脉冲多普勒雷达的总结
脉冲多普勒雷达系统 频段
脉冲多普勒雷达系统频段
脉冲多普勒雷达系统是一种常见的雷达技术，广泛应用于军事和民用领域。
它利用脉冲信号和多普勒效应来实现对目标的探测和跟踪。
在不同的频段下，脉冲多普勒雷达系统具有不同的特点和应用。
在S波段，脉冲多普勒雷达系统具有较高的分辨率和较小的波束宽度，适用于需要高精度探测的场景。
例如，在航空领域，S波段脉冲多普勒雷达系统可以用于飞机的导航和防撞系统，能够精确测量飞机与其他目标的距离和速度，提供可靠的飞行安全保障。
而在X波段，脉冲多普勒雷达系统具有较长的探测距离和较强的透穿能力，适用于对地面目标的探测。
比如，X波段脉冲多普勒雷达系统可以用于地质勘探和环境监测，可以探测到地下水和地表变形等信息，为资源开发和环境保护提供重要参考。
K波段和Ka波段的脉冲多普勒雷达系统具有较高的抗干扰能力和较强的穿透能力，适用于复杂的电磁环境和恶劣的天气条件下的探测任务。
例如，在天气预报和气象监测领域，K波段和Ka波段脉冲多普勒雷达系统可以用于测量降水粒子的速度和方向，实现对降雨量和暴风雨等极端天气的准确预测和警报。
脉冲多普勒雷达系统在不同频段下具有不同的特点和应用。
通过选择合适的频段，可以最大程度地满足不同领域的需求，实现对目标的精确探测和跟踪。
脉冲多普勒雷达系统的发展将进一步推动雷达
技术在军事、民用和科研等领域的广泛应用。
第3章脉冲多普勒雷达
1.脉冲多普勒雷达的跟踪 (1)单目标跟踪系统 (1-1)角度跟踪系统 根据角度，距离和速度信息，用伺服系统始终跟踪目标。 补充：常规雷达单目标跟踪方式：圆锥扫描，单脉冲体制。 回波 扫描角度
目标 扫描轨迹
回波
扫描角度 图3.8 圆锥扫描示意
βx 波程差l y x 图3.9 单脉冲跟踪示意 目标方位βx与波程差l和信号相位差θ的关系： (3-9)
f c ,max =
2v R cos ψ λ
角度变化范围是0-360度，所以，旁瓣多普勒频率范围是．．． 当PD雷达不动是主瓣杂波与旁瓣杂波在频域上是重合的 (3)垂直(高度线)杂波。 雷达副瓣垂直照射地面，地面反射较强，回波中存在一个较强的＂ 零频＂杂波． (4)无杂波区 适当选择雷达脉冲重复频率使地面杂波不连续不重叠，形成无杂波 区．在无杂波区域，只有接收机噪声，没有地面杂波，有利于发 现该区域的运动目标．
6.恒虚警处理 现在恒虚警处理均在零中频上进行。 7.线性调频频谱变换(p91) 进行频谱分析最简单的方法就是进行傅立叶 变换。我们也可以用若干滤波器组成滤波器组进 行频谱分析。得益于CCD器件和SAW器件的发 展。 §3.4脉冲多普勒雷达数据处理 数据处理的目的：最大限度提取雷达目标的 坐标信息。内容：解测距模糊，解测速模糊和目 标跟踪。
§3.1脉冲多普勒雷达的基本概念
脉冲多普勒雷达简称PD雷达，特点： 具有脉冲雷达的距离分辨能力 具有连续波雷达的速度分辨率 有强的杂波抑制能力
1.PD雷达的定义 雷达的定义 20世纪70年代初的定义 (1)具有足够高的PRF，使观测范围内的目标、杂波时 均没有速度模糊。 (2)能对脉冲串频谱单根谱线滤波。 (3)对观测目标的距离有一定的模糊。 上世纪70年代中期，制造出中重频PD雷达，既有距离 模糊又有速度模糊。而将原来的定义称为高重频PD雷达。 最后，不管雷达的重复频率，只要满足上述定义第二条， 就可称为PD雷达，是一个广义定义。
脉冲多普勒雷达的总结
脉冲多普勒雷达的总结1、 适用范围脉冲多普勒（PD ）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。
这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。
2、 PD 雷达的定义及其特征（1） 定义：PD 雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
