什么是毫米波雷達(dá)？毫米波雷達(dá)分類及系統(tǒng)構(gòu)成是怎么的？

毫米波雷達(dá)，是工作在毫米波波段(millimeter wave )探測(cè)的雷達(dá)。通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長(zhǎng)為1～10mm)的。毫米波的波長(zhǎng)介于微波和厘米波之間，因此毫米波雷達(dá)兼有微波雷達(dá)和光電雷達(dá)的一些優(yōu)點(diǎn)。

同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。與紅外、激光、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候(大雨天除外)全天時(shí)的特點(diǎn)。另外，毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導(dǎo)引頭 。毫米波雷達(dá)能分辨識(shí)別很小的目標(biāo)，而且能同時(shí)識(shí)別多個(gè)目標(biāo);具有成像能力，體積小、機(jī)動(dòng)性和隱蔽性好，在戰(zhàn)場(chǎng)上生存能力強(qiáng)。

發(fā)展簡(jiǎn)況

毫米波雷達(dá)的研制是從上世紀(jì)40年代開(kāi)始的。50年代出現(xiàn)了用于機(jī)場(chǎng)交通管制和船用導(dǎo)航的毫米波雷達(dá)(工作波長(zhǎng)約為 8毫米)，顯示出高分辨力、高精度、小天線口徑等優(yōu)越性。但是，由于技術(shù)上的困難，毫米波雷達(dá)的發(fā)展一度受到限制。這些技術(shù)上的困難主要是：隨著工作頻率的提高，功率源輸出功率和效率降低，接收機(jī)混頻器和傳輸線損失增大。

上世紀(jì)70年代中期以后，毫米波技術(shù)有了很大的進(jìn)展,研制成功一些較好的功率源:固態(tài)器件如雪崩管(見(jiàn)雪崩二極管)和耿氏振蕩器(見(jiàn)電子轉(zhuǎn)移器件);熱離子器件如磁控管、行波管、速調(diào)管、擴(kuò)展的相互作用振蕩器、返波管振蕩器和回旋管等。脈沖工作的固態(tài)功率源多采用雪崩管,其峰值功率可達(dá)5～15瓦(95吉赫)。

磁控管可用作高功率的脈沖功率源，峰值功率可達(dá)1～6千瓦(95吉赫)或1千瓦(140吉赫)，效率約為10%?；匦苁且环N新型微波和毫米波振蕩器或放大器，在毫米波波段可提供兆瓦級(jí)的峰值功率。

在低噪聲混頻器方面，肖特基二極管(見(jiàn)晶體二極管、肖特基結(jié))混頻器在毫米波段已得到應(yīng)用，在 100吉赫范圍，低噪聲混頻器噪聲溫度可低至500K(未致冷)或100K(致冷)。此外，在高增益天線、集成電路和鰭線波導(dǎo)等方面的技術(shù)也有所發(fā)展。70年代后期以來(lái)，毫米波雷達(dá)已經(jīng)應(yīng)用于許多重要的民用和軍用系統(tǒng)中，如近程高分辨力防空系統(tǒng)、導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、目標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)等。

毫米波雷達(dá)工作在毫米波段。通常毫米波是指30～300GHz頻段(波長(zhǎng)為1～10mm)。毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間，因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)。同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn)。與紅外、激光、電視等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，具有全天候(大雨天除外)全天時(shí)的特點(diǎn)。另外，毫米波導(dǎo)引頭的抗干擾、反隱身能力也優(yōu)于其他微波導(dǎo)引頭 。

毫米波雷達(dá)的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn);

毫米波雷達(dá)測(cè)距原理，測(cè)速原理，角速度測(cè)量原理;

毫米波雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)。

毫米波雷達(dá)：ADAS/自動(dòng)駕駛核心傳感器

毫米波的波長(zhǎng)介于厘米波和光波之間， 因此毫米波兼有微波制導(dǎo)和光電制導(dǎo)的優(yōu)點(diǎn)：

1)同厘米波導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭具 有體積小、質(zhì)量輕和空間分辨率高的特點(diǎn);

