[科普中国]-旁瓣杂波

脉冲多普勒雷达天线若干个旁瓣波束照射到地面上时产生的回波，就构成旁瓣杂波。旁瓣杂波的强度也与载机的高度、地物的反射特性、载机的速度、天线的参数等因素有关。

简介雷达天线的旁瓣波束增益通常要比它的主波束增益低得多。然而，当脉冲多普勒雷达不动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重复；当脉冲多普勒雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分别分布在不同的频域上，也就是说，在频域上主瓣杂波与旁瓣杂波是不同的。同时它们探测到的地物往往也不相同；即使地物相同，它们的回波强度也有着显著的差别。

旁瓣天线方向图上，对于任一天线而言，在大多数情况下，其E面或H面的方向图一般呈花瓣状，故方向图又称为波瓣图。最大辐射方向所在的瓣称为主瓣，其余的瓣称为旁瓣或侧瓣。

天线方向图通常都有两个或多个瓣，其中辐射强度最大的瓣称为主瓣，其余的瓣称为副瓣或旁瓣，与主瓣相反方向上的旁瓣叫后瓣。, 在主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低 3 dB（功率密度降低一半）的两点间的夹角定义为波瓣宽度（又称波束宽度或主瓣宽度或半功率角）。波瓣宽度越窄，方向性越好，作用距离越远，抗干扰能力越强。旁瓣使声能量扩散，衰减增多。

旁瓣由来“旁瓣”这一术语由来与天线的方向图有关。

天线的方向性，就是指在远区相同距离r的条件下，天线辐射场的相对值与空间方向的关系。

将天线的方向性用图来描述，该图便为天线方向图。对于任一天线而言，在大多数情况下，其E面或H面的方向图一般呈花瓣状，故方向图又称为波瓣图。最大辐射方向所在的瓣称为主瓣，其余的瓣称为旁瓣或侧瓣。

主瓣宽度表示能量辐射集中的程度。对于主瓣以外的旁瓣而言，当然是希望它越小越好，因为它的大小表示有部分能量分散辐射到这些方向上去了。

旁瓣最大值与主瓣最大值之比称为旁瓣电平，记以FSLL，通常以分贝表示。1

杂波杂波是雷达行业的专业术语。杂波定义为不需要的反射源，它在有效带宽及雷达搜索窗口中产生并表现为空间上相干的反射器。杂波的定义很大程度上取决于所希望的目标。雷达杂波是指除感兴趣的目标以外的其它物体的雷达散射回波,它会干扰雷达的正常工作。

雷达杂波是雷达波束在物体表面形成的后向散射，比如地表面、海洋表面等。其中包括：地面杂波，除由人造建筑物所产生的点杂波外，通常情况下是一种分布散射现象；海杂波就是指海面的回波，它表现出更强的动态特性；另外，还有气象杂波，主要是降雨层的后向散射。

雷达杂波的定义与分类所谓雷达杂波,是指除感兴趣的目标以外的其它物体的雷达散射回波,它会干扰雷达的正常工作。杂波是雷达信号检测和处理的固有环境,在杂波背景下进行信号处理是雷达的基本任务之一雷达杂波的组成主要有:地面覆盖物、海面、云层、迁移的鸟群等物体对雷达发射信号所形成的反射、散射波。一直以来人们对雷达杂波问题进行了大量的理论研究和实验测定,并不断探索各种新的方法,以使较为准确地反映各种杂波的分布，通常杂波信号的强度远远超过目标信号,并且杂波谱常常接近于目标，这些因素增大了雷达杂波处理的难度，雷达杂波分为主瓣杂波和旁瓣杂波两种，又可分为面杂波(如地面!海面等),体杂波(如昆虫、飞鸟、箔条、人造飞行器等),气象杂波(如雨、雪、雹等)，需要注意的是,每个杂波单元的幅度和相位都是随机的;杂波强度远大于雷达的内部噪声;雷达的性能主要取决于信杂比。2

相关概念主瓣杂波主瓣杂波就是相对雷达的载机运动而言，那些在不同的环带地面具有不同的径向速度并分别产生的杂波的总和。

脉冲多普勒雷达利用运动目标对电磁波信号的多普勒频移效应实现空中高速运动目标的探测。3传统的PD雷达接收机正交解调电路由模拟器件组成，通过两路模拟乘法器、低通滤波器实现I,Q通道；由于两路器件本身的不一致、不稳定性，使得I,Q通道之间存在较大的幅相误差，这样就产生了较大的镜频分量。为了提高正交性能及降低设备量，现代PD雷达一般采用单通道中频信号直接采样来实现正交相干检波的方案。但是，其正交性是相对中频而言的，当信号频率偏离中频时，由于I,Q通道之间相差一个采样间隔，相位误差依然存在，镜频干扰依然难以避免。

脉冲多普勒杂波这通常是通过雷达的自动检测来完成的，雷达将待扫描的区域分为若干个单元， 通过滑窗的移动扫描所有的单元，每次扫描后，雷达都会实时的接收本次扫描所返回的信号，这些信号只是来源于正在扫描的单元窗口。然后雷达根据一定的判决原理对接收到的信号作出处理，确定该单元中是否存在目标。

这种背景杂波通常称之为脉冲多普勒杂波，其杂波频谱密度是多普勒频移－距离的函数。下面我们对地面杂波的一些特点作个基本的介绍。

由于飞机的运动，机载下视脉冲多普勒雷达与地面之间存在着相对运动，再加上天线方向图的影响，使得脉冲多普勒雷达地面杂波的频谱发生了显著的变化。这种显著变化，就是地面杂波被分为主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波这三种特征杂波。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所