（2） 特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称PRF ），以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。
②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。
③PRF 很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。
3、 PD 雷达的分类图1 PD 雷达的分类图① MTI 雷达（低PRF ）：测距清晰，测速模糊 ② PD 雷达（中PRF ）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择 ③ PD 雷达（高PRF ）：测距模糊，测速清晰4、 机载下视PD 雷达的杂波谱分析机载下视PD 雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。
表15、PRF的选择（1）高、中、低脉冲重复频率的选择①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。
②迎面攻击时高PRF优于中PRF。
尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。
③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。
（2）高PRF时重复频率的选择①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中:②为了识别迎面和离去的目标：A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时：B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时：注：单边带滤波器的通带范围应从，单边带滤波器的中心频率是固定的，但偏离应为。
6、PD雷达的信号处理系统PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成，下面总结各组成部分的特点及其实现方法。
脉冲多普勒雷达解模糊方法研究
脉冲多普勒雷达解模糊方法研究随着科技的进步，雷达技术在军事、民用等领域中得到广泛应用。
而脉冲多普勒雷达是一种常见的雷达形式，其优点在于可以对运动目标进行测量。
但是在实际应用中，多普勒雷达往往存在解模糊问题，使得测量结果出现误差。
因此，针对脉冲多普勒雷达解模糊问题的研究变得十分重要。
一、多普勒频移的介绍在多普勒雷达中，我们需要测量运动目标的速度，而多普勒频移是一个重要的参数。
多普勒频移是指由于运动目标距离改变而引起的雷达返回信号频率的变化。
二、解模糊方法的分类解模糊一般有两种方式: 频率搜寻法和相位编码法。
频率搜寻法包括单脉冲解模糊法、多次编码解模糊法和码序列解模糊法等。
这些方法具有实现简单的优点，但是需要增加信号带宽和增加信噪比才能保证有效性。
相位编码法则是利用一个或多个附加载波在单个脉冲内进行调制，识别目标速度。
三、压缩性脉冲（Chirp）技术压缩性脉冲（Chirp）技术是一种解决多普勒雷达解模糊问题的有效方法。
压缩性脉冲是一种呈线性调频（LFM）形式的脉冲，频率随时间变化呈直线，其脉冲宽度较窄，在瞬间能够收集大量的信息。
因此，通过压缩性脉冲技术，可以提高多普勒雷达的带宽，在一定程度上解决解模糊问题。
四、基于数字信号处理的解模糊方法数字信号处理技术可以对雷达返回信号进行优化，提高信号的质量和准确度。
基于数字信号处理的解模糊方法是利用数字信号处理技术来提高雷达的解模糊能力。
