【儀表網(wǎng) 儀表科普】雷達是利用無線電作為探測手段的傳感設(shè)備,其已有一百多年的發(fā)展歷史。雷達發(fā)射電磁波對目標(biāo)進行照射并接收其回波,由此獲得目標(biāo)至電磁波發(fā)射點的距離、距離變化率(徑向速度)、方位、高度等信息。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的飛速發(fā)展以及相應(yīng)的硬件水平不斷提升,當(dāng)前雷達系統(tǒng)已應(yīng)用普及到諸多領(lǐng)域,如汽車輔助駕駛、遙測遙感、地質(zhì)勘探、大氣探測等。
然而,隨著電磁環(huán)境逐漸復(fù)雜,各種干擾技術(shù)層出不窮,具有靈活對抗干擾能力、更強的目標(biāo)檢測性能、適應(yīng)多變環(huán)境的新體制雷達成為各大應(yīng)用領(lǐng)域的迫切需求。多輸入多輸出(Multiple-input Multiple-output)雷達就是把無線通信系統(tǒng)中的多個輸入和多個輸出技術(shù)引入到雷達領(lǐng)域,并和數(shù)字陣列技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新體制雷達,簡稱“MIMO雷達”。
2003年,美國林肯實驗室的Bliss和Forsythe提出MIMO雷達的概念,其是指同時發(fā)射多種雷達信號波形,一般采用的是多個天線同時發(fā)射不同的波形,“Multiple-output”是指多個天線同時接收回波信號,并通過多路接收機輸出以獲得多通道空間采樣信號。根據(jù)發(fā)射和接收天線中各單元的間距大小,可以將MIMO雷達分為分布式MIMO雷達和集中式MIMO雷達兩類。分布式MIMO雷達中收發(fā)天線各單元分布式布局,帶來對目標(biāo)的多角度探測視野, 提高雷達對目標(biāo)的探測性能;集中式MIMO雷達的收發(fā)天線各單元相距較近,,各個天線單元對目標(biāo)的視角近似相同,但是每個陣元可以發(fā)射不同的信號波形, 從而獲得波形分集,通過不同波形的特征來集中分析目標(biāo)特性。這就帶來許多優(yōu)良特點,如改善系統(tǒng)的能量利用率、提高測角精度、提高雜波抑制能力及低截獲能力。
MIMO雷達改良了傳統(tǒng)雷達的相關(guān)缺陷,具有良好的應(yīng)用發(fā)展前景。早期的掃描雷達只發(fā)射一種頻率的信號波形,配合單一的接收機接收,可以看做單輸入單輸出雷達;單脈沖雷達只發(fā)射一種信號波形, 一般有兩路(和波束與差波束或者左波束和右波束)接收機輸出,,其屬于單輸入雙輸出雷達。MIMO雷達綜合了上述雷達的優(yōu)缺點,在輸入輸出端都采用了多路收發(fā)技術(shù),具有極大的應(yīng)用潛力。
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