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多普勒雷達是一種利用多普勒效應(yīng)來探測運動目標的位置和相對運動速度的雷達。它通常被用于軍事、氣象探測等領(lǐng)域。在軍事方面，多普勒雷達可以用于探測敵方導(dǎo)彈、飛機、船舶等目標，并引導(dǎo)導(dǎo)彈進行攻擊。在氣象方面，多普勒雷達可以用于探測風暴、臺風、地震等自然災(zāi)害，以及研究大氣物理學(xué)、氣象學(xué)等領(lǐng)域。
多普勒雷達的工作原理是基于多普勒效應(yīng)，即當一個物體在運動時，其發(fā)出的波的頻率會因為觀察者的運動而產(chǎn)生變化。多普勒雷達向周圍發(fā)射電磁波，并接收物體反射回來的信號。通過測量反射信號的頻率和相位變化，可以計算出物體的位置和相對運動速度。
多普勒雷達有多種應(yīng)用，其中一些包括：軍事目標探測、導(dǎo)彈制導(dǎo)、飛機著陸系統(tǒng)、氣象探測、地震探測、交通控制等。工作原理
多普勒效應(yīng)
1842年，奧地利物理學(xué)家J·C·多普勒發(fā)現(xiàn)，當波源和觀測者有相對運動時，觀測者接受到的波的頻率和波源發(fā)來的頻率不同，這種現(xiàn)象被稱為多普勒效應(yīng)。波源和觀測者相互接近時，接受到的頻率升高；兩者相互離開時，則降低。例如，當波源離開我們而運動，相繼的兩個波峰之間的間隔，要比它們離開發(fā)射源時的間隔增大，因為每一個后續(xù)的波峰都要比前一個波峰多走一點路程，才能抵達我們這里。因此，接受頻率將低于發(fā)射頻率，這時我們會覺得，從一個離開我們而運動著的波源發(fā)出的波的波長，比這個波源靜止時所發(fā)射的波長要長一些。同樣，從一個向著我們而運動的波源發(fā)出的波的波長，比這個波靜止時所發(fā)射的波長要短一些?；疖囻傔^車站時汽笛音調(diào)的變化即為多普勒效應(yīng)的一個例子。在天文學(xué)上，利用天體發(fā)出的光譜中譜線的移動，可以推測天體接近或離開觀測者的速度: 根據(jù)多普勒效應(yīng)，當天體發(fā)出的光譜線向波長較長一端偏移(即紅移),表明天體是離開觀測者而去; 當天體發(fā)出的光譜線向波長較短的一端偏移(即紫移),表明天體是向著觀測者而來。 雷達工作原理
多普勒雷達的工作原理可表述如下：當雷達發(fā)射一固定頻率的脈沖波對空掃描時，如遇到活動目標，回波的頻率與發(fā)射波的頻率出現(xiàn)頻率差，稱為多普勒頻率。根據(jù)多普勒頻率的大小，可測出目標對雷達的徑向相對運動速度；根據(jù)發(fā)射脈沖和接收的時間差，可以測出目標的距離。同時用頻率過濾方法檢測目標的多普勒頻率譜線，濾除干擾雜波的譜線，可使雷達從強雜波中分辨出目標信號。所以多普勒雷達比普通雷達的抗雜波干擾能力強，能探測出隱蔽在背景中的活動目標。
發(fā)展過程
脈沖多普勒雷達于20世紀60年代研制成功并投入使用。20世紀70年代以來，隨著大規(guī)模集成電路和數(shù)字處理技術(shù)的發(fā)展，脈沖多普勒雷達廣泛用于機載預(yù)警、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星跟蹤、戰(zhàn)場偵察、靶場測量、武器火控和氣象探測等方面，成為重要的軍事裝備。裝有脈沖多普勒雷達的預(yù)警飛機，已成為對付低空轟炸機和巡航導(dǎo)彈的有效軍事裝備。例如，機載火控系統(tǒng)用的主要是脈沖多普勒雷達。如美國戰(zhàn)機裝備的 A P G－68雷達，代表了機載脈沖多普勒火控雷達的先進水平。它有18種工作方式，可對空中、地面和海上目標邊搜索邊跟蹤，抗干擾性能好，當飛機在低空飛行時，還可引導(dǎo)飛機跟蹤地形起伏，以避免與地面相撞。這種雷達體積小，重量輕，可靠性高。 此外，這種雷達還用于氣象觀測。常規(guī)天氣雷達的信號測量僅限于氣象目標的強度。而多普勒天氣雷達除具備常規(guī)天氣雷達的全部功能外，還能同時提供大氣風場的信號。