超低功耗FMCW相参雷达系统设计.pdf

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1、总第278期舰船电子工程Vol.37No.82017年第8期ShipElectronicEngineering舰船电子工程79超低功耗FMCW相参雷达系统设计∗刘齐悦卢家豪张鹏刘涛（海军工程大学武汉430033）摘要调频连续波（FMCW）雷达是一种传统体制雷达，具有重量轻、体积小、功率小、隐蔽性好、成本低廉等优点。在国防建设、民用领域以及原理教学等领域均具有很高的应用价值。论文设计了一种基于个人电脑的便携式FMCW的雷达模型，概述了其中的原理。为验证原理，设计了一台原理验证机，并对其信号进行了采集、

2、分析与调整。关键词FMCW；雷达；硬件设计中图分类号TN974DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2017.08.019DesignofLowPowerFMCWRadarSystemLIUQiyueLUJiahaoZHANGPengLIUTao（NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033）AbstractFrequencymodulatedcontinuouswave（FMCW）radarisakindoftraditionalradars

3、ystemwhichhastheadvantag-esoflightweight，smallvolume，lowpower，goodconcealmentandlowcost.Ithasveryhighapplicationvalueinthefieldofnation-aldefenseconstruction，civilfieldandtheprincipleofteaching.Inthispaper，aportableFMCWradarmodelisdesignedbasedonperson

4、alcomputer.Inordertoverifytheprinciple，aprincipledemonstratorhasbeendesigned，andthesignaliscollected，ana-lyzedandadjusted.KeyWordsFMCW，radar，hardwaredesignClassNumberTN974宽大大的降低。由于距离向分辨率的精度随着信1引言［4］号带宽的增加而提高，但是根据Nyquist采样定［1］［5］FMCW雷达有着与脉冲体制雷达不同的应理可知，需

5、要更高的采样率。但是FMCW雷达用前景，它的主要优点为的实际处理带宽是由差频后形成的，因此发射大的［2］1）集成度高，重量轻，成本低，结构简单。由时宽带宽信号并不会增加采样率，反而会大大降低于FMCW雷达发射功率低，这样可以不使用高压、采样率，对信号高速采集与处理的要求也随之大为高功率器件，使得雷达的前端设计更简单，从而使降低。得系统集成更容易实现。另外FMCW雷达一般用传统上FMCW雷达在大多用于航海导航、军［6］去调频的方法将回波信号转换到中频，所以并不需事单兵侦查，在其他领域缺乏应用，这其中除

6、了要用到射频信号，因此简化了射频部分结构，然后微型化程度不够的原因之外，还有其他亟待解决的在中频进行后续变换，因此大为简化了整个雷达系问题，也有体制上的不足，主要表现为统的结构，对射频器件的要求也就降低，使得工程1）与脉冲合成孔径雷达不同，合成孔径雷达用的困难程度大大降低，因此可以广泛应用于小型机收发开关来控制发射与接收过程，而FMCW雷达［3］和无人机。将发射天线与接收天线分开，使得发射与接收同时2）采样频率的降低。因为FMCW雷达是对差进行，这样就产生了泄露信号，对接收造成了很大频后的中频信号进

7、行采样，所以信号处理实际的带影响，两者之间的安全隔离还需进一步研究。∗收稿日期：2017年2月13日，修回日期：2017年3月20日作者简介：刘齐悦，男，研究方向：连续波雷达。80刘齐悦等：超低功耗FMCW相参雷达系统设计总第278期2）FMCW雷达系统的距离向分辨率会收到调标的一些其他参量，比如目标的径向速度和加速度频非线性度问题的影响，尤其是在FMCW雷达中，等。FMCW雷达系统中广泛应用着两种信号形式信号的持续时间很长，非线性度将会成为一个很严［8］——三角波调频信号和锯齿波调频信号，波形如重

8、的问题，因此目前也急需解决调频非线性度带来图2所示。的问题。3）FMCW雷达的算法还仅仅处于理论阶段，在用于实际后，还需要对实际数据进行采样与分析，所以还需要进一步的计算来改善实际问题。本文基于Mini-Circults系列射频器件，设计了一型S波段FMCW相参雷达系统。图2三角波和锯齿波波形图采用图1所示的系统结构。在进行信号处理之前，FMCW雷达会将接收到的回波信号和发射信号进行混频处理，也就是［9］Dechirp处理，如图3所示。图1FMCW系统结构图设计的FM