这种方法不仅可以避免模拟电路产生的干扰问题，而且可以快速地进行数据处理，提高雷达系统的工作效率。
综上所述，脉冲多普勒雷达的解模糊问题是雷达技术中需要解决的一个重要问题。
在实际应用中，我们可以采取压缩性脉冲技术、基于数字信号处理方案以及其他方法，提高多普勒雷达的解模糊能力，有效地提高雷达的精度和准确度。
随着技术的进步，解决雷达解模糊问题的方法将会进一步地发展和完善。
SQ雷达系统脉冲多普勒雷达
站速 天线指向
典型机载PD雷达框图
单边带滤波器
通带宽度近似等于脉冲重复频率 fr 的带通滤波器
用途：从回波频谱中滤出单根谱线，从而使后面的各种滤 波处理都在单根谱线上进行。
特性：中心频率 f0( fI ), f fr
提取 fI 附近 f 宽信息， 滤除 fI nfr的重复谱线
选择依据：① f0 功率最大； ② fr 变化， f0 位置不变，始终对准滤波器中心
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典型机载PD雷达框图
单边带滤波器
注意：
① 滤波输出只有一根谱线
连续波
丢失距离信息
为获得距离信息，先送距离波门，再进行单边带滤波
② 单边带输出信号功率降低d 2倍( d 为占空比) 输出SNR不变
带外杂波(噪声)也被抑制d 2倍
③ 要求带外抑制高，插损小，形状系数好
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f
移动影响
MB
fd
2vR
cos
= 0o ~ 360o
fc,max
2vR
旁瓣杂波频率范围
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高度线杂波
高度线杂波强度：较大 高度线杂波多普勒频率：fd 0
高度线杂波频率：f0
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无杂波区
当雷达信号PRF满足一定条件时，地杂波谱间出现空隙 无杂波区
无杂波区中仅有接收机内部噪声
fI fVCO
fVCO fMB
主杂波 抑制器
fI fMB中心频率在 fVCO 附近变化， 受 V 控制，实现对 fMB 跟踪
压控振荡 V 杂波
VCO
跟踪器
脉冲多普勒雷达原理
脉冲多普勒雷达原理
脉冲多普勒雷达是一种利用脉冲信号来测量目标距离和速度的雷达系统。
它通过发射脉冲信号并接收目标反射的信号来实现目标的探测和跟踪。
脉冲多普勒雷达具有较高的测速精度和抗干扰能力，因此在军事、民用航空等领域得到了广泛的应用。
脉冲多普勒雷达的工作原理主要包括脉冲信号的发射和接收、目标回波信号的处理以及速度测量等几个方面。
首先，当脉冲多普勒雷达工作时，会发射一系列的脉冲信号。
这些脉冲信号会以一定的重复频率被发射出去，然后在空间中传播。
当这些脉冲信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波信号。
接着，雷达系统会接收这些回波信号，并进行信号处理。
在信号处理过程中，脉冲多普勒雷达会对接收到的回波信号进行时域和频域的分析。
通过时域分析，可以测量目标与雷达之间的距离，即目标的径向距离。
而通过频域分析，可以测量目标的速度。
这是因为目标的运动会导致回波信号的多普勒频移，通过测量多普勒频移的大小，可以计算出目标的速度信息。
除了距离和速度测量外，脉冲多普勒雷达还可以实现目标的探测和跟踪。
当目标被探测到后，雷达系统会不断地追踪目标，并根据目标的运动状态进行预测。
这样可以实现对目标的持续跟踪，从而满足实际应用中对目标监测的需求。
总的来说，脉冲多普勒雷达是一种能够实现目标距离和速度测量的雷达系统。
它通过发射脉冲信号、接收目标回波信号并进行信号处理，实现了对目标的探测和跟踪。