2)與紅外、激光等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強(qiáng)，傳輸距離遠(yuǎn)，具有全天候全天時(shí)的特點(diǎn);

3)性能穩(wěn)定，不受目標(biāo)物體形狀、顏色等干擾。毫米波雷達(dá)很好的彌補(bǔ)了如紅外、激光、超聲波、 攝像頭等其他傳感器在車載應(yīng)用中所不具備的使用場(chǎng)景。

毫米波雷達(dá)的探測(cè)距離一 般在150m-250m之間，有的高性能毫米波雷達(dá)探測(cè)距離甚至能達(dá)到300m，可以滿足汽車在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)探測(cè)較大范圍的需求。與此同時(shí)，毫米波雷達(dá)的探測(cè)精度較高。

毫米波雷達(dá)——全天候全天時(shí)工作

毫米波雷達(dá)，顧名思義，就是工作在毫米波頻段的雷達(dá)。毫米波(Millimeter-Wave，縮寫(xiě)：MMW)，是指長(zhǎng)度在1~10mm的電磁波，對(duì)應(yīng)的頻率范圍為30~300GHz。如圖2，毫米波位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，所以毫米波兼有這兩種波譜的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有自己獨(dú)特的性質(zhì)。毫米波的理論和技術(shù)分別是微波向高頻的延伸和光波向低頻的發(fā)展。

圖2 電磁波譜

根據(jù)波的傳播理論，頻率越高，波長(zhǎng)越短，分辨率越高，穿透能力越強(qiáng)，但在傳播過(guò)程的損耗也越大，傳輸距離越短;相對(duì)地，頻率越低，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，繞射能力越強(qiáng)，傳輸距離越遠(yuǎn)。所以與微波相比，毫米波的分辨率高、指向性好、抗干擾能力強(qiáng)和探測(cè)性能好。與紅外相比，毫米波的大氣衰減小、對(duì)煙霧灰塵具有更好的穿透性、受天氣影響小。這些特質(zhì)決定了毫米波雷達(dá)具有全天時(shí)全天候的工作能力。

大氣窗口和毫米波雷達(dá)的頻段劃分

通常大氣層中水汽、氧氣會(huì)對(duì)電磁波有吸收作用，目前絕大多數(shù)毫米波應(yīng)用研究集中在幾個(gè)“大氣窗口”頻率和三個(gè)“衰減峰”頻率上。所謂的“大氣窗口”是指電磁波通過(guò)大氣層較少被反射、吸收和散射的那些透射率高的波段。如圖3，我們可以看到毫米波傳播受到衰減較小的“大氣窗口”主要集中在35GHz、45GHz、94GHz、140GHz、220GHz頻段附近。而在60GHz、120GHz、180GHz頻段附近衰減出現(xiàn)極大值，即“衰減峰”。一般說(shuō)來(lái)，“大氣窗口”頻段比較適用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，已被低空空地導(dǎo)彈和地基雷達(dá)所采用，而“衰減峰”頻段被多路分集的隱蔽網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)優(yōu)先選用，用以滿足網(wǎng)絡(luò)安全系數(shù)的要求。

圖3 毫米波不同頻段大氣衰減趨勢(shì)圖

目前，各大國(guó)的車載雷達(dá)頻段主要集中在在24GHz、60GHz和77GHz這3個(gè)頻段，如表1展示了主要國(guó)家車載雷達(dá)頻率劃分情況。其中，24GHz的波長(zhǎng)是1.25cm(雖然24GHz的波長(zhǎng)是1.25cm，但是目前業(yè)界也依然將其稱之為毫米波)，60GHz是5mm，77GHz的波長(zhǎng)則更短，只有3.9mm。正如前面所說(shuō)，頻率越高波長(zhǎng)越短，分辨率、精準(zhǔn)度就越高。所以，精度更高的77GHz雷達(dá)正努力成為汽車領(lǐng)域主流傳感器

毫米波的基本特性

大家都知道雷達(dá)使用電磁波，電磁波這個(gè)媒介決定了微波雷達(dá)區(qū)別于超聲、聲吶等其它方法。

電磁波是交變電磁場(chǎng)，在自由空間傳播，這個(gè)電磁場(chǎng)交變的頻率，決定了雷達(dá)的基本屬性。當(dāng)然，波長(zhǎng)和頻率是一個(gè)等效的概念。電磁波按頻率劃分有這么幾個(gè)典型的頻段：

