频率调变连续波雷达接收机分析与研究

   学习百分网   2019-12-27 00:00:00

  摘 要:雷达其基本的功能是利用目标物对电磁波的散射或回射波而发现目标,并且测定出目标物的空间位置或其他所要的信息,将这些所得的信息经过一连串的信号处理,并转换成我们可以简单明了的显示。本文分析了雷达的基本原理,并在此基础上分析和研究了频率调变连续波雷达。
  【关键词】雷达 原理 频率
  1 频率调变连续波雷达介绍
  连续波雷达(continuous-wave radar):除脉波雷达外,最早被广泛应用的雷达就是连续波雷达,又称等幅波雷达。二次大战期间使用的预警雷达,大多属于这种连续波雷达系统。连续波雷达有两个不同的雷达天线分别负责发射和接收,早期的连续波雷达是由雷达回波的有无法判断侦测范围内是否有物体,并得到其方位,这类的雷达经常用于交警的测速、汽车防撞等,但无法获知目标物的距离。之后连续波雷达发展出下面两种雷达:多普勒雷达(doppler radar):是应用都普勒效应(doppler effect)的原理来测量出目标物与雷达之间的相对运动,藉以算出目标物的速度。
  2 频率调变连续波雷达分析与研究
  2.1 雷达接收机分析
  频率调变连续波雷达利用电磁波碰到物体表面会反射的特性,我们可以得到欲侦测物体的三项信息。距离:fmcw 雷达则是用固定速率改变发射波频率,再比较发射与回波的频率差值,用以得到电磁波由发射机到目标物,经过反射折回的时间。目标的相对速度:运用多普勒效应。若雷达与目标在波的前进方向有相对速度,则观测到的频率会随着相对速度的大小产生频率漂移。
  方位:我们可用多个雷达侦测单元(radar detection unit,rdu),不同雷达侦测单元对同一个物体所解得的距离均不相同,所以可从中间得出目标物的方位。频率调变连续波雷达系统是在利用时间上改变发射信号的频率,并测量接收信号相对于发射信号的频率方法来测定目标距离。其发射频率与接收频率的相对关系不仅可测量目标距离,而且还可测量出目标的径向速度。发射信号的线性调频和从动态目标散射回来的接收信号频率变化,两条曲在线峰值之间的频率差就是动态目标加在散射信号上面的多普勒频移,而两个连续峰值之间的时间差τ 就是信号从雷达发射到动态目标物再返射回雷达接收端的时间。因此,如果发射机和接收机放在相同的位置,则目标物距离将由r=c*τ/2算出。
  2.2 雷达接收机组成与研究
  2.2.1 接收前端
  天线接收的高频回波电磁信号要要经低噪声信号放大器进行初始处理,接着通过混频器和本振信号进行混频把高频信号变成中频,再进一步通过中频放大器放大。通常釆用的接收机前端两种变频方案分别为一次变频和二次变频。在实际的运用中二次变频方案使用的较多,因为倘若接收机的带宽比较大,那么一次变频产生的镜像频率则及有可能会在接收机的带宽之内,假如要将镜像频率超过其带宽,则必须使中频率增大才能达到。镜像频率中的噪声是无用信息,必须要利用滤波器滤除方能够使得雷达接收机可以接收到正确的回波信号以便雷达测距准确。然而在有些特定的雷达接收机系统中,采用二次变频方案不适合,在此类情况中不得不通过使用具有镜像抑制效果的混频器来实现镜像频率的抑制。
  2.2.2 中频接收机
  中频接收机直接对中频信号进行ad采样,随着dsp的迅速发展,这种采用直接中频抽样方案的雷达接收机逐渐成为主流,模数转换位数的加大使得雷达接收机的瞬时动态不断的增加,这样使得零中频电路限制雷达接收机瞬时动态的副作用得到解决。在连续波雷达中其动态范围一般情况下会比较的大,因此增益控制成为连续波雷达接收机的一个关键设计点。
  3 频率调变连续波雷达接收机性能影响因素分析
  (1)接收机灵敏度:雷达接收机的灵敏度是指雷达接收微弱信号的能力。雷达在背景噪声电位一定时仍然可接收到最小的反射信号强弱,换句话说,就是能感测到的输入功率的大小,通常规定在保证能发现目标物体60%~90%的条件下。雷达接收机能处理的信号愈微弱,雷达的侦测能力就愈佳。如自目标反射回来的信号低于此信号强度,雷达接收机就无法察觉而侦测不到此目标。一般而言,接收机输入端回波信号的最小功率以作为接收机的最小可检测信号功率pr,min 。这个功率越小,接收机的灵敏度越高,可侦测得最大距离也可以跟着增加。
  (2)外来噪声与接受机本身产生的噪声:在系统中,雷达的回波讯号,可能是非常非常的微弱,也许就在几个微伏左右。但是我们所设计的接收机必需要能将其信号放大,以到达我们能够给后端电路使用的程度。在这样的情况之下, 噪声也会一并的被放大(从天线收下来的不会只有信号,也会有噪声一起被收下来),但是就在噪声太强大时,回波的信号就会被噪声给遮住了。这种外在的噪声很不容易的找出并解决它。只能找出其它可知道的噪声尽可能的去除已知的噪声源。但是除了外来的噪声之外,本身接收机的噪声也是很大的一个来源,特别是我们用到的频段这么的高,其实外来的噪声应该可以说是满低的可能性,而这些本身的内部噪声,实际上主导了整个实际上可以侦测到最低回波信号强度的关键。
  (3)雷达反射截面积:雷达是使用高频率的电磁波,在电磁波行进的过程中,任何物体都会使这电磁波反射、散射,但是电磁波的反射量大小跟这个物体的大小、外型、本身材质、表面涂料等有关,一般而言,金属是电磁波最好的反射物体。如果都是金属的话,大物体反射的电磁波会比小的物体反射的电磁波要多。靠近雷达的物体比远离雷达所反射的电磁波较多,假如大小相同距离也都相同的物体时,面对雷达面平坦的,其反射的电磁波会比表面不规则的要多。
  4 总结
  科技的发展雷达已不仅限于军事、航天等方面的应用,在汽车测距等民用领域其应用也越来越广,种类也越来越多。雷达的民用研究必将成为雷达未来的发展方向和研究热点,本文抛砖引玉简单分析和介绍了频率调变连续波雷达,频率调变连续波雷达以其准确性在测距方面有着广泛的应用,相信随着各位研究工作者的共同努力,其必会越来越好。
  参考文献
  [1]刘毅.中断连续波雷达信号处理系统的设计与实现[d].南京理工大学,2013.
  作者单位
  黄河集团有限公司 陕西省西安市 710000