在实际应用中，脉冲多普勒雷达具有较高的测速精度和抗干扰能力，因此在军事、民用航空等领域有着广泛的应用前景。
脉冲多普勒雷达距离方位矩阵
脉冲多普勒雷达距离方位矩阵【最新版】目录1.脉冲多普勒雷达概述2.距离方位矩阵的构建3.距离模糊的问题4.新算法解决距离模糊问题5.实验结果与分析6.结论正文一、脉冲多普勒雷达概述脉冲多普勒雷达是一种利用多普勒效应测量目标距离和速度的雷达系统。
多普勒效应是指当目标与雷达之间存在相对运动时，接收到的目标信号频率与发射机信号频率之间会存在差异。
通过测量这个频率差异，可以计算出目标与雷达之间的相对速度。
根据这个原理，脉冲多普勒雷达可以实现对目标的距离和速度的测量。
二、距离方位矩阵的构建脉冲多普勒雷达在测量目标距离和速度时，需要构建一个距离方位矩阵。
距离方位矩阵是一个二维矩阵，其中行表示距离，列表示方位。
矩阵中的每个元素表示目标在相应距离和方位上的反射信号强度。
通过距离方位矩阵，可以获取目标的距离和方位信息。
三、距离模糊的问题在实际应用中，由于多种因素的影响，例如信号衰减、多径效应、接收器噪声等，会导致距离方位矩阵中的某些元素之间的距离信息模糊。
这种模糊会导致目标的距离和方位信息无法准确测量，从而影响雷达系统的性能。
四、新算法解决距离模糊问题为了解决距离模糊问题，本文提出了一种新的算法。
该算法首先对距离方位矩阵进行降维处理，然后利用最小二乘法对降维后的矩阵进行距离估计。
最后，通过加权最小二乘法对距离估计进行优化，从而实现对模糊距离的准确测量。
五、实验结果与分析为了验证新算法的有效性，我们进行了大量实验。
实验结果表明，新算法能够在一定程度上提高脉冲多普勒雷达的距离分辨率，使得目标的距离和方位信息能够更加准确地测量。
同时，我们还对新算法的性能进行了分析，发现新算法具有较好的稳定性和可靠性。
六、结论本文提出了一种解决脉冲多普勒雷达距离模糊问题的新算法。
实验结果表明，该算法能够提高雷达的距离分辨率，使得目标的距离和方位信息能够更加准确地测量。
脉冲多普勒雷达
Rm a xVm a x
c
8
λ是雷达波长，c为光速。λ越大，不模糊距离和速度的乘积就越大， 但要增加雷达的体积和成本，还有其他限制，因而是不现实的。
(2)解距离模糊
(a)重频参差解距离模糊
雷 频达率以下重读复出频的率模f糊r1、距f离交不替同工，作可，以如据果此发计生算了出距实离际模距糊离，。在解两距个离重复模 糊有两个限制：
(4)无杂波区
适当选择雷达脉冲重复频率使地面杂波不连续不重叠，形成无杂波 区．在无杂波区域，只有接收机噪声，没有地面杂波，有利于发 现该区域的运动目标．
2.脉冲重复频率的选择
根据技术要求和用途(如要求雷达在无杂波区检测目标还是满足无模糊测速)， 也可以根据战术要求选择高，中，低脉冲重复频率段．
结果：
回波
目标 扫描轨迹
回波
扫描角度
图3.8 圆锥扫描示意
扫描角度
βx 波程差l
y
x 图3.9 单脉冲跟踪示意
目标方位βx与波程差l和信号相位差θ的关系：
l x sin x
(3-9)
l 360(度)
( 3-10)
x
arcsin
360 x
( 3-11)
同样可以求得y方向的方位角βy。 在PD雷达中实现单脉冲体制是非常困难的：性能优良的杂波滤波器
f
(c)用fsa1时钟复采样的数字信号延拓频谱
图3.12采样信号频谱延拓与频谱模糊的产生
同样由于目标回波的多普勒频移可能大于若干脉冲重复频率，使测
量到的多普勒频率与实际多普勒频率不一定相等，同一频率读数对
应的目标真实速度有多种可能值的现象叫做测速模糊。未经解模糊 肯定的读数速度叫做模糊速度。
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脉冲多普勒雷达的总结
1、适用范围
脉冲多普勒（PD）雷达是在动目标显示雷达基础上发展起来的一种新型雷达体制。