平時(shí)用的無(wú)線電是低于300Mhz的頻段，主要是AM，F(xiàn)M廣播使用。

微波頻段是通信和雷達(dá)使用的主要頻段，這是個(gè)很寬的頻，有300Mhz--300GHz，我們要講的毫米波是微波的一個(gè)子頻段。

大家可以看到的是，可見(jiàn)光、紅外、激光等，這些也是電磁波的一種但是由于頻率的不同，它和微波頻段的特性有很大差異。

所以所基于可見(jiàn)光、紅外、或者激光的方法一般就嚴(yán)格的講就不叫雷達(dá)了，雖然激光的機(jī)理和雷達(dá)可能是類似的。

那么不同頻段的電磁波主要的區(qū)別在哪里呢?就是以下這幾個(gè)特性，當(dāng)電磁波在空間傳播的時(shí)候，它傳播的介質(zhì)一改變，就會(huì)發(fā)生反射、吸收、透射、衍射等現(xiàn)象。不同頻段的電磁波，這幾種現(xiàn)象的占比就很大差異。

那么我們知道無(wú)論是雷達(dá)、主動(dòng)紅外、激光雷達(dá)都是基于反射這個(gè)特性，不同頻率的電磁波在反射特性上就有很大差異，這個(gè)一方面取決于介質(zhì)，也就是反射面的材質(zhì)。比如金屬的材質(zhì)更容易反射微波，水主要會(huì)吸收電磁波，那么水下我們就很少使用雷達(dá)。同時(shí)，這個(gè)反射、透射等特性還取決于電磁波的頻率。比如我們的廣播，一般在屋里也能接收到，但是wifi在隔了幾堵墻可能就很弱了，紅外和光根本就一張紙可能也透不過(guò)去。這是因?yàn)?，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生透射和衍射現(xiàn)象，而波長(zhǎng)越短，則很容易被反射。

一般來(lái)講電磁波波長(zhǎng)和介質(zhì)的尺寸之間的關(guān)系，如果大于，那么就容易透過(guò)和衍射，如果小于則容易反射。當(dāng)然這里特別的是射線，因?yàn)樗疽粤Ｗ訉傩詾橹?，所以基本不能看做是波了?/p>

我們要講的毫米波的波長(zhǎng)是1cm到1mm之間，這個(gè)波長(zhǎng)是很短的，它靠近太赫茲或者紅外，但是比這兩者的波長(zhǎng)還長(zhǎng)很多，這個(gè)波長(zhǎng)早期開(kāi)發(fā)起來(lái)難度很大，是近十年左右才利用起來(lái)的。

就像剛剛我們講的，我們現(xiàn)在能用來(lái)通信和處理的電磁波頻率越來(lái)越高，現(xiàn)在已經(jīng)講太赫茲、可見(jiàn)光通信了，這得益于技術(shù)的發(fā)展。毫米波這個(gè)波段30---300GHz，頻率很高，但是這個(gè)頻段里很多頻率區(qū)域的電磁波在空氣里傳播很容易被水分子、氧氣吸收，所以可用的就是幾個(gè)典型的頻段，也就是這里列出來(lái)的24、60、 77,、120GHz。當(dāng)然24GHz很特別，他嚴(yán)格來(lái)講不是毫米波，因?yàn)樗牟ㄩL(zhǎng)在1cm左右。但是它是最早被利用的?，F(xiàn)在各個(gè)國(guó)家把24GHz劃出來(lái)可以民用，77GHz劃分給了汽車防撞雷達(dá)，24Ghz也在汽車?yán)镉玫米钤纭?/p>