频率连续雷达接收机分析研究钻研



  • 微信
  • QQ好友
  • QQ空间
  • 新浪微博

系统推荐

对永磁电动机常见故障的分析与探讨

摘 要:永磁电机正常运行的原理就是依据永磁体而产生电力的磁场,永磁电机的最大特性就是高效率,产品架 ...

135MW机组循环流化床锅炉保护的应用

摘 要:本文从循环流化床锅炉的保护应用的最基本概念出发,详细的介绍了循环流化床的保护的具体项目、所 ...

一种绞合成缆节距测量与显示装置

摘 要:一种电线电缆生产过程中使用的绞合成缆节距测量与显示装置。它由四部分组成:电缆绞合转速捡测模 ...

票据清分机常见故障及解决办法分析

摘 要: 改革开放三十多年以来,我国的经济发展迅速,金融产业蓬勃发展,随着各个金融机构之间资金结算 ...

浅析电力电子技术的发展及应用

摘 要:电子电力技术在我国国民经济的发展中占据了一个至关重要的位置,它也是电力行业的一颗新星,它的 ...

变电检修现场危险点分析及安全控制刍议

摘 要:由于现代用电量日益增长,对电力检修也是带来了很大的困难和沉重的工作量。而且,变电维修本身除 ...

PLC在崇遵高速公路监控系统中应用

摘 要:崇遵高速公路地处云贵高原北部山岭区,山峦叠嶂,沟壑纵横。桥梁和隧道成为崇遵高速公路的一大特 ...

西门子6SE70变频器开关量和模拟量控制在实际中的应用

摘 要:本文主要介绍了6se70变频器,及其控制板cuvc板的主要结构和控制端子功能,并举例描述了 ...

高压大容量变频器在发电厂节能改造中的作用

摘 要:论文了高压变频技术的原理,以及电厂关键用电设备的改造,利用实例来论证变频器在发电厂中所发挥 ...

浅析分布式光伏发电小电源客户入网面临的问题

摘 要:随着我国对可再生能源研究的逐渐深入,可再生能源的应用也开始在社会生产与发展中得到迅速普及, ...

移动数字图书馆技术在医学院校中的应用

摘 要:根据医学院校基础与临床教学、科研工作的特点,论述移动数字图书馆服务系统的功能构建。探讨无线 ...

电子技术在现代汽车上的应用和发展

摘 要:电子技术在现代汽车的应用非常普遍,随着电子技术的发展和人类需求的不断变化,电子技术将会朝着 ...

单片机在直流调速中的应用技术研究

摘 要:本研究旨在探讨单片机在直流调速中的应用技术。在简要介绍直流调速电机的相关特性及其调速方式的 ...

浅谈地面并网光伏电站电气设计要点

摘 要:近几年地面并网光伏电站发展十分迅速,而且规模也在不断扩大,为了保证光伏电站的安全可靠运行, ...

关于光刻机精细对准方法的研究

摘 要:近些年随着光科技术整体水平的提高以及科学技术的发展,人们对于光刻机精细对针技术系统提出了更 ...

激光干涉光刻技术的分析

摘 要:在微细加工和集成电路(ic )制造当中,光学光刻技术是毋庸置疑的主流技术。现在的ic集成度 ...

电控发动机燃油供给系统故障导致油耗过高的分析

摘 要:本文主要从汽车技术状况中的电控发动机燃油供给系统故障造成汽车油耗过高的角度进行详细分析。重 ...

浅谈变电检修技术及其注意事项的研究

摘 要:伴随我国当前社会经济的飞速发展,对于国内电力行业需求的也在不断增长,扩大其电网系统的要求和 ...

35KV高压输电线路的防雷相关探讨

摘 要:保障我国高压输电线路的安全,避免雷击,也是为了保护我国的国民财产和国民安全。不得不说,近些 ...

新生儿窒息的产科原因分析

摘要:目的 探讨新生儿窒息的产科原因,以降低围产期新生儿窒息和死亡发生率。方法 选择本院2012年 ...