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基于调频连续波技术,给出了一种可用于海面目标搜索监视的轻型雷达的系统设计方案。该方案采用AD9914产生高宽带、低杂散扫频信号,采用反射功率对消技术与高速、高精度模数转换芯片AD9467实现弱目标回波信号接收。系统设计7大功能模块,模块间数据交换采用高速光纤接口,在提高系统电磁兼容特性的同时又便于在各类平台部署。实验结果表明,该系统能有效分辨邻近目标,探测灵敏度满足设计要求。
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FMCW搜索监视雷达系统设计搜索监视雷达系统设计
基于调频连续波技术,给出了一种可用于海面目标搜索监视的轻型雷达的系统设计方案。该方案采用AD9914产
生高宽带、低杂散扫频信号,采用反射功率对消技术与高速、高精度模数转换芯片AD9467实现弱目标回波信号
接收。系统设计7大功能模块,模块间数据交换采用高速光纤接口,在提高系统电磁兼容特性的同时又便于在各
类平台部署。实验结果表明,该系统能有效分辨邻近目标,探测灵敏度满足设计要求。
0 引言引言
调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)雷达采用具有大时宽带宽积的连续波信号作为发射信号,
接收端采用成熟的Dechirp技术对回波信号进行处理。与脉冲雷达相比,不仅可显著提高距离分辨率,而且发射功率小,不易
被外界截获。FMCW雷达系统体积小、重量轻,易于实现各类无人机载、弹载、星载等平台的安装,因而在军用和民用上,
如精密制导、区域监视、防灾减灾、地质勘测等领域得到了广泛应用。
近年来,随着固态微波技术与信号处理技术的发展, FMCW雷达技术在理论体系研究与应用上取得了诸多进展。在提高测
量精度上,提出了如补零FFT相位差法
[1]
、Rife测距法
[2]
和改进型ZFFT测距法
[3]
等新兴算法,在工程应用上对于制约FMCW雷
达探测性能的关键因素(如射频泄漏等问题)也出现了对消处理等
[4-6]
一系列技术手段。目前,TERMA公司的SCANTER 5000和
6000系列
[7]
雷达已能实现3 m~6 m的距离分辨率;Kelvin Hughes公司的SharpEye系列能达到3 m~5 m的距离分辨率
[8-9]
;而
Aselsan公司的ALPER(Aselsan Low Power ECCM Radar)雷达,在发射功率范围为0.001~1 W的情况下,最高可距离分辨率
也可达到5 m
[10]
。国内调频连续波雷达研究虽然起步较晚,但随着研究投入的增加,在FMCW雷达关键技术,如发射信号线
性度矫正与泄露控制、目标背景干扰抑制、系统设计等方面取得了大量研究成果
[11]
。
针对海面目标搜索监视应用需求,本文首先阐述了数字化固态FMCW雷达的详细设计方案,着重对于FMCW波形产生、回
波接收与Dechirp处理、数字频谱处理等关键技术进行了详细论述,最后给出了系统测试结果。
1 系统设计系统设计
FMCW搜索监视雷达的系统构成如图1所示。系统主要由发射接收天线、微波组件、波形产生组件、中频控制模块、信号处
理模块、数据存储模块和显示控制终端七部分构成。
在图1中,波形产生组件在系统控制信号驱动下,产生发射通道所需的FMCW中频信号、本地FMCW参考信号、系统同步参
考时钟。微波组件由发射通道和接收通道两部分构成。发射通道接收波形产生组件产生的参考时钟和中频调频连续波发射信
号,进行上变频处理与功率驱动输出给天线,作为系统高频FMCW发射信号;接收通道对天线接收的高频回波信号进行两级
放大与Dechirp处理,输出用于目标搜索与监测用的模拟信号。中频控制模块是系统工作的核心,用以产生系统工作时序、发
射波形产生所需控制信号。同时,中频控制模块接收Dechirp处理后的回波信号并进行数字化处理,并对处理后的回波信号打
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