多普勒导航雷达

多普勒效应用于飞机导航的研究开始于1945年末。随后,美国研制出第一个多普勒导航系统AN/APN-66 。后来很多国家也相继开展多普勒雷达的研制工作。50年代，研制和生产出多种类型和用途的多普勒导航雷达。60年代，多普勒导航雷达在理论、技术和应用上趋于成熟。此后，主要工作是使设备减轻重量、小型化和多功能，提高可靠性和同其他设备组合使用。　工作原理　机上的多普勒导航雷达（图1）向地面发射电磁波，因飞机与电磁波照射的地面之间存在相对运动，雷达接收到地面回波的频率fr与发射电磁波的频率ft相差一个多普勒频率fd式中V为飞机的飞行速度,一般为空速和风速的合成速度；γ为速度V与雷达波束轴线之间的夹角。

已知飞机的俯仰角θ、侧滚角ζ时，在图1的地平坐标系中可把V分解成沿坐标轴x、y、z的三个速度分量Vx、Vy、Vz。仅由上式不能解算出这三个速度分量。至少须有三个波束,测出三个独立的多普勒频率fd1、fd2、fd3，才能解算出Vx、Vy、Vz。这样，可分别求出飞机的地速w和偏流角α因此，多普勒导航雷达实际上是机载的飞机速度传感器或地速、偏流角传感器。　设备组成　多普勒导航雷达由发射机、接收机、天线系统、频率跟踪器、偏流角和地速解算器、指示器等部分组成（图2）。①发射机：产生稳定的射频振荡，工作于厘米波波段。②接收机:接收和放大地面回波信号,分离出含有飞机相对地面运动信息的多普勒频率。由于天线波束有一定宽度，多普勒频率实际上是类似钟形的多普勒频谱。③天线系统：产生多个针状或扇形定向波束，向地面发射电磁波，接收地面回波。天线系统一般包括馈线、收发开关、波束开关和天线。常用的天线是缝隙波导阵天线（见缝隙天线）或喇叭透镜天线（见喇叭天线、透镜天线）。④频率跟踪器：将接收机输出的多普勒频谱变换成便于测量的单频，对准并跟踪多普勒频谱的中心频率。频率跟踪器中还设有信噪比测量电路和控制电路，以避免错误跟踪和保证连续可靠的工作。⑤偏流角和地速解算器：根据频率跟踪器输出的多普勒频率和陀螺系统输出的俯仰、侧滚数据、计算出偏流角和地速，送至导航计算机进行航位推算，同时输送至指示器。⑥指示器：指示飞机的地速和偏流角数据。