走進“MIMO雷達”，帶你了解其背后的原理

雷達是利用無線電作為探測手段的傳感設備，其已有一百多年的發展歷史。雷達發射電磁波對目標進行照射並接收其回波，由此獲得目標至電磁波發射點的距離、距離變化率（徑向速度）、方位、高度等信息。隨著數字信號處理技術的飛速發展以及相應的硬件水平不斷提升，當前雷達系統已應用普及到諸多領域，如汽車輔助駕駛、遙測遙感、地質勘探、大氣探測等。

然而，隨著電磁環境逐漸復雜，各種干擾技術層出不窮，具有靈活對抗干擾能力、更強的目標檢測性能、適應多變環境的新體制雷達成為各大應用領域的迫切需求。多輸入多輸出（Multiple-input Multiple-output）雷達就是把無線通信系統中的多個輸入和多個輸出技術引入到雷達領域，並和數字陣列技術相結合而產生的一種新體制雷達，簡稱“MIMO雷達”。

2003年，美國林肯實驗室的Bliss和Forsythe首次提出MIMO雷達的概念，其是指同時發射多種雷達信號波形，一般採用的是多個天線同時發射不同的波形,“Multiple-output”是指多個天線同時接收回波信號，並通過多路接收機輸出以獲得多通道空間採樣信號。根據發射和接收天線中各單元的間距大小，可以將MIMO雷達分為分布式MIMO雷達和集中式MIMO雷達兩類。分布式MIMO雷達中收發天線各單元分布式布局，帶來對目標的多角度探測視野， 提高雷達對目標的探測性能﹔集中式MIMO雷達的收發天線各單元相距較近,，各個天線單元對目標的視角近似相同，但是每個陣元可以發射不同的信號波形, 從而獲得波形分集，通過不同波形的特征來集中分析目標特性。這就帶來許多優良特點，如改善系統的能量利用率、提高測角精度、提高雜波抑制能力及低截獲能力。

MIMO雷達改良了傳統雷達的相關缺陷，具有良好的應用發展前景。早期的掃描雷達隻發射一種頻率的信號波形，配合單一的接收機接收，可以看做單輸入單輸出雷達﹔單脈沖雷達隻發射一種信號波形， 一般有兩路（和波束與差波束或者左波束和右波束）接收機輸出,，其屬於單輸入雙輸出雷達。MIMO雷達綜合了上述雷達的優缺點，在輸入輸出端都採用了多路收發技術，具有極大的應用潛力。

本文由空軍指揮學院教授徐邦年進行科學性把關。