導(dǎo)航上。國(guó)際協(xié)議規(guī)定了頻譜必須分配給不同的用戶(hù)，因此某些頻帶是專(zhuān)門(mén)分配給某一特定應(yīng)用的，而其他頻段是共享的。

頻譜上的用戶(hù)都希望自己的帶寬越大越好，然而電磁頻譜是個(gè)極其有限的資源。因此，即使有了分配方案，也免不了相互干擾這個(gè)問(wèn)題。

雷達(dá)中頻頻率范圍對(duì)雷達(dá)性能的影響

1. 探測(cè)距離：雷達(dá)中頻頻率范圍的選擇會(huì)直接影響到雷達(dá)的探測(cè)距離。一般來(lái)說(shuō)，中頻頻率越高，電磁波的傳播衰減就越大，從而限制了雷達(dá)的探測(cè)距離。因此，在需要探測(cè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)時(shí)，需要選擇較低的中頻頻率。

2. 分辨率：雷達(dá)的分辨率是指雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)物體細(xì)節(jié)的分辨能力。中頻頻率越高，雷達(dá)系統(tǒng)的分辨率就越高，能夠獲取更多的目標(biāo)細(xì)節(jié)信息。

3. 抗干擾能力：雷達(dá)中頻頻率范圍的選擇還會(huì)影響到雷達(dá)系統(tǒng)的抗干擾能力。在復(fù)雜的電磁環(huán)境中，較高的中頻頻率能夠更好地抵抗干擾信號(hào)的影響，提高雷達(dá)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

總之，雷達(dá)中頻頻率范圍的選擇是雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中非常重要的一環(huán)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體需求來(lái)選擇合適的中頻頻率范圍，以實(shí)現(xiàn)最佳的雷達(dá)性能和應(yīng)用效果。