多普勒原理

雷达系统分为四个主要部分
①
发射机和 接收机; 多普勒处理;
②
③
天线控制; 杂波预测和跟踪。
④

发射机和接收机内部置有高度稳定的主振荡器提供频 率参考, 以测量多普勒频移。 多普勒处理包括主波束杂波滤波和对相应目标回波信 号的分析。 扫描天线和天线伺服回路采集多普勒回波信号。 杂波预测的目的是预测和定位主波束杂波。预测杂波 信号和实际杂波信号之间的任何误差均由杂波跟踪器 来敏感, 把预测值和测量误差结合起来, 便是修正多普 勒频率的量度。
0
u v0 u v0

uT
v0 1 u
这表明，当观察者以速度v0向着静止波源运动时， 接收到的频率为波源频率的(1+v0/ u)倍
二、观察者静止，波源相对于媒质运动

当波源向观察者运动（v1＞0，且v1＜u)时， 波源在同一个周期T内运动了v1T距离，也就是 波长比原来缩短了v1T，所以通过观察者所在 位置点的波长为
把接收到电磁波的地面定点作为发射源，因 此反射回的电磁波由于雷达接收机的运动而发 生第二次多普勒频移： f2= f1(1+v/c)= cf0/(c-v)(1+v/c)= f0(c+v)/ (c-v) ⊿f2= f2- f0=2vf0/(c-v) 反推 v＝c⊿f2/(2f0+⊿f2)

λ'＝λ－v1T
其中λ为波源相对于媒质静止时的波长

如下图
λ λ'
S
v1 v1T uT

所以在单位时间内，观察者接收到的频率，即“完整 波”的数目为
u u u u 0 ' 1 v1T u v1 T u v1
其中υ1=1/T为波源频率。可见，当v1＞0，且v1＜u时，观察者接收 到的频率大于波源频率，为其u /（u－v1）倍。
多普勒原理
一．
波源静止，观察者相对于媒质运动
v1 S
u
v0 O

当观察者O向着波源运动时（v0＞0）时，在单 位时间内，原来处在观察者处的波面向右移动 u的距离，同时观察者自己向左移动了v0距离。 这就相当于波通过观察者的总距离为（u+v0）

因此，在单位时间内，观察者接收到的“完整波”数 目等于（u+v0）距离内的完整波数目，即观察者收到 的频率为

因为电磁波的发射有一发射角θ，所以上式修 改wk.baidu.com：

v＝c⊿f2/(2f0+⊿f2)cosθ
雷达测速原理

利用多普勒频率变化技术来测量移动车辆 的速度，这项技术是基于多普勒原理建立起 来的，即雷达把微波发射到一个移动的物体 上时，将会反射回一个与目标速度成比例的 雷达信号，内部的硬件电路将该信号进行处 理后得到一个频率的变化，通过DSP（数字 信号处理）技术处理后便得到目标速度。
多普勒原理
在日常生活中，我们会注意到远处迎面驶来 发出警报声的警车在离你越近时，汽笛声的音调 越高。从警车到达你所在位置开始，音调开始降 低，而当警车离开你后，所听到的音调会越来越 低，这种现象就称为多普勒效应
演示图

这样解释这种现象的： 朝你驶来的警车发出的声波对你而言稍微 压缩从而相对集中，这时你听到的声音波长短 于该声源静止时的波长（而短波音调是高的）。 相反，离你而去的声源的声波稍微扩散，这时 你听到的波长比该声源静止时的波长长（长波 音调是低的）
三 机车多普勒雷达传感器测速的实现

从雷达发射机发出的电磁波到达地面的某一定点（观 察点），由于机车的运动产生第一次频移: f1＝u/λ'=c/(c-v)T0=cf0/(c-v)


⊿f1= f1- f0=v f0/(c-v)
其中，f1为定点接收到的电磁波频率，f0为雷达发出电磁波的频率，v为 机车的运行速度，c为电磁波在空气中传播的速度