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連續波雷達方案說明(編輯修改稿)

2026-05-30 03:47 本頁面

　

【文章內容簡介】交流耦合電路實現。發/收信號泄漏FMCW雷達發射機與接收機之間的信號泄漏問題是該體制雷達面臨的最突出問題。泄漏的影響表現在兩個方面，一是當發射機泄漏到接收機的信號過強，使接收機前端飽和甚至燒毀；二是泄漏信號的噪聲邊帶落入差拍信號的有效帶寬內，嚴重限制了小信號的檢測。因而，從某種意義上講，FMCW雷達對弱小目標的探測能力并不完全受限于接收機的靈敏度，而在很大程度上取決于收發隔離度。LOWRANCE雷達解決收/發隔離問題采取的是收、發雙天線分置的傳統途徑。目前從公開資料上查不到隔離度指標，但從其天線結構和兩個天線的間距推測，隔離度應該大于60dB。在收、發天線分置的FMCW系統中，發射信號除了可以通過收、發天線的空間耦合泄漏到接收通道，還可能通過收發模塊的電路間耦合到接收電路。所以，在收發前端設計時，必須仔細考慮單元電路的隔離和屏蔽。相位噪聲對系統性能的影響由于FMCW雷達不可避免的信號泄漏，加上該體制雷達一般采用“零拍型”接收方案，發射信號相位噪聲對系統性能的影響在方案設計和電路設計階段都必須加以仔細考慮。任何射頻產生電路在產生發射信號的過程中除產生所需要的信號外，還不可避免地同時產生相位噪聲。從頻譜上看，相位噪聲譜對稱分布于主信號譜兩邊。噪聲邊帶可分為兩個部分：一部分相互之間及與主載頻譜線之間的相位關系構成調幅（AM）噪聲；另一部分構成調制度很小的頻率調制（FM）噪聲。噪聲的一部分由于隔離度的限制泄漏到接收機的輸入端；對零拍型FMCW雷達，本振信號直接取之于發射信號的一部分。因而，發射信號的邊帶噪聲也要作用于混頻器的本振輸入端。泄漏信號與本振的相互作用使一部分噪聲變換到差拍中頻，差拍中頻中的這一部分噪聲將直接影響接收機的靈敏度。FMCW雷達系統設計時為了減少邊帶噪聲的影響，除了在信號產生電路設計時盡量采取低噪聲方案，還必須在接收機設計時采取抑制信號邊帶噪聲的措施。為了抑制本振的AM噪聲，混頻器電路一般采用平衡混頻器，但即使采用平衡混頻器，泄漏到混頻器信號輸入端的發射信號中的AM噪聲仍會變換到差拍中頻中去。抑制FM噪聲的有效措施是對消，對消的原理是保持泄漏到混頻器信號輸入端的信號和本振信號有盡量一致的傳輸路徑長度。這樣，兩路信號的FM噪聲保持高度的相關性，混頻器輸出的FM噪聲就得到了有效的抑制。通過精心設計，這種方法可取得相當好的效果。所以，盡管發射噪聲中的FM噪聲電平遠高于AM噪聲電平，但通過對消，FM噪聲對差拍中頻的影響甚至小于AM噪聲。當允許因相位噪聲泄漏引起的噪聲功率增加n倍，相噪、隔離度等參數應滿足以下關系：式中： Pt為發射功率，單位dBm 為發射相位噪聲，單位dBc/Hz R為收發隔離度，單位dB C為對消比，單位dB 174為熱噪聲功率，單位dBm/Hz F為噪聲系數，單位dB近距離強雜波和大目標的影響由于體制的特殊性，近距離固定地物的回波和大目標的回波所含發射信號相位噪聲對目標檢測有顯著影響。這種影響的機制與泄漏信號的影響是一樣的，但由于雜波或強回波位置是不確定的，無法采用固定對消的方法實現FM噪聲的有效抑制。強回波對檢測的影響如下圖所示：圖強回波的影響從圖中可以看到，在強回波附近，噪聲基底被抬高，如在大目標或近區地物附近有小目標，小目標將很難被檢測出來。減小強雜波和大目標對鄰近小目標影響的根本解決途徑是設計噪聲和雜散都盡可能小的信號產生電路。另外，在系統設計時可以考慮小量程用較低的輻射功率

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