多普勒效应及其应用
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2025-09-02
多普勒效应
雷达接收机将接收到的回波信号与发射信号进行混合,产生一个差频信号。这个差频信号的频率正好就是多普勒频移。
通过频谱分析(如使用FFT快速傅里叶变换)等技术,精确地测量出这个差频的值。
由于发射频率是已知的,根据公式反解出速度:
v=2fd⋅λ=2ftfd⋅c
连续波雷达
多普勒雷达
多普勒信息的提取
连续波雷达
相位检波器

脉冲多普勒雷达


盲速和频闪
盲相
盲相指的是,当雷达使用相干检波(即通过比较发射信号和接收信号的相位差来提取多普勒信息)时,由于采样方式(脉冲工作模式)的限制,对于某些特定相位关系的回波信号,其多普勒信息会完全丢失的现象。
简单来说,就是雷达“看不见”某些相位变化的回波,导致无法检测到目标的存在或测出其速度。
雷达发射的是脉冲串,相当于在连续时间上以脉冲重复频率(PRF) 进行采样。
连续波情况:如果一个目标在移动,其回波会产生连续的相位变化,雷达可以完美地检测出这个变化率(即多普勒频率)。
脉冲波情况:雷达只在每个脉冲发射后的短暂时刻进行采样(接收)。如果目标移动导致回波的相位变化正好是360°(2π弧度)的整数倍,那么相邻两个脉冲采样时刻看到的回波相位将是完全相同的。
提示
当目标的多普勒频率 fd 正好是脉冲重复频率 PRF 的整数倍时,就会发生盲相,导致测速失败。
盲速
盲速是盲相概念在速度维度上的直接体现。它指的是那些会导致多普勒频率 f_d 恰好为PRF整数倍,从而引发盲相现象的特定目标径向速度。
处于盲速的目标,其回波在脉冲采样点上看不出任何相位变化,因此会被雷达误判为静止目标。
注
消除盲速的方法不是让盲速彻底没有,而是增加第一盲速的值,当速度小于第一盲速时,则能保证速度的测量。
提示
当一个目标以“盲速”运动时,它在雷达上就会表现出“盲相”的症状。
频闪
频闪效应是盲相和盲速现象产生的物理机制和直观比喻。 正是由于雷达这种“频闪”式的工作方式,才导致了在某些特定条件下(相位同步或速度同步),运动目标被“伪装”成了静止目标。
避免频闪的条件:∣fd∣<21fr