毫米波由于它的波長(zhǎng)很短，就有別于無(wú)線電和較低頻的微波，根據(jù)剛才說(shuō)的反射特性等特點(diǎn)來(lái)講，首先它很接近于光的傳播特性，對(duì)于較小的反射面(物體)也能較好的反射，另外由于頻率很高，它可調(diào)制的帶寬非常大。還有，一會(huì)我們會(huì)說(shuō)到，由于波長(zhǎng)很短，天線就可以很小。但是由于波長(zhǎng)小，在空間傳播很容易被阻擋和吸收，那么也就導(dǎo)致它作用距離不可能太遠(yuǎn)，當(dāng)然這個(gè)遠(yuǎn)近是相對(duì)其他波段來(lái)說(shuō)的，一般作用距離1km以內(nèi)。

毫米波雷達(dá)的檢測(cè)、測(cè)距、測(cè)速和角度測(cè)量

下面我們來(lái)說(shuō)一下毫米波雷達(dá)。

我們知道雷達(dá)就是發(fā)射電磁波并通過(guò)檢測(cè)回波來(lái)探測(cè)目標(biāo)的有無(wú)和遠(yuǎn)近的一種電子裝置。這個(gè)和超聲、主動(dòng)紅外、激光都一樣。只不過(guò)我們強(qiáng)調(diào)用了Radio。

毫米波和大多數(shù)微波雷達(dá)一樣，有波束的概念，也就是發(fā)射出去的電磁波是一個(gè)錐狀的波束，而不像激光是一條線。這是因?yàn)檫@個(gè)波段的天線，主要以電磁輻射，而不是光粒子發(fā)射為主要方法。這一點(diǎn)，雷達(dá)和超聲是一樣，這個(gè)波束的方式，導(dǎo)致它優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)，可靠，因?yàn)榉瓷涿娲?，缺點(diǎn)，就是分辨力不高。

毫米波雷達(dá)可以對(duì)目標(biāo)進(jìn)行有無(wú)檢測(cè)、測(cè)距、測(cè)速以及方位測(cè)量。

判斷有沒(méi)有目標(biāo)很簡(jiǎn)單，判斷回波有沒(méi)有就行了。

測(cè)距也簡(jiǎn)單，都是基于TOF原理，但是我們說(shuō)電磁波的傳播速度是光速，所以這個(gè)帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。剛才我們說(shuō)毫米波雷達(dá)作用距離都不太遠(yuǎn)，比如我們說(shuō)汽車或者無(wú)人機(jī)，那么探測(cè)距離就很近，回波和發(fā)射波間隔就非常短，所以一般并不太適合使用簡(jiǎn)單的發(fā)射脈沖方式，所以現(xiàn)在主要是用FMCW方式較多。

毫米波雷達(dá)測(cè)速和普通雷達(dá)一樣，有兩種方式，一個(gè)基于dopler原理，就是當(dāng)發(fā)射的電磁波和被探測(cè)目標(biāo)有相對(duì)移動(dòng)、回波的頻率會(huì)和發(fā)射波的頻率不同。通過(guò)檢測(cè)這個(gè)頻率差可以測(cè)得目標(biāo)相對(duì)于雷達(dá)的移動(dòng)速度。但是這種方法無(wú)法探測(cè)切向速度，第二種方法就是通過(guò)跟蹤位置，進(jìn)行微分得到速度。

最后一個(gè)，是毫米波雷達(dá)的側(cè)向，雷達(dá)對(duì)目標(biāo)方位的探測(cè)主要基于一種方法，就是使用較窄的波束。因?yàn)楫?dāng)目標(biāo)出現(xiàn)在波束里，我們一般沒(méi)有辦法判斷目標(biāo)具體在這個(gè)波束內(nèi)部的那個(gè)方向，所以我們必須把波束做窄，當(dāng)然能和激光一樣最好，但是這個(gè)很難。那么把波束做窄，有幾種方法，一種使用有向天線，比如喇叭天線或者透鏡天線。還有一種方法，就是使用多根天線+陣列信號(hào)處理的方法。對(duì)于毫米波來(lái)講，由于波長(zhǎng)很短，所以我們做很多根天線的代價(jià)就很小(這個(gè)代價(jià)指價(jià)格、尺寸)，所以毫米波雷達(dá)大量使用陣列天線的方式來(lái)構(gòu)成窄波束，能多窄呢?比如3度，5度這樣，是汽車常用的。當(dāng)然這個(gè)和激光還不能比，但是已經(jīng)很好了。

