连续波雷达方案

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1、全固态连续波导航雷达性能与指标论证一、体制调频连续波（FMCW）。二、系统组成系统组成见下图。图1.系统组成框图三、技术指标1、频率X波段，9.3GHz~9.4GHz1、峰值功率100mW2、扫频带宽小于等于75MHz3、扫频重复频率200Hz4、扫频时宽1.2ms5、接收机噪声系数小于等于6dB6、天线转速24rpm,+/-10％7、收/发天线水平波束宽度5.2º+/-10％(-3dB宽度)8、收/发天线垂直波束宽度25º+/-20％(-3dB宽度)1、收/发天线旁瓣电平小于等于-18dB(正负10º内)小于等于-24dB(正负10º外)2、极化方

2、式水平极化3、通信协议高速以太网或串口一、性能指标1、探测距离典型目标探测距离见下表。表1.探测距离表目标类型探测距离大型电站/风场15-25nm100m高陡峭海岸线10-20nm稠密城市海岸线6-12nm覆盖森林的250m斜坡海岸线4-8nm低矮郊区海岸线4-8nm大型集装箱船7-14nm小于50m的低矮海岸线，浓密植被3-6nm小岛2-4nm中型汽艇1-2nm带角反射器的航标1-2nm小型汽艇或游船0.5-1.5nm无角反射器的小型浮标0.25-0.5nm皮划艇300-800ft鸟群160-500ft2、量程50m~24nm,17档可调3、功耗工

3、作：19W@13.8Vdc待机：2W@13.8Vdc~150ma4、电源9V~31.2V直流5、使用环境工作温度：-25º~+55º相对湿度：+35º，95％RH防水：IPX6相对风速：51m/s(最大100节)一、组成原理1、收发系统组成图2.收发系统原理框图2、信号处理系统组成图3.信号处理原理框图二、关键指标分析论证1、A/D采样率与采样位数雷达最大量程24nm，回波最大延迟：最大差拍频率：应选择A/D采样频率fs≥2fbmax，实际可选：fs=40MHz。采样位数选16位，对应动态范围96dB。2、距离分辨率（1）、理论分辨率发射波形扫频带宽

4、ΔF=75MHz，理想距离分辨率为：对自差式FMCW雷达，当目标回波延时td，有效带宽降为：式中Tm为调制时宽。实际目标距离分辨率为：从上式可以看出，FMCW雷达在不同的探测距离上有不同的距离分辨率。距离越远，分辨率越差。取Tm=1.2ms,最小和最大量程的距离分辨率为：量程=50m,距离分辨率ΔR≤2m量程=24nm,距离分辨率ΔR≤2.66m以上给出的是距离分辨率的理论计算值，实际距离分辨率还与信号处理（主要是FFT）的频率分辨精度等因数有关。（2）、相干处理时间间隔对分辨率的影响最大量程时的可用相干处理时间间隔：1200-296.32=903.

5、68μs可用采样点数：903.68×40=36147为了便于FFT处理，若实际采样点数选32768。对应的频率分辨率：Δf=1221Hz该频率分辨率对距离分辨率的限制为：该值大于理论距离分辨率，是实际能达到的距离分辨率。小量程时，差拍频率小，与大量程相比可获得更长的相干处理时间，FFT频率分辨率对雷达距离分辨率的影响可得到一定程度的改善。比如，50m量程时，最大回波延时0.33μs，可用相干处理时间间隔为：1200-0.33=1199.67μs频率分辨率：Δf=833.56Hz该频率分辨率对距离分辨率的限制为：因而，FFT频率分辨率对雷达距离分辨率的

6、影响可忽略。但前提是相干处理时间必须用足。按40MHz采样率，50m量程下的可用样点为47986。实际处理时，可通过补零将序列长度延长至65536再进行FFT。如此长序列的FFT在处理时必须保证有足够的处理动态，否则将产生严重的弱小目标损失。（3）、FFT加窗对分辨率的影响信号处理时，若对经A/D变换后的回波差拍信号直接进行FFT，频谱旁瓣仅为-13dB，在密集目标环境下，大目标的旁瓣谱线可能远高于邻近小目标的主瓣谱线，从而严重干扰小目标的检测和分辨。为了克服这一问题，一般采用加窗处理的方法压低旁瓣。但加窗处理的负作用是引起频谱主瓣的展宽，使雷达分辨

7、率下降。比如，采用Hamming窗函数进行加权，旁瓣可压低至-40dB，但主瓣展宽了一倍，雷达的距离分辨率对应下降了一倍。3、信号处理损失FMCW雷达通过FFT分析差拍频率算出目标距离，FFT具有所谓的“栅栏效应”，其输出的频谱是离散的，谱线的间隔Δf等于相干处理时间的倒数，当差拍回波谱正好等于Δf的整数倍时，幅度最大，无损失。而当差拍回波谱位于FFT的两根谱线之间时，即：谱强度下降了0.637倍，即信号损失3.92dB。4、测距精度线性调频连续波雷达的测距精度取决于信号调频的线性度、测频精度及目标运动引起的距离多普勒耦合等因素。（1）、线性度的影响

8、采用DDS产生LFMCW信号的设计方案，可获得较理想的线性度，其对测距精度的影响可不予考虑。（2）、测频精度