通过相位差区别固定目标和动目标的动目标显示(MTI)、动目标检测(MTD)、脉冲多普勒(PD)等雷达都要求信号是“全相参”的。相参或相干是指信号具有固定或规则的相位结构，即同一个信号的任何一部分与其另外任何一部分之间，或两个信号之间，在时间上具有严格联系。

连续波多普勒雷达就是利用连续辐射相干振荡信号来探测运动目标的，未经调频的简单连续波多普勒雷达设备简单，但不具备测距功能，调频连续波多普勒雷达既可测速也可测速，但两者的基本原理是相同的。下面分析信号的相位变化情况。

将发射信号记作：

\({\bf u} _0 (t) = {\bf U} _0 \cos (\omega _0 t + \varphi _{01}) = {\bf U} _0 \cos \varphi _1 \)

接收到的回波信号为：

\({\bf u} _r (t) = {\bf U} _r \cos [\omega _0 (t - t _R) + \varphi _{01} + \varphi _{02}] = {\bf U} _r \cos \varphi _2 \)

差拍信号的相位差为：

\(\varphi = \varphi _1 - \varphi _2 = \omega _0 t _R - \varphi _{02} \)

将\(t _R = 2 (R _0 + v _r t) / c\)代入，得到：

\(\varphi = \omega _0 [\frac{2 (R _0 + v _r t)}{ c}] - \varphi _{02} = \omega _0 \frac{2R _0}{c} + \omega _0 \frac{2 v _r t}{c} - \varphi _{02}\)

\(= \omega _0 \frac{2R _0}{c} - \varphi _{02} + \omega _0 \frac{2 v _r t}{c} \)

记\(\varphi _0 = \omega _0 \frac{2R _0}{c} - \varphi _{02}\)，表示由反射引入的相移和起始距离对应的相移之和，不随时间变化，\(\varphi _0\)可视为常数。

记\(\omega _d = \omega _0 \frac{2 v _r}{c} \)。

因此，有：

\(\varphi = \varphi _0 + \omega _d t \)

对于固定目标：

\(v _r = 0\)，\(\omega _d = 0\)，相位差\(\varphi = \varphi _0 \)为常数，也就是说矢量\({\bf U _r}\)相对于\({\bf U _0}\)无转动。

对于运动目标：

\(v _r \neq 0\)，\(\omega _d \neq 0\)，\(\varphi = \varphi _0 + \omega _d t \)，相位差\(\varphi \)与时间成线性关系，矢量\({\bf U _r}\)相对于\({\bf U _0}\)转动，其角速度为：

\(\frac{ {\rm d} \varphi }{ {\rm d}t} = \omega _d \)

也就是说，运动目标回波信号的相位变化率就是信号的多普勒角频率\(\omega _d \)，与多普勒频移\(f _d \)的关系为\(2 \pi f _d = \omega _d \)。

  • 相位检波器

相位检波器可以提取相位差\(\varphi \)，相位检波器又称相干检波器、相鉴器。下面结合上文连续波多普勒雷达相位分析的结果，简单介绍单端式相位检波器的工作原理。

对回波信号\({\bf u} _r (t)\)和基准信号(发射信号)\({\bf u} _0 (t)\)进行检相，通过矢量运算可以得到相位检波器输入电压的合成矢量为：

\(U _{\Sigma} = [U _0 ^2 + U _r ^2 - 2U _0 U _r \cos (\pi - \varphi) ] ^{\frac{1}{2} }\)

\(= (U _0 ^2 + U _r ^2 + 2U _0 U _r \cos \varphi ) ^{\frac{1}{2} }\)

\(= U _0 (1 + \frac{ U _r ^2}{ U _0 ^2} + \frac{2U _r}{ U _0 } \cos \varphi ) ^{\frac{1}{2} }\)

\(\approx U _0 (1 + \frac{ U _r}{ U _0 } \cos \varphi ) \)

\(= U _0 (1 + m\cos \varphi ) \)

\(= U _0 + U _r \cos \varphi \)

其中\(m = \frac{ U _r}{ U _0} \)。

对于固定目标，相位检波器输出为：

\( u = K _d U _{\Sigma} = U _0 + U _r \cos \varphi = 常数\)

其中，\(K _d\)为检波常数。

\(U _\Sigma\)出为恒定量，相位检波器的输入合成矢量不随时间变化，其输出经隔直流后无输出或输出为零。

对于运动目标，相位检波器的输入合成矢量为：

\(U _\Sigma \approx U _0 + U _r \cos \varphi = U _0 + U _r \cos (\omega _d t + \varphi _0)\)

经过隔直流后输出：

\(u = U _r \cos (\omega _d t + \varphi _0) = U _r \cos \varphi \)

可见，用于检测信号相位的相位检波器具有隔直流的功能，将回波信号和相干基准信号输入相检器中，只有当合成矢量的相位随时间变化时，才会有输出，输出的信号包含多普勒频移的信息，可用于计算目标的运动速度。对于固定目标，合成矢量的相位为常数，相检器没有输出或者输出为零。

连续波多普勒雷达探测运动目标过程中会出现“运动模糊”，也就是说无法确定\(\omega _d \)的符号，无法确定目标的运动方向。解决方法是将中频信号分成两个通道，将其中一个通道的信号(正交相位，Q通道)对另一个通道中的信号(同相相位，I通道)移相\(\frac{\pi }{2}\)，经过接收机I/Q检波后的多普勒频移就包含了正负号。

简单连续波多普勒雷达结构简单，体积小，重量轻，由于接收机连续工作，起始测量距离可以为零。此外，所发射信号是未经调制的单一频率，雷达所接收的有用信号功率都集中在该频率附近，可以完全加以利用，功率利用系数高，适合于强杂波背景下的动目标检测。