毫米波雷達(dá)的基本技術(shù)

民用毫米波雷達(dá)首先應(yīng)用的方向是汽車應(yīng)用，大約199X年的時(shí)候，毫米波雷達(dá)就被用于汽車的ACC功能(自適應(yīng)巡航)了，也就是在高速上跟著前車跑，他慢你慢，他快你快，保持一定距離。這依賴于毫米波長(zhǎng)達(dá)200米以上的距離探測(cè)功能，其它手段是很難做到的。到后來(lái)，又陸續(xù)發(fā)展為防撞、盲區(qū)探測(cè)等其它功能，但是這個(gè)技術(shù)一直很貴，并且對(duì)國(guó)內(nèi)封閉，直到2012年，出現(xiàn)了芯片級(jí)別的毫米波射頻芯片，這個(gè)技術(shù)的門檻一下降低了，所有應(yīng)用打開(kāi)了一個(gè)窗口。

毫米波雷達(dá)一般有這么幾個(gè)構(gòu)成部分：天線、射頻、基帶、以及可能的控制層。

我們一個(gè)一個(gè)來(lái)說(shuō)，首先天線。

剛才我們講，毫米波雷達(dá)波長(zhǎng)幾個(gè)毫米，由于天線尺寸和波長(zhǎng)相當(dāng)，所以毫米波雷達(dá)的天線可以很小，從而可以使用多根天線來(lái)構(gòu)成陣列天線，達(dá)到窄波束的目的，隨著收發(fā)天線個(gè)數(shù)的增多，這個(gè)波束可以很窄很窄。另外一個(gè)因素是，由于波長(zhǎng)很小，毫米波可以使用一種”微帶貼片天線“，就是圖片里這個(gè)樣子，在pcb板上的ground層上鋪幾個(gè)開(kāi)路的微帶線，就能做天線。這個(gè)導(dǎo)致毫米波雷達(dá)的天線可以做成pcb板。和大家常見(jiàn)的wifi和藍(lán)牙的pcb天線很像。當(dāng)然，由于毫米波的頻率很高，那么一般需要高頻板材。實(shí)際上國(guó)內(nèi)在一兩年前，都還不具備制作這個(gè)天線的能力。

接著是毫米波雷達(dá)的射頻部分。

剛才我們提過(guò)，早些年用離散器件搭難度很大，只有幾個(gè)大廠能做，并且形成了技術(shù)壁壘，但是芯片級(jí)別的毫米波射頻芯片的推出，門檻迅速下降，之前幾萬(wàn)塊錢的毫米波雷達(dá)，現(xiàn)在可以1000塊左右了。當(dāng)前使用sige工藝的片子還略貴，很多廠家在研發(fā)cmos工藝的，如果成功，可能就白菜價(jià)了。

最后是毫米波雷達(dá)的數(shù)字信號(hào)處理部分。

這部分就是一些算法，主要包括陣列天線的波束形成算法、信號(hào)檢測(cè)、測(cè)量算法、分類和跟蹤算法。這個(gè)就不展開(kāi)了，因?yàn)樯婕暗拿嫣嗔?。雷達(dá)的原理是簡(jiǎn)單的，但是要做好，功夫就都要下在這個(gè)地方。

另外，還有一些廠家的方案，都是從射頻帶基帶一體的解決方式，我們可以預(yù)見(jiàn)，不遠(yuǎn)的將來(lái)，集成程度會(huì)更高，到時(shí)候都是單芯片的方案了。

毫米波雷達(dá)的兩個(gè)應(yīng)用

一個(gè)當(dāng)然就是汽車。

由于毫米波雷達(dá)的距離遠(yuǎn)、可靠性高、不受光線、塵埃影響，相比攝像頭，它距離150米以上的特性遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝出。相比激光，1000塊左右的價(jià)格也是大大勝出。所以現(xiàn)在仍然是主流技術(shù)。

