Ka波段连续波多普勒实验探测装置速度显示系统研制(3)
2．1 多普勒效应
多普勒效应是指当发射源和接收者之间有相对径向运动时，接收到的信号频率相对于发射频率发生变化。这一物理现象在声学上由物理学家克里斯顿•多普勒于1842年发现。1930年左右开始将这一规律应用到电磁波范围。
当无线电波在行进的过程中碰到目标时，该无线电波会被反弹，其频率及振幅都会随着所碰到的目标的运动状态而改变。若无线电波所碰到的目标是固定的，则反弹回来的无线电波及其频率不会改变；若目标是朝着无线电发射的方向前进，此时所反弹回来的无线电波会被压缩，其频率会增加。反之，若目标远离波源运动，接收到的频率较波源的实际频率降低。
2．2 雷达发射连续波的情况
多普勒雷达分为脉冲式和连续波雷达两种，脉冲式雷达可以从回拨信号中提取目标的速度、距离等信息，但是脉冲式雷达结构复杂，一般运用在军事领域。对于只需要速度信息的应用，可以采用连续波雷达。连续波雷达的结构简单、成本低，信号处理也相对简单，只需提取信号的频率，而不需考虑信号的相位和幅度等信息，下面分析连续波雷达的情况。
设连续波多普勒近感系统发射的正弦信号，可表示为：
= sin( t+ ) (2.1)
式中， --振荡幅度；
---振荡角频率；
---初始相位。
近感系统天线接收到的回波信号为：
（2.2）
式中， =α 为回波振幅，α为回波的衰减系数；
τ=2R/c 为电磁波在近感系统与目标间往返传播所产生的时间延迟，即回波滞后于发射信号的时间；其中R为目标与发射源之间的距离；c为电磁波传播速度，等于光速，且一般有c>> ， 为目标与发射源之间的接近速度。
因此，式（2.2）可写成
= sin[ t- τ+ ] (2.3）
比较（2.1）和（2.3）可见，近感系统接受的回波信号相位比发射信号相位之差
=- τ=- (2R/c)=-(4R/λo) (2.4)
从上式可见， 是R的函数。当近感系统与目标之间无相对运动时，距离R为常量；而当近感系统与目标之间有相对运动时，R为时间t的函数，即：
R(t)= - t (2.5)
为t=0时的距离，此时Φd也随之变化。每当R变化 时， 变化2π。相位随时间而变化，则有频率分量产生。所以回波信号相对发射信号产生的频移为：
(2.6)
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