这种雷达具有脉冲雷达的距离分辨力和连续波雷达的速度分辨力，有更强的抑制杂波的能力，因而能在较强的杂波背景中分辨出动目标回波。
2、PD雷达的定义及其特征
（1）定义：PD雷达是一种利用多普勒效应检测目标信息的脉冲雷达。
（2）特征：①具有足够高的脉冲重复频率（简称PRF），以致不论杂波或所观测到的目标都没有速度模糊。
②能实现对脉冲串频谱单根谱线的多普勒滤波，即频域滤波。
③PRF很高，通常对所观测的目标产生距离模糊。
3、PD雷达的分类
图1 PD雷达的分类图
①MTI雷达（低PRF）：测距清晰，测速模糊
②PD雷达（中PRF）：测距模糊，测速模糊，是机载雷达的最佳波形选择
③PD雷达（高PRF）：测距模糊，测速清晰
4、机载下视PD雷达的杂波谱分析
机载下视PD雷达的地面杂波是由主瓣杂波、旁瓣杂波和高度线杂波所组成的。
表1
多普勒中心频率变化范围特点
主瓣杂波①强度比雷达接收机的噪声强70-90dB
②与天线主波束的宽度 、方向角 、载机速度 、发射信号波长 有关
旁瓣杂波①当PD雷达不运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波在频域上相重合;
②当PD雷达运动时，旁瓣杂波与主瓣杂波就分布在不同的频域上
高度线杂波①机载下视PD雷达做平行于地面的运动
②在零多普勒频率处总有一个较强的“杂波”
无杂波区①恰当选择雷达信号的PRF，使得其地面杂波既不重叠也不连接
②其频谱中不可能有地面杂波，只有接收机内部热噪声的部分
5、PRF的选择
（1）高、中、低脉冲重复频率的选择
①机载雷达在没有地杂波背景干扰的仰视情况下，通常采用低PRF加脉冲压缩。
②迎面攻击时高PRF优于中PRF。
尾随时，在低空，中PRF优于高PRF ;在高空，高PRF优于中PRF。
③交替使用中、高PRF的方法，或者再加上在下视时采用低PRF的方法，并在低、中PRF时配合采用脉冲压缩技术，将是在所有工作条件下得到远距离探测性能的最有效的方法。
（2）高PRF时重复频率的选择
①使迎面目标谱线不落人旁瓣杂波区中:
②为了识别迎面和离去的目标：
A、当接收机单边带滤波器对主瓣杂波频率固定时：
B、当接收机单边带滤波器相对发射频率是固定时：
注：单边带滤波器的通带范围应从，单边带滤波器的中心频率是固定的，但偏离应为。
6、PD雷达的信号处理系统
PD雷达的信号处理系统主要由单边带滤波器、主瓣杂波抑制滤波器、零多普勒频率抑制滤波器、多普勒滤波器组、检波积累、转换器和门限等部分组成，下面总结各组成部分的特点及其实现方法。
（1）单边带滤波器
特点：带宽近似等于脉冲重复频率fr, 一般设置在中频；
从回波频谱中只滤出单根谱线；
避免了后面信号处理过程中可能产生的频谱折叠效应;
距离选通波门必须设在单边带滤波器之前;
要求带外抑制至少要大于60dB;
实现方法：采用石英晶体滤波器
（2）主瓣杂波抑制滤波器
特点：比目标回波能量要高出60-80dB；
主瓣杂波抑制滤波器的幅一频特性应是主瓣杂波频谱包络的倒数；
相当于一个白化滤波器，经过主瓣杂波抑制之后，后面的多普勒滤
波器可以按照白噪声中的匹配滤波理论来进行设计；
实现方法：首先确定它的频率，用一个混频器先消除变化的，就可以用一
个固定频率的滤波器将其滤除.
确定主瓣杂波中心频率有两种方法:一种方法是利用频率跟踪；
另一种是由天线指向和载机飞行速度计算出主瓣杂波应有的多普勒频移，直接
控制压控振荡器去产生的振荡濒率。
（3）零多普勒频率抑制滤波器
特点：用于高度杂波的滤除；
同时抑制发射机直接进人到接收机的泄漏；
实现方法：①只需断开滤波器组中落人高度杂波区的那些子滤波器的输出；
②使用可防止检测高度线杂波专用的CFAR电路;
③使用航迹消隐器除去最后输出的高度线杂波。
（4）多普勒滤波器组
特点：是覆盖预期的目标多普勒频移范围的一组邻接的窄带滤波器；