當(dāng)然剛才我們提到它分辨力略低，那么和攝像頭的融合必然是一個(gè)趨勢(shì)。

當(dāng)然，激光雷達(dá)在拼命的技術(shù)革新，想把價(jià)格降下來(lái)。由于技術(shù)和價(jià)格的迅速普及，原來(lái)只有50萬(wàn)以上的車才有的毫米波雷達(dá)，現(xiàn)在十幾萬(wàn)的車上也慢慢開(kāi)始裝了，而且，telsa這樣ADAS領(lǐng)導(dǎo)者，也開(kāi)始從汽車?yán)走_(dá)廠商挖技術(shù)主管，并且在九月份開(kāi)始裝配到它的電動(dòng)車上了?？梢钥闯鰜?lái)，毫米波雷達(dá)在汽車上的應(yīng)用還是主流技術(shù)。

另一個(gè)就是無(wú)人機(jī)。

我們常講，汽車和無(wú)人機(jī)其實(shí)是很像的：高速移動(dòng)，安全第一。

高速，必然要求，探測(cè)距離足夠遠(yuǎn)。安全，必然要求檢測(cè)方法的魯棒性，和受環(huán)境影響小。

當(dāng)然在某些應(yīng)用里，無(wú)人機(jī)的環(huán)境比汽車也要復(fù)雜一點(diǎn)。

毫米波雷達(dá)在軍事有人機(jī)、無(wú)人機(jī)早已大規(guī)模應(yīng)用。

其在無(wú)人機(jī)的第一個(gè)應(yīng)用，也是目前市場(chǎng)最大的，是植保無(wú)人機(jī)的定高應(yīng)用。

我們知道gps和氣壓計(jì)測(cè)的是海拔高度，而植保時(shí)，我們希望無(wú)人機(jī)在作物上方固定的高度飛行，無(wú)論地面和植被是否起伏。這個(gè)也叫仿地飛行。這種應(yīng)用有很多的解決方案，比如我們說(shuō)的超聲、激光、紅外、雙目等等。但是由于植保環(huán)境大多很差，有很大的灰塵，還有水霧，那么超聲和基于光學(xué)的都會(huì)受到很大干擾。

目前來(lái)看，基于毫米波雷達(dá)的高度計(jì)，表現(xiàn)是最穩(wěn)定的，首先他能穿透塵埃水霧，另外也基本不受什么干擾。基于波束，而不是點(diǎn)反射，高度恰恰反映植被葉片高度。

無(wú)人機(jī)方面第二個(gè)應(yīng)用就是避障。

這個(gè)同樣是一個(gè)多種傳感器爭(zhēng)奪的戰(zhàn)場(chǎng)。但是我們講毫米波雷達(dá)有不受光線影響、作用距離有非常大、可靠等優(yōu)勢(shì)，而這些優(yōu)勢(shì)在軍事有人機(jī)、汽車、無(wú)人機(jī)方面都被證明。

當(dāng)然，雷達(dá)的分辨力確實(shí)較低。但是我們講過(guò)，由于陣列天線的優(yōu)勢(shì)，其實(shí)這個(gè)是可以有很大提高的，有3-5度的分辨力是有可能的。在美國(guó)這個(gè)避障比賽里，我們用毫米波雷達(dá)是得了第一的。所以請(qǐng)大家也有信心。這里有一個(gè)對(duì)比圖，大家可以看一看。

所以我們說(shuō)毫米波雷達(dá)是有很大的調(diào)整空間的，比如波束寬度、作用距離、價(jià)格等。我們相信毫米波雷達(dá)在無(wú)人機(jī)測(cè)高、避障上優(yōu)勢(shì)很明顯，但也有需要光學(xué)來(lái)補(bǔ)充的地方。因此，我們提出這樣一個(gè)架構(gòu)，使用毫米波雷達(dá)進(jìn)行360度避障，和高度測(cè)量。

優(yōu)點(diǎn)

光波在大氣中傳播衰減嚴(yán)重，器件加工精度要求高。毫米波與光波相比，它們利用大氣窗口(毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時(shí)，由于氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率)傳播時(shí)的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們?cè)谕ㄐ拧⒗走_(dá)、制導(dǎo)、遙感技術(shù)、射電天文學(xué)和波譜學(xué)方面都有重大的意義。利用大氣窗口的毫米波頻率可實(shí)現(xiàn)大容量的衛(wèi)星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波

