频率调变连续波雷达接收机研究和探究

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1、频率调变连续波雷达接收机研究和探究　　摘要：雷达其基本的功能是利用目标物对电磁波的散射或回射波而发现目标，并且测定出目标物的空间位置或其他所要的信息，将这些所得的信息经过一连串的信号处理，并转换成我们可以简单明了的显示。本文分析了雷达的基本原理，并在此基础上分析和研究了频率调变连续波雷达。【关键词】雷达原理频率1频率调变连续波雷达介绍连续波雷达（Continuous-waveRadar）：除脉波雷达外，最早被广泛应用的雷达就是连续波雷达，又称等幅波雷达。二次大战期间使用的预警雷达，大多属于这种连续波雷达系统。连续波雷达有两个不同的雷达天线分别负责发射和接收，早期的连续波雷达是由雷达回波

2、的有无法判断侦测范围内是否有物体，并得到其方位，这类的雷达经常用于交警的测速、汽车防撞等，但无法获知目标物的距离。之后连续波雷达发展出下面两种雷达：多普勒雷达（DopplerRadar）：是应用都普勒效应（DopplerEffect）的原理来测量出目标物与雷达之间的相对运动，藉以算出目标物的速度。2频率调变连续波雷达分析与研究2.1雷达接收机分析5频率调变连续波雷达利用电磁波碰到物体表面会反射的特性，我们可以得到欲侦测物体的三项信息。距离：FMCW雷达则是用固定速率改变发射波频率，再比较发射与回波的频率差值，用以得到电磁波由发射机到目标物，经过反射折回的时间。目标的相对速度：运用多普勒

3、效应。若雷达与目标在波的前进方向有相对速度，则观测到的频率会随着相对速度的大小产生频率漂移。方位：我们可用多个雷达侦测单元（RadarDetectionUnit，RDU），不同雷达侦测单元对同一个物体所解得的距离均不相同，所以可从中间得出目标物的方位。频率调变连续波雷达系统是在利用时间上改变发射信号的频率，并测量接收信号相对于发射信号的频率方法来测定目标距离。其发射频率与接收频率的相对关系不仅可测量目标距离，而且还可测量出目标的径向速度。发射信号的线性调频和从动态目标散射回来的接收信号频率变化，两条曲在线峰值之间的频率差就是动态目标加在散射信号上面的多普勒频移，而两个连续峰值之间的时间

4、差τ就是信号从雷达发射到动态目标物再返射回雷达接收端的时间。因此，如果发射机和接收机放在相同的位置，则目标物距离将由R=c*τ/2算出。2.2雷达接收机组成与研究2.2.1接收前端5天线接收的高频回波电磁信号要要经低噪声信号放大器进行初始处理，接着通过混频器和本振信号进行混频把高频信号变成中频，再进一步通过中频放大器放大。通常釆用的接收机前端两种变频方案分别为一次变频和二次变频。在实际的运用中二次变频方案使用的较多，因为倘若接收机的带宽比较大，那么一次变频产生的镜像频率则及有可能会在接收机的带宽之内，假如要将镜像频率超过其带宽，则必须使中频率增大才能达到。镜像频率中的噪声是无用信息，必

5、须要利用滤波器滤除方能够使得雷达接收机可以接收到正确的回波信号以便雷达测距准确。然而在有些特定的雷达接收机系统中，采用二次变频方案不适合，在此类情况中不得不通过使用具有镜像抑制效果的混频器来实现镜像频率的抑制。2.2.2中频接收机中频接收机直接对中频信号进行AD采样，随着DSP的迅速发展，这种采用直接中频抽样方案的雷达接收机逐渐成为主流，模数转换位数的加大使得雷达接收机的瞬时动态不断的增加，这样使得零中频电路限制雷达接收机瞬时动态的副作用得到解决。在连续波雷达中其动态范围一般情况下会比较的大，因此增益控制成为连续波雷达接收机的一个关键设计点。3频率调变连续波雷达接收机性能影响因素分析5

6、（1）接收机灵敏度：雷达接收机的灵敏度是指雷达接收微弱信号的能力。雷达在背景噪声电位一定时仍然可接收到最小的反射信号强弱，换句话说，就是能感测到的输入功率的大小，通常规定在保证能发现目标物体60%～90%的条件下。雷达接收机能处理的信号愈微弱，雷达的侦测能力就愈佳。如自目标反射回来的信号低于此信号强度，雷达接收机就无法察觉而侦测不到此目标。一般而言，接收机输入端回波信号的最小功率以作为接收机的最小可检测信号功率Pr，min。这个功率越小，接收机的灵敏度越高，可侦测得最大距离也可以跟着增加。（2）外来噪声与接受机本身产生的噪声：在系统中，雷达的回波讯号，可能是非常非常的微弱，也许就在几个

7、微伏左右。但是我们所设计的接收机必需要能将其信号放大，以到达我们能够给后端电路使用的程度。在这样的情况之下，噪声也会一并的被放大（从天线收下来的不会只有信号，也会有噪声一起被收下来），但是就在噪声太强大时，回波的信号就会被噪声给遮住了。这种外在的噪声很不容易的找出并解决它。只能找出其它可知道的噪声尽可能的去除已知的噪声源。但是除了外来的噪声之外，本身接收机的噪声也是很大的一个来源，特别是我们用到的频段这么的高，其实外来的噪声应该可以说是满低的可