三坐标雷达：目标测量的关键技术与原理

目标角度的测量是雷达原理中的核心概念，尤其是在三坐标雷达技术中尤为重要。三坐标雷达能够同时获取目标的三个关键参数：距离R、方位角α和俯仰角β，这极大地扩展了雷达的探测能力，使其能够在大范围内实现快速、高精度的多目标同时测量。为了实现这一点，通常采用针状波束设计，确保雷达具有较高的数据率，即单位时间内雷达能对指定区域内的目标提供多次数据。 单波束三坐标雷达的工作方式是通过在方位角和俯仰角方向进行扫描，而多波束雷达则显著提高了数据率，比如M波束雷达可以达到单波束的M倍，但同时也需要增加发射功率。不同的波束形成技术，如偏焦多波束、射频延时线多波束、中频延时线多波束、脉内频扫系统和数字多波束形成，都是为了优化性能和效率。 雷达原理中，目标距离的测量基于脉冲重复间隔(PRI)和电磁波往返时间(tr)，计算公式涉及雷达与目标间的电磁波传播速度和信号往返的时间差。此外，角位置测量依赖于雷达波束的宽度，天线孔径越大，角分辨力越高。多普勒效应则用于测量目标的径向速度，利用接收信号频率和发射信号频率的变化来推断。 目标形状的测量涉及到信号带宽和天线孔径，通过分析接收到的信号频率变化来估计目标的尺寸或形状。雷达工作在不同频段，包括UHF、L、S、C、X、Ku、K和Ka等，这些频段的选择影响着雷达的覆盖范围和性能。 雷达根据其用途可分为战术和民用两大类，战术雷达包括预警、搜索警戒、引导指挥、火控、制导、战场监视等，而民用雷达如气象雷达、航空管制雷达和交会对接雷达等服务于交通管理和天气预报。按照信号形式，雷达可以划分为常规脉冲、脉冲压缩、脉冲多普勒、连续波以及噪声雷达等。角跟踪方式上，有单脉冲脉冲雷达和圆锥扫描雷达等技术。 目标角度测量是三坐标雷达的核心，其设计和应用涉及到雷达发射机、接收机、信号处理和噪声管理等多个关键环节，以及多种测量技术，如多波束、多普勒效应等，以满足不同的应用需求。