毫米波雷達(dá) 束和低旁瓣性能可實(shí)現(xiàn)低仰角精密跟蹤雷達(dá)和成像雷達(dá)。在遠(yuǎn)程導(dǎo)彈或航天器重返大氣層時(shí)，需采用能順利穿透等離子體的毫米波實(shí)現(xiàn)通信和制導(dǎo)。高分辨率的毫米波輻射計(jì)適用于氣象參數(shù)的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠(yuǎn)鏡探測(cè)宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質(zhì)的成分。優(yōu)勢(shì)主要有以下幾點(diǎn)：

(1)小天線口徑、窄波束：高跟蹤和引導(dǎo)精度;易于進(jìn)行低仰角跟蹤，抗地面多徑和雜波干擾;對(duì)近空目標(biāo)具有高橫向分辨力;對(duì)區(qū)域成像和目標(biāo)監(jiān)視具備高角分辨力;窄波束的高抗干擾性能;高天線增益;容易檢測(cè)小目標(biāo)，包括電力線、電桿和彈丸等。

(2)大帶寬：具有高信息速率，容易采用窄脈沖或?qū)拵д{(diào)頻信號(hào)獲得目標(biāo)的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)特征;具有寬的擴(kuò)譜能力，減少多徑、雜波并增強(qiáng)抗干擾能力;相鄰頻率的雷達(dá)或毫米波識(shí)別器工作，易克服相互干擾;高距離分辨力，易得到精確的目標(biāo)跟蹤和識(shí)別能力。

(3)高多普勒頻率：慢目標(biāo)和振動(dòng)目標(biāo)的良好檢測(cè)和識(shí)別能力;易于利用目標(biāo)多普勒頻率特性進(jìn)行目標(biāo)特征識(shí)別;對(duì)干性大氣污染的穿透特性，提供在塵埃、煙塵和干雪條件下的良好檢測(cè)能力。

(4)良好的抗隱身性能：當(dāng)前隱身飛行器上所涂覆的吸波材料都是針對(duì)厘米波的。根據(jù)國(guó)外的研究，毫米波雷達(dá)照射的隱身目標(biāo)，能形成多部位較強(qiáng)的電磁散射，使其隱身性能大大降低，所以，毫米波雷達(dá)還具有反隱身的潛力。

應(yīng)用

編輯

①導(dǎo)彈制導(dǎo)：毫米波雷達(dá)的主要用途之一是戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的末段制導(dǎo)。毫米波導(dǎo)引頭具有體積小、電壓低和全固態(tài)等特點(diǎn)，能滿足彈載環(huán)境要求。當(dāng)工作頻率選在35吉赫或94吉赫時(shí)，天線口徑一般為10～20厘米。

此外，毫米波雷達(dá)還用于波束制導(dǎo)系統(tǒng)，作為對(duì)近程導(dǎo)彈的控制。

②目標(biāo)監(jiān)視和截獲：毫米波雷達(dá)適用于近程、高分辨力的目標(biāo)監(jiān)視和目標(biāo)截獲，用于對(duì)低空飛行目標(biāo)、地面目標(biāo)和外空目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

③炮火控制和跟蹤：毫米波雷達(dá)可用于對(duì)低空目標(biāo)的炮火控制和跟蹤，已研制成94吉赫的單脈沖跟蹤雷達(dá)。

④雷達(dá)測(cè)量：高分辨力和高精度的毫米波雷達(dá)可用于測(cè)量目標(biāo)與雜波特性。這種雷達(dá)一般有多個(gè)工作頻率、多種接收和發(fā)射極化形式和可變的信號(hào)波形。目標(biāo)的雷達(dá)截面積測(cè)量采用頻率比例的方法。利用毫米波雷達(dá)，對(duì)于按比例縮小了的目標(biāo)模型進(jìn)行測(cè)量，可得到在較低頻率上的雷達(dá)目標(biāo)截面積。此外，毫米波雷達(dá)在地形跟蹤、導(dǎo)彈引信、船用導(dǎo)航等方面也有應(yīng)用