厘米波雷達

毫米波雷達指工作在毫米波波段的雷達。工作頻率通常選在30～300吉赫範圍內。

簡介

厘米波雷達是雷達的種類之一。毫米波雷達使用毫米波（millimeterwave）通常毫米波是指30～300GHz頻域(波長為1～10mm)的。毫米波的波長介於厘米波和光波之間，

武裝攻擊直升機機頂的毫米波雷達

因此毫米波兼有微波制導和光電制導的優點。同厘米波導引頭相比，毫米波導引頭具有體積小、質量輕和空間解析度高的特點。與紅外、雷射、電視等光學導引頭相比，毫米波導引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候(大雨天除外)全天時的特點。另外，毫米波導引頭的抗干擾、反隱身能力也優於其他微波導引頭。

發展簡況

毫米波雷達的研製是從40年代開始的。50年代出現了用於機場交通管制和船用導航的毫米波雷達（工作波長約為8毫米），

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顯示出高分辨力、高精度、小天線口徑等優越性。但是，由於技術上的困難，毫米波雷達的發展一度受到限制。這些技術上的困難主要是：隨著工作頻率的提高，功率源輸出功率和效率降低，接收機混頻器和傳輸線損失增大。70年代中期以後，毫米波技術有了很大的進展,研製成功一些較好的功率源:固態器件如雪崩管（見雪崩二極體）和耿氏振盪器（見電子轉移器件）；熱離子器件如磁控管、行波管、速調管、擴展的相互作用振盪器、返波管振盪器和迴旋管等。脈衝工作的固態功率源多採用雪崩管,其峰值功率可達5～15瓦(95吉赫)。磁控管可用作高功率的脈衝功率源，峰值功率可達1～6千瓦（95吉赫）或1千瓦(140吉赫)，效率約為10%。迴旋管是一種新型微波和毫米波振盪器或放大器，在毫米波波段可提供兆瓦級的峰值功率。在低噪聲混頻器方面，肖特基二極體（見晶體二極體、肖特基結）混頻器在毫米波段已得到套用，在100吉赫範圍，低噪聲混頻器噪聲溫度可低至500K(未致冷)或100K（致冷）。此外，在高增益天線、積體電路和鰭線波導等方面的技術也有所發展。70年代後期以來，毫米波雷達已經套用於許多重要的民用和軍用系統中，如近程高分辨力防空系統、飛彈制導系統、目標測量系統等。

組成

各種雷達的具體用途和結構不盡相同，但基本形式是一致的，包括:發射機、發射天線、接收機、接收天線，處理部分以及顯示器。還有電源設備、數據錄取設備、抗干擾設備等輔助設備。測量目標方位是利用天線的尖銳方位波束測量。測量仰角靠窄的仰角波束測量。根據仰角和距離就能計算出目標高度。

工作原理

雷達所起的作用和眼睛和耳朵相似，當然，它不再是大自然的傑作，同時，它的信息載體是無線電波。事實上，不論是可見光或是無線電波，在本質上是同一種東西，都是電磁波，在真空中傳播的速度都是光速C，差別在於它們各自的頻率和波長不同。其原理是雷達設備的發射機通過天線把電磁波能量射向空間某一方向，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波；雷達天線接收此反射波，送至接收設備進行處理，提取有關該物體的某些信息(目標物體至雷達的距離，距離變化率或徑向速度、方位、高度等)。

缺點

大氣中傳播衰減嚴重，器件加工精度要求高。與光波相比，它們利用大氣視窗（毫米波與亞毫米波在大氣中傳播時，由於氣體分子諧振吸收所致的某些衰減為極小值的頻率）傳播時的衰減小，受自然光和熱輻射源影響小。為此，它們在通信、雷達、制導、遙感技術、射電天文學和波譜學方面都有重大的意義。利用大氣視窗的毫米波頻率可實現大容量的衛星-地面通信或地面中繼通信。利用毫米波天線的窄波束和低旁瓣性能可實現低仰角精密跟蹤雷達和成像雷達。在遠程飛彈或太空飛行器重返大氣層時，需採用能順利穿透電漿的毫米波實現通信和制導。高解析度的毫米波輻射計適用於氣象參數的遙感。用毫米波和亞毫米波的射電天文望遠鏡探測宇宙空間的輻射波譜可以推斷星際物質的成分。

套用

雷達的優點是白天黑夜均能探測遠距離的目標，且不受霧、雲和雨的阻擋，具有全天候、全天時的特點，並有一定的穿透能力。因此，它不僅成為軍事上必不可少的電子裝備，而且廣泛套用於社會經濟發展(如氣象預報、資源探測、環境監測等)和科學研究(天體研究、大氣物理、電離層結構研究等)。星載和機載合成孔徑雷達已經成為當今遙感中十分重要的感測器。以地面為目標的雷達可以探測地面的精確形狀。其空間分辨力可達幾米到幾十米，且與距離無關。雷達在洪水監測、海冰監測、土壤濕度調查、森林資源清查、地質調查等方面顯示了很好的套用潛力。

特點

與微波雷達相比，毫米波雷達的特點是：
①　在天線口徑相同的情況下，毫米波雷達有更窄的波束（一般為毫弧度量級），可提高雷達的角分辨能力和測角精度，並且有利於抗電子干擾、雜波干擾和多徑反射干擾等。
②　由於工作頻率高，可能得到大的信號頻寬（如吉赫量級）和都卜勒頻移，有利於提高距離和速度的測量精度和分辨能力並能分析目標特徵。
③　天線口徑和元件、器件體積小，宜于飛機、衛星或飛彈載用。

傳播特性

毫米波在大氣中的傳播損失主要來自水蒸汽和氧分子對電磁能量的諧振吸收。傳播損失與工作頻率有一定的關係。在各諧振點之間存在著損失較小的以35吉赫、94吉赫、140吉赫、220吉赫等頻率為中心的視窗。各視窗寬度不等，約為幾十吉赫。毫米波雷達的工作頻率選在這些視窗之內。圖中還表示出在有雨、有霧等條件下，傳播損失與工作頻率的關係。在毫米波波段，這種損失主要來源於雨和霧對電磁能量的吸收。在有雨、有霧等條件下，毫米波的傳播損失比微波嚴重得多，而且頻率“視窗”不復存在。與光波（紅外、可見光、紫外光）相比，毫米波在雲霧、煙、塵中傳播的損失要小得多。以傳播損失來說，毫米波雷達比雷射雷達優越。