厘米波雷达

厘米波雷达是雷达的种类之一。毫米波雷达使用毫米波（millimeterwave）通常毫米波是指30～300GHz频域(波长为1～10mm)的。毫米波的波长介于厘米波和光波之间，

显示出高分辨力、高精度、小天线口径等优越性。但是，由于技术上的困难，毫米波雷达的发展一度受到限制。这些技术上的困难主要是：随着工作频率的提高，功率源输出功率和效率降低，接收机混频器和传输线损失增大。70年代中期以后，毫米波技术有了很大的进展,研制成功一些较好的功率源:固态器件如雪崩管（见雪崩二极管）和耿氏振荡器（见电子转移器件）；热离子器件如磁控管、行波管、速调管、扩展的相互作用振荡器、返波管振荡器和回旋管等。脉冲工作的固态功率源多采用雪崩管,其峰值功率可达5～15瓦(95吉赫)。磁控管可用作高功率的脉冲功率源，峰值功率可达1～6千瓦（95吉赫）或1千瓦(140吉赫)，效率约为10%。回旋管是一种新型微波和毫米波振荡器或放大器，在毫米波波段可提供兆瓦级的峰值功率。在低噪声混频器方面，肖特基二极管（见晶体二极管、肖特基结）混频器在毫米波段已得到应用，在100吉赫范围，低噪声混频器噪声温度可低至500K(未致冷)或100K（致冷）。此外，在高增益天线、集成电路和鳍线波导等方面的技术也有所发展。70年代后期以来，毫米波雷达已经应用于许多重要的民用和军用系统中，如近程高分辨力防空系统、导弹制导系统、目标测量系统等。

各种雷达的具体用途和结构不尽相同，但基本形式是一致的，包括:发射机、发射天线、接收机、接收天线，处理部分以及显示器。还有电源设备、数据录取设备、抗干扰设备等辅助设备。测量目标方位是利用天线的尖锐方位波束测量。测量仰角靠窄的仰角波束测量。根据仰角和距离就能计算出目标高度。

雷达所起的作用和眼睛和耳朵相似，当然，它不再是大自然的杰作，同时，它的信息载体是无线电波。事实上，不论是可见光或是无线电波，在本质上是同一种东西，都是电磁波，在真空中传播的速度都是光速C，差别在于它们各自的频率和波长不同。其原理是雷达设备的发射机通过天线把电磁波能量射向空间某一方向，处在此方向上的物体反射碰到的电磁波；雷达天线接收此反射波，送至接收设备进行处理，提取有关该物体的某些信息(目标物体至雷达的距离，距离变化率或径向速度、方位、高度等)。

大气中传播衰减严重，器件加工精度要求高。与光波相比，它们利用大气窗口（毫米波与亚毫米波在大气中传播时，由于气体分子谐振吸收所致的某些衰减为极小值的频率）传播时的衰减小，受自然光和热辐射源影响小。为此，它们在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。

雷达的优点是白天黑夜均能探测远距离的目标，且不受雾、云和雨的阻挡，具有全天候、全天时的特点，并有一定的穿透能力。因此，它不仅成为军事上必不可少的电子装备，而且广泛应用于社会经济发展(如气象预报、资源探测、环境监测等)和科学研究(天体研究、大气物理、电离层结构研究等)。星载和机载合成孔径雷达已经成为当今遥感中十分重要的传感器。以地面为目标的雷达可以探测地面的精确形状。其空间分辨力可达几米到几十米，且与距离无关。雷达在洪水监测、海冰监测、土壤湿度调查、森林资源清查、地质调查等方面显示了很好的应用潜力。

与微波雷达相比，毫米波雷达的特点是：

①在天线口径相同的情况下，毫米波雷达有更窄的波束（一般为毫弧度量级），可提高雷达的角分辨能力和测角精度，并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等。

②由于工作频率高，可能得到大的信号带宽（如吉赫量级）和多普勒频移，有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征。

③天线口径和元件、器件体积小，宜于飞机、卫星或导弹载用。

毫米波在大气中的传播损失主要来自水蒸汽和氧分子对电磁能量的谐振吸收。传播损失与工作频率有一定的关系。在各谐振点之间存在着损失较小的以35吉赫、94吉赫、140吉赫、220吉赫等频率为中心的窗口。各窗口宽度不等，约为几十吉赫。毫米波雷达的工作频率选在这些窗口之内。图中还表示出在有雨、有雾等条件下，传播损失与工作频率的关系。在毫米波波段，这种损失主要来源于雨和雾对电磁能量的吸收。在有雨、有雾等条件下，毫米波的传播损失比微波严重得多，而且频率“窗口”不复存在。与光波（红外、可见光、紫外光）相比，毫米波在云雾、烟、尘中传播的损失要小得多。以传播损失来说，毫米波雷达比激光雷达优越。