基于LabVIEW的毫米波被动探测系统信号仿真与检测(2)
样机、定型量产。这个过程具有周期长、消耗大、成本高的缺点。而虚拟仪器技术的应用将
缩短开发毫米波被动探测系统所需的研发周期，节约经费。
在毫米波被动探测技系统研发过程中，以计算机技术、相似原理和系统理论为基础，采
用虚拟仪器技术进行系统仿真，较之传统实物仿真和半实物仿真具有高效、安全、经济和可
重复试验等优点，为项目预研以及科研生产中遇到的问题提供比较好的解决方案，已成为复
杂系统设计、实验评估等不可缺少的重要手段。
1.1.1 毫米波探测技术特点
毫米波是指具有 1~10mm 波长、 30~300GHz 频率范围的电磁波段。
X 波段、Ka 波段（约 8mm） 、W 波段(约 3mm)在大气中和中雨中的衰减数据如下表 1.1
所示。
表 1.1 X波段、Ka波段及 W 波段的传播衰减比较
X波段 Ka波段 W波段
晴空低空中雨4mm/h晴空低空中雨4mm/h
晴空低空中雨4mm/h
衰减 dB/km 0.02 0.30 0.24 1.00 0.80 3.00
由上表可看出，毫米波相对于微波在大气中衰减更大。某些毫米波段穿透大气的能力较
强，称为大气窗口，它们的中心频率分别为 35GHz、94GHz、140GHz、220GHz。此外，大气对毫米波出现多个吸收峰，分别在 60GHz、120GHz、183GHz，称为非大气窗口。由于近
感系统通常有几米到几千米的作用范围，尤其在探测几十米以内的近程目标时，系统工作于
主动模式会发射电磁波，为减少被敌方探测到的可能，系统通常工作在非大气窗口。敌方难
于探测到己方的信号，因此更难以展开有效的干扰。当毫米波被动探测系统专门用于测量某
种气体的温度或含量时，可选择吸收峰频率，以增强探测效果。然而，当使用毫米波辐射计
探测近距离的金属目标时，如果选择非大气窗口频率，将很大程度地降低目标和背景的对比
度，不利于对金属目标的检测。因此，在进行毫米波近程探测系统的设计时，选取合适的大
气窗口频率十分重要。在大气传播衰减较小的四个窗口中，35GHz(8.5mm)与94GHz(3.2mm)
目前更常用。
由于毫米波波长在1mm~10mm，介于微波与远红外波之间，因而同时具有两种波谱的优
点，同时拥有厘米波全天候的优点及红外波分辨力高的优点。同光波相比，由于气体分子谐
振吸收引起较小的衰减，毫米波在大气窗口传播时不易被自然光或热辐射源影响。与微波相
比，毫米波有如下优点：
（1） 精度高。毫米波波长短于厘米波，则毫米波系统的角分辨能力更强，近感装置的探测
精度更高。
（2） 抗干扰能力强。在天线具有相等的口径时，毫米波系统可以使用波束宽度更小的天线，
有利于抗干扰。在相对带宽一样时，毫米波系统有着更大的绝对带宽，有利于分散敌
人的干扰机的功率，使对方不易对己方进行干扰与阻塞。毫米波被动探测系统不辐射
信号，有利于避开敌方的侦察。
（3） 低仰角探测性能好。毫米波系统中，较小的波束宽度与较低的地物散射能够削弱多路
径效应和地物杂波对探测系统的影响。
（4） 有穿透等离子体的能力。导弹、炮弹再入时产生的等离子频率比毫米波的频率低得多，
故传输过程中毫米波的衰减与反射都很少。
（5） 体积小、质量轻。毫米波元器件小，天线尺寸也不大，金属波导被微带线、介质波导
等组成的集成电路取代，可显著减少系统的质量与体积。
鉴于上述优点，在军用和民用的近距离目标探测与识别等方面，毫米波获得众多应用，