第3章连续波雷达

现代雷达技术第3章 连续波雷达

第3章 连续波雷达

本章介绍

本章简介– 连续波雷达简介– 简单连续波雷达 – 三角波调频连续波雷达 – 正弦波调频连续波雷达 – 相位编码调制连续波雷达 – 单边线性调频连续波雷达 – 噪声连续波雷达

第3章 连续波雷达

连续波雷达简介

连续波雷达简介– 优点 能测量很近的距离(数米),测量精度较高 简单、小巧、 轻便 带宽大，平均发射功率低，被截获概率小 – 缺点 收发间很难完善隔离，发射功率受限，距离近 – 典型应用

近炸引信、武器寻的、测速仪、汽车防撞等

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简单连续波雷达

简单连续波雷达– 发射非调制波，用于测速，不能测距– 收发信号在接收机前端混频得到拍频，即多普 勒频移信号

简单连续波雷达的零差拍接收机原理框图

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简单连续波雷达

简单连续波雷达(续)– 为提高收发隔离度，常采用双天线方式– 为避开低频闪烁噪声，常采用中频放大

简单连续波雷达的超外差式接收机原理框图

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三角波调频连续波雷达

三角波调频连续波雷达– 三角波调频，拍频与目标距离和速度都有关f ft 2R0 c fr ft Tm 2 0 f fb 0 fb+ t1 fb- fbar t t2 ft0 t f

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三角波调频连续波雷达

三角波调频连续波雷达(续)– 目标频率与发射频率变化规律相同，时间滞后– 设三角波调频信号中心频率 ft0,周期 Tm,调制 频率 fm,最大频偏± f , 收发信号拍频 fb

– 静止目标的拍频

2 f 2 R 8 f R fb | ft f r | Tm / 2 c Tmc– 对应目标距离

c c fb R f bTm 8 f 8 f f m

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三角波调频连续波雷达

三角波调频连续波雷达(续)– 运动目标的拍频

fb fb – 对应目标距离

8 f ft f r R fd Tm c

8 f ft ft R fd Tm c

c fb f b R 8 f 2 f m – 对应多普勒频移 fb fb fd 2

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三角波调频连续波雷达

三角波调频连续波雷达(续)– 要求严格的线性调频，工程实现和调整不易– 两个运动目标，对应的两组 fb+ 和 fb- 之间将有两 组配对方式，其中一组是假的，造成幻影

– 用三斜率周期的调频信号可消除幻影f fd FA F FB FC td

T A

T B

T C t

o (b )

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三角波调频连续波雷达

三角波调频连续波雷达(续)

简单调频连续波雷达原理框图

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正弦波调频连续波雷达

正弦波调频连续波雷达– 最简单的线性调频连续波(FMCW)体制– 缺点：不能分辨多个目标

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正弦波调

频连续波雷达

正弦波调频连续波雷达(续)– 发射频率

d t 1 f ft f0 cos 2 f mt dt 2 2– 接收频率

f R fr f0 fd cos 2 f m t 2 c – 收发拍频 R R f b f t f r f sin 2 f m sin 2 f m t fd c c

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正弦波调频连续波雷达

正弦波调频连续波雷达(续)– 通常，fmR << c,则

2 f m f R fb R sin 2 f m t fd c c – 拍频在半个调整周期内平均

fbp kR f d

fbp kR f d

– 对应目标的距离和多普勒频移 fb fb fb fb R fd 2k 2

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相位编码调制雷达

相位编码调制雷达– 对发射信号进行相位调制：二相、多相– (二相)伪随机序列(PN)编码 最大长度序列(m序列):m阶移位寄存器， 所以可能状态 N = 2m-1 图钉型模糊图，单个陡峭主峰，旁瓣1/N

距离和速度分辨力高，无测距和测速模糊 问题：多普勒灵敏，不宜长时间脉压

– 测距：收发序列互相关的峰值延迟

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相位编码调制雷达

相位编码调制雷达(续)

R

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单边线性调频连续波雷达

单边线性调频连续波雷达– 特点： 总带宽大，抗干扰，高距离分辨力 中频瞬时窄带，容易实现，成本低 平均发射功率低，被截获概率小(LPI) – 实现：两级FFT 等效100%占空比的脉冲雷达 测距：单脉冲窄带拍频滤波器组，FFT实现

测速：相参脉冲串多普勒滤波器组，FFT实现

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噪声连续波雷达

噪声连续波雷达– 随机二相码(噪声码)调相，无周期 大时宽带宽积，抗干扰和抗隐身能力强 平均发射功率低，被截获概率小 随机调相，具有最大熵，被识别概率小 – 白噪声源产生 LPI

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噪声连续波雷达

噪声连续波雷达(续)– “相干脉冲串”实现：脉冲压缩(PC)+ MTD

随机二相码连续波雷达系统框图

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噪声连续波雷达

噪声连续波雷达(续)– 实际难题： 多普勒敏感，对高速运动目标脉压失配大 => 短脉冲脉压 => 分辨力下降 自相关旁瓣高，near-far问题 => 距离旁瓣抑制 => 系统复杂、目标失配

发射功率泄露，作用距离受限，动态范围大=> 双天线、隔离板、射频泄露对消、发射波 束置零

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