通過對氣象回波進行多普勒速度分辨，可獲得不同高度大氣層中各種空氣湍流運動的分布情況。我國多普勒天氣雷達技術(shù)開發(fā)起步較晚，上個世紀80年代末開始進行多普勒天氣雷達的研制和在氣象業(yè)務(wù)上的試用。90年代已生產(chǎn)出714CD、714SD型脈間相干。1997年全國第一部進口的WSR88D新一代多普勒天氣雷達在上海落戶。99年對WSR-88D進行改造，第一部先進的S波段全相干脈沖多普勒雷CINRAD/CC 3824。CINRAD/CC重大改進是利用物理學(xué)上的多普勒效應(yīng)測定降水粒子的徑向運動速度，并通過速度信息推斷降水云體的風速分布、風場結(jié)構(gòu)特征、垂直氣流速度等。目前已是美國、西歐等發(fā)達國家的主導(dǎo)地基氣象探測設(shè)備。多普勒雷達是目前世界上最先進的雷達系統(tǒng)，有“超級千里眼”之稱，最大探測距離半徑為460km 。相較于傳統(tǒng)天氣雷達，多普勒雷達能夠監(jiān)測到位于垂直地面8-12公里的高空中的對流云層的生成和變化，判斷云的移動速度，其產(chǎn)品信息達72種，天氣預(yù)報的精確度比以前將會有較大提高。以提高我國突發(fā)暴雨、沿海臺風和大江大河強降水預(yù)警等災(zāi)害性天氣預(yù)報時效和準確為目的的新一代天氣雷達網(wǎng)正在建設(shè)。截至2010年底，我國已建成126部新一代天氣雷達站，占全國擬建158部計劃的73%。分S、C兩種波段，S波段內(nèi)有三種不同型號雷達，（CINRAD/SA、CINRAD/SB、CINRAD/SC）主要分布在長江沿海。C波段型號雷達（CINRAD/CC、CINRAD/CB、CINRAD/CD、CINRAD/CCJ）主要分布在內(nèi)陸。 結(jié)構(gòu)組成
機載脈沖多普勒雷達主要由天線、發(fā)射機、接收機、伺服系統(tǒng)、數(shù)字信號處理機、雷達數(shù)據(jù)處理機和數(shù)據(jù)總線等組成。機載脈沖多普勒雷達通常采用相干體制，有著極高的載頻穩(wěn)定度和頻譜純度以及極低的天線旁瓣，并采取先進的數(shù)字信號處理技術(shù)。脈沖多普勒雷達通常采用較高以及多種的重復(fù)頻率和多種發(fā)射信號形式，以在數(shù)據(jù)處理機中利用代數(shù)方法，并可應(yīng)用濾波理論在數(shù)據(jù)處理機中對目標坐標數(shù)據(jù)作進一步濾波或預(yù)測。 特點
多普勒雷達與傳統(tǒng)雷達的一個區(qū)別在于它的發(fā)射機一直處于開啟狀態(tài)，這種類型的
雷達稱為連續(xù)波或CW雷達。發(fā)射機之所以必須一直開啟，因為它不像傳統(tǒng)雷達，需計算發(fā)射與接收間的時間，多普勒雷達尋找頻率變化。而頻率變化不會持續(xù)很長時間，因此發(fā)射機必須一直處于開啟狀態(tài)。
脈沖多普勒雷達具有下列特點：
①采用可編程序信號處理機，以增大雷達信號的處理容量、速度和靈活性，提高設(shè)備的復(fù)用性，從而使雷達能在跟蹤的同時進行搜索并能改變或增加雷達的工作狀態(tài)，使雷達具有對付各種干擾的能力和超視距的識別目標的能力；
②采用可編程序柵控行波管，使雷達能工作在不同脈沖重復(fù)頻率，具有自適應(yīng)波形的能力，能根據(jù)不同的戰(zhàn)術(shù)狀態(tài)選用低、中或高三種脈沖重復(fù)頻率的波形，并可獲得各種工作狀態(tài)的最佳性能； ③采用多普勒波束銳化技術(shù)獲得高分辨率，在空對地應(yīng)用中可提供高分辨率的地圖測繪和高分辨率的局部放大測繪，在空對空敵情判斷狀態(tài)可分辨出密集編隊的群目標。
應(yīng)用
軍事應(yīng)用
多普勒雷達廣泛用于機載預(yù)警、導(dǎo)航、導(dǎo)彈制導(dǎo)、衛(wèi)星跟蹤、戰(zhàn)場偵察、靶場測量、武器等方面。
氣象探測
多普勒雷達也用于氣象探測等場合。通過對氣象回波進行多普勒速度分辨，可獲得不同高度大氣層中各種空氣湍流運動的分布情況，從而得到相關(guān)的氣象信息。