起到了实现速度分辨和精确测量的作用；
可以设在中频，也可以设在视频；
每个滤波器的带宽应设计得尽量与回波信号的谱线宽度相匹配。
实现方法：模拟式（少用）
数字式：FFT（多用）
近代模拟式：CT（多用）
注：所需滤波器的数目：
（５）转换器和门限（CFAR）
实现方法：参量法或非参量法
７、PD雷达的数据处理系统及其实现方法
PD雷达具有两种跟踪体制，即单目标跟踪和多目标跟踪。
前者采用类似常规跟踪系统
的角度、距离和速度跟踪伺服回路，后者采用边扫描边跟踪的方法。
（1）单目标跟踪系统
①角度跟踪系统：a、顺序波束序列的算法：波束行程、多波束行程
b、单脉冲体制
c、合并通道技术
②速度(多普勒频率)跟踪系统：锁频式和锁相式
特点：a、锁相系统是测量多普勒频率的优选装置，其理论上的稳态测速误差为0；
b、对雷达设备的稳定性提出了较高的要求；
c、当系统的带宽一定时，锁相系统就存在最大可跟踪目标加速度的
限制，而在锁频系统中就无此限制。
③距离跟踪系统：a、基本原理与常规脉冲雷达相同；
b、距离门用一个低频参考信号；
c、跨过多个脉冲周期的跟踪可以用一个具有比一个脉冲周
期长的时间基准的距离跟踪器实现。
（2）四维分辨跟踪系统
距离、速度、两个角度(方位角和俯仰角)等四个跟踪回路，就构成具有四维分辨能力的跟踪系统。
特点：a、角度上的分辨由角跟踪系统和波束宽度决定；
b、距离上的分辨由距离跟踪系统和距离门的宽度决定；
c、能在速度坐标即多普勒频率上分辨目标如果系统所用的窄带滤波器
的带宽小于20Hz，则可立即将这两个目标分开；
d、加了窄带滤波器，从而滤除了噪声，所以可以提高信噪比：
e、具有很强的抗干扰能力。
（3）多目标跟踪系统
特点：a、由多路接收通道实现；
b、在强杂波干扰环境下有常规雷达所无法比拟的优良性能。
8、测距和测速模糊的解算
（1）定义
测距模糊：同一距离读数可能对应几个目标真实距离的现象。
测速模糊：相差nfr，的目标多普勒频移会读做同样的多普勒频移，测量出的一个速度可能对应几种真实速度的这种现象。
（2）测距模糊的解算
①多重脉冲重复频率测距法（优）
采用双重PRF所能达到的最大无模糊距离，由和最大公约频率决定。
②连续改变脉冲重复频率测距法
这种方法的原理是，发现目标后立即调整PRF，并且使目标回波始终位于相
(n十1/2)倍的关系。
即目标距离为：
③射频调频测距法
这种方法用于脉冲多普勒雷达时，只是把连续变化的载频变成脉冲变化的。
载频调制周期对应于最大无模糊距离，为了消除测距模糊，它应该远大于脉冲重
特点：a、适用于单目标跟踪，在多目标环境下，需要增加大量的距离门；
b、测量精度主要取决于频率变化率和多普勒滤波器组的分辨力；
c、方法比较简单，而且获得数据迅速，因此适用于对目标测距精度要
求不高的边扫描边跟踪雷达。
④脉冲调制测距法
脉冲调制测距法是通过改变发射脉冲的波形参数(幅度、宽度和位置)，对接收到的回波信号加以识别和计算处理来消除测距模糊的方法。
目标无模糊距离为：
（3）测速模糊的解算
常用的方法是利用距离跟踪的粗略微分数据来消除测速模糊。
无模糊多普勒频率为：
对应目标的无模糊相对速度为：
=
9、影响PD雷达距离方程的主要因素
当要求信噪比为S/N时作用距离R与R。
的关系为：
（1）发射脉冲遮挡效应
特点：降低了回波有效宽度；
当回波全部被发射脉冲挡住时，影响最严重，使作用距离降为0，称
为盲距；
一般重复频率越高，发射脉冲越宽，遮挡的平均影响越严重。
解决方法：用概率平均的方法研究
（2）跨越效应
特点：回波脉冲不是完全进入一个距离门，而是跨接在两个相邻的距离门中间。
解决方法：用统计平均的方法研究。
若采用比回波更宽的距离门，可以降低跨越发生的概率。
（3）频域处理和带宽的影响
多普勒频移正好落在主瓣杂波频率上的动目标回波谱也被滤除了。
这就是频域中的遮挡现象。