第2章
距离高分辨和一维距离像

雷达采用了宽频带信号后，距离分辨率可大大提高。其距离分辨率可小到厘米级，这时从一般目标（如飞机等）接收到的已不再是“点”回波，而是沿距离分布开的一维距离像。

目标在雷达电磁波作用下，产生后向散射的电波称为雷达回波。严格计算雷达回波是比较复杂的，当目标的尺寸远大于雷达的波长，即认为雷达工作在光学区（一般目标对微波雷达均满足这一条件），则目标可用散射点模型近似表示，特别是对一些金属目标，可以用分布在目标表面的一系列散射点表示各处对电波后向散射的强度。

散射点的分布状况随雷达对目标的视角变化而改变，因为目标的某些部件有强的方向性，例如目标中有些类似平板的部件，当它正面向雷达时有很强的后向镜面反射，而偏开不大的角度时，后向散射就很小（隐身目标常据此构造其外形），而如类似三面角和两面角的部件则在较大角域里有强的后向散射。此外，由于谐振波和爬行波的滞后效应，有时也会有少数散射点位于目标本体之外。

分析和实验结果表明，在一般情况下，视角变化十余度，散射点在目标上的位置和强度近似不变。顺便提一下，前面曾提到的微波雷达对目标进行逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar，ISAR）成像，要求目标有不超过3°～5°的转动，分析时用散射点模型是合适的。而在面临大转动角成像时，散射点模型则需要做适当的修正。

如上所述，在散射点模型假设条件下，目标的回波可视为它的众多散射点子回波的和。宽频带雷达一般都采用时宽较大的宽频带信号（如常用的线性调频信号），通过匹配滤波将其压缩成窄脉冲，而与窄脉冲宽度相当的长度远小于目标的长度，目标回波的窄脉冲分布相当于三维分布的目标散射点子回波之和，在平面波的条件下，为沿波束射线的相同距离单元里的子回波作向量相加。通常将该回波的幅度分布称为一维实距离像，简称一维距离像。

虽然是同一个目标，当视角相差较大时，不仅投影的射线有变化，且目标上散射点的分布也会有所不同。图2.1所示是实测的飞机目标一维距离像，它们的视角各相差15°，可见一维距离像在视角变化较大的情况下有很大的不同。

实际上，目标上散射点的分布虽然随视角的改变而变化，但其变化是比较缓慢的，当视角改变不超过十余度时，可认为目标上的散射点分布近似不变。由于由散射点投影到雷达射线而得到距离像，要考虑目标转动会使其子回波的包络有少许移动，更要考虑由此而引起的子回波间的相位差变化，从而使子回波的向量和的幅度发生大的变化。下面加以说明。

如果以目标上的某一点作为转动的轴心，则在转动过程中，离轴心横距越远的散射点，其径向移动也越大，即各散射点子回波（强散射点的子回波表现为尖峰）之间到雷达的径向距离会有所变化。实际上，视角变化对距离像波形影响最敏感的因素还在于同一距离单元里的子回波是以向量相加的，雷达对目标视角的微小变化，会使在同一距离单元内而横向位置不同的散射点的径向距离差改变，从而使两者子回波的相位差发生显著变化。以波长3cm为例，若两散射点的横距为10m，当目标转动0.05°时，两者到雷达的径向距离差变化为1cm，它们的子回波的相位差改变240°。由此可见，目标一维距离像的波形随视角缓慢变化（由于散射点模型缓变）。但在约10°的范围里，波形的总体变化不大，只是尖峰的相对位置会有小的移动（由于转动引起的散射点徙动），而尖峰的振幅可能是快变的（当相应距离单位中有多个散射点子回波作向量和时）。图2.2所示是C波段雷达实测的飞机回波的一维距离像的例子，图中将视角变化约3°的回波重合画在一起。一维距离像随视角变化，具有的峰值位置缓变性和峰值幅度快变性可作为目标特性识别的基础。

本章将用上述散射点模型对高分辨的一维距离像进行讨论。本章的内容做如下安排：2.1节讨论对一般大时宽的宽频带信号进行匹配滤波和脉冲压缩；2.2节讨论线性调频信号的脉冲压缩，重点介绍便于工程应用的解线频调处理方法；2.3节讨论基于散射点模型的一维距离像的一些特性；2.4节讨论存在距离走动条件下，一维距离像回波的相干积累；2.5节介绍高距离分辨雷达的检测和测高。 wlQA4AtcwDyxx5mOC3kZxpkww8eL5TVOXhPsG6J/RyUiOU7PuP98sIo4VDVaF9W5