目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對(duì)速度產(chǎn)生了傳播頻率的多普勒頻移。我們知道多普勒頻移與目標(biāo)的徑向速度成正比。因此，對(duì)多普勒頻率的測(cè)量提供了一種測(cè)量徑向速度的方法，該方法比其他方法更準(zhǔn)確。

多普勒頻移用于雷達(dá)系統(tǒng)應(yīng)用中，優(yōu)點(diǎn)包括將想要的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波與那些固定目標(biāo)分離開來(lái)，并提取目標(biāo)的徑向速度等信息。利用該特點(diǎn)的脈沖雷達(dá)被稱作動(dòng)目標(biāo)指示雷達(dá)（MTI）或者脈沖多普勒雷達(dá)。

這兩種雷達(dá)的物理原理是相同的，但是它們的工作模式有所區(qū)別。例如，MTI雷達(dá)使用的脈沖重復(fù)頻率較低，利用延遲線消除器將動(dòng)目標(biāo)與靜目標(biāo)分離開來(lái)，因此測(cè)量得到模糊的多普勒速度和明確的測(cè)距。

脈沖多普勒雷達(dá)使用的脈沖重復(fù)頻率較高，能夠測(cè)量得到明確的多普勒速度，但是測(cè)距可以是模糊的或者明確的，多普勒信息是由距離門和多普勒濾波器提取的。

一個(gè)簡(jiǎn)單的連續(xù)波雷達(dá)由發(fā)射器、接收器、指示器以及發(fā)射和接收天線組成，如圖1所示。一般而言，連續(xù)波雷達(dá)能夠轉(zhuǎn)換成脈沖雷達(dá)，如圖2所示，增加一個(gè)功率放大器和一個(gè)脈沖調(diào)制器，通過(guò)開啟和關(guān)閉放大器來(lái)產(chǎn)生脈沖。

此處沒有本振，因?yàn)閰⒖?a target="_blank">信號(hào)直接從CW振蕩器轉(zhuǎn)移到接收器，同時(shí)也作為檢測(cè)多普勒頻移的相干參考信號(hào)。相干的意思是發(fā)射信號(hào)的相位在參考信號(hào)中被保留了下來(lái)。這種參考信號(hào)是相干MTI雷達(dá)的顯著特征。

接收到的回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)在接收器的混頻器中混頻，從而產(chǎn)生差分信號(hào)可表示為：

圖3 (a)射頻脈沖串；(b) 多普勒頻率的視頻脈沖串；(c) 多普勒頻率的視頻脈沖串

根據(jù)圖4，可以看出，固定目標(biāo)的回波信號(hào)的振幅不隨掃描次數(shù)發(fā)生變化。但是，連續(xù)掃描時(shí)，移動(dòng)目標(biāo)的回波信號(hào)的振幅將發(fā)生變化。對(duì)于某次掃描，如圖4(b)，減去其上一次掃描的結(jié)果，如圖4(c)，從而可以消去固定目標(biāo)的回波，只留下移動(dòng)目標(biāo)的回波信號(hào)，如圖4(a)所示。

圖4 MTI雷達(dá)的A型顯示器顯示的連續(xù)掃描信號(hào)

這種雙極視頻信號(hào)對(duì)于PPI來(lái)說(shuō)是不夠好的，因?yàn)樵谄聊簧?，所有固定目?biāo)均顯示為亮斑，移動(dòng)目標(biāo)顯示為亮度波動(dòng)的點(diǎn)。但我們實(shí)際需要的是與移動(dòng)目標(biāo)有關(guān)的多普勒信息。一種方法是從延遲線消除器中提取相關(guān)信息。延遲線消除器作為一個(gè)濾波器，能夠消除固定目標(biāo)引起的d-c分量，并通過(guò)移動(dòng)目標(biāo)引起的a-c分量。

在延遲線消除器中，兩次連續(xù)掃描得到的回波信號(hào)彼此相減，如圖5所示。在這種情況下，電流信號(hào)被延后了一個(gè)脈沖周期（脈沖重復(fù)頻率的倒數(shù)），并從下一個(gè)信號(hào)中減去。兩個(gè)通道的輸出彼此相減，其結(jié)果也是雙極的。通過(guò)全波整流器將其轉(zhuǎn)換成單極視頻信號(hào)。

圖5 MTI雷達(dá)中延遲線消除器及相關(guān)作用

圖2中，用來(lái)說(shuō)明參考信號(hào)的簡(jiǎn)易MTI雷達(dá)框圖不一定是最典型的MTI雷達(dá)。圖6顯示了另一種MTI雷達(dá)，包含由穩(wěn)定本振控制的功放模塊。相干MTI雷達(dá)的性能特點(diǎn)是發(fā)射信號(hào)與接收機(jī)中的參考信號(hào)必須是相位相干的。相干振蕩器產(chǎn)生的相干參考信號(hào)的頻率與接收機(jī)中的中頻信號(hào)相同。

圖6 帶有功放發(fā)射器的相干MTI雷達(dá)

相干振蕩器輸出的頻率需要與本振頻率進(jìn)行混合，因此其必須是一個(gè)穩(wěn)定的本地振蕩器，被稱為穩(wěn)定本振。中頻信號(hào)由射頻回波信號(hào)與穩(wěn)定本振信號(hào)外差產(chǎn)生。穩(wěn)定本振的作用是提供必要的頻率變換，將中頻變換至發(fā)射頻率。

穩(wěn)定本振可能產(chǎn)生的任何相位偏差在接收時(shí)都會(huì)被抵消，因?yàn)楫a(chǎn)生發(fā)射信號(hào)的穩(wěn)定本振，也作為接收器中的本振。參考信號(hào)與變換到中頻的回波信號(hào)都被注入到相位檢波器。