相参FMCW导航雷达方案设计与信号仿真-论文.pdf

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1、2014年10月1日现代电子技术Oct.2014第37卷第19期ModernElectronicsTechniqueVol.37No.191相参FMCW导航雷达方案设计与信号仿真朱江，董健，王雪松（国防科学技术大学电子科学与工程学院，湖南长沙410073）摘要：相比于脉冲模式工作的雷达系统，调频连续波（FMCW）系统具有高距离分辨率、低成本、低功耗和无近距离盲区等优点。根据导航雷达的研制需求，讨论并设计了一套切实可行的基于相参FMCW体制的导航雷达实现方案。该方案深入分析了FMCW雷达目标探测原理，合理设计了系统结构和信号处理流程，并完成了系统

2、的指标参数解算、雷达系统建模与信号处理仿真。经过论证，该导航雷达设计方案具有可行性和有效性。关键词：相参FMCW系统；导航雷达；信号处理；建模仿真中图分类号：TN957.51⁃34文献标识码：A文章编号：1004⁃373X（2014）19⁃0001⁃05DesignandsignalsimulationofcoherentFMCWnavigationradarsystemZHUJiang，DONGJian，WANGXue⁃song（SchoolofElectronicScienceandEngineering，NationalUniversit

3、yofDefenseTechnology，Changsha410073，China）Abstract：Comparedwithimpulseradar，frequencymodulatedcontinuouswave（FMCW）systemhasadvantagesofhigherrangeresolution，lowercost，lowerpowerdissipationandnoblindregionatshortrange.Accordingtoactualdemandsonnaviga⁃tionradar，animplementatio

4、nschemeofthefeasiblenavigationradarbasedoncoherentFMCWformisanalyzedanddesignedinthispaper.TheoperatingprincipleofFMCWradarisanalyzeddeeplyinthescheme.Thesystem′stotalstructureandtheflowofsignalprocessingaredesignedreasonably.Parametercalculation，radarmodelingandsignalsimula

5、tionofthesystemwereful⁃filled.Theverificationresultsshowthefeasibilityandeffectivenessofthesystem.Keywords：coherentFMCWsystem；navigationradar；signalprocessing；modelingandsimulation接收结构，不仅可以改善信噪比（SNR），提高微弱目标0引言检测概率，还可能得到目标的速度信息，并利用多普勒导航雷达作为当代雷达技术的一项重要应用领域，处理技术抑制杂波干扰。为研制相参FMCW

6、导航雷达继20世纪40年代问世以来一直受到各国的重视，不论系统，在微弱目标检测、杂波抑制等技术瓶颈方面有所是在军事上的反恐作战、敌情预警、还是民用上的防撞规突破，需对其探测原理、系统结构和信号处理流程进行避、灾害救援等方面，均有广泛的应用前景。1988年，详细的分析与设计，建立雷达系统模型并仿真回波信号Philips研究实验室将FMCW技术引入到导航雷达系统处理，从而对其探测性能做出科学分析与评估。[1]中。相比于传统脉冲模式工作的雷达系统，FMCW系统的主要优点在于采用简单结构就能获得较高的距离1FMCW雷达探测原理分辨率，因而更容易携带或安

7、装在小型舰船和车辆上。采用无调制波形的单频连续波雷达不能测量目标此外，其发射信号波形的特殊性决定了FMCW系统在距离。为了同时获取目标的距离和速度，连续波雷达的发射时不需要很高的发射功率。在系统实现上，采用较发射频率必须随时间变化。相参FMCW雷达通过天线低峰值功率的固态发射机即可满足性能要求，同时，由向外辐射和接收一系列的调频连续波，跟据回波信号相于FMCW信号的功率谱在调制带宽上近似为矩形，使[3]对发射信号的频率变化确定目标距离和多普勒信息。[2]得非合作截获难度较大。由于调制不能总沿着一个方向连续变化，所以一般为周目前，市场上导航雷达多

8、为非相参结构，即无法获期调制方式。综上考虑本系统采用如图1所示的锯齿得回波信号的相位信息。而采用相参正交（I，Q）双通道形线性周期调频信号调制电磁波。