• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看

      ?

      船載調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)作用距離分析

      2015-05-30 10:15:59張楊察豪柯濤
      科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2015年20期
      關(guān)鍵詞:雷達(dá)

      張楊 察豪 柯濤

      摘 要:雷達(dá)方程給雷達(dá)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)最簡單、最有用的數(shù)學(xué)關(guān)系,眾多雷達(dá)參數(shù)設(shè)計(jì)依據(jù)來源于對(duì)雷達(dá)作用距離的估算,而調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)方程不同于常規(guī)脈沖體制雷達(dá)方程,需要對(duì)其進(jìn)行修正,給出適合工程設(shè)計(jì)用的調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)方程。文中分析了雷達(dá)動(dòng)態(tài)范圍、干擾信號(hào)等參數(shù)的影響,通過對(duì)各影響因素的分析,并與常規(guī)脈沖雷達(dá)的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行比較,同時(shí)考慮船載雷達(dá)使用的環(huán)境,對(duì)雷達(dá)方程進(jìn)行修正,最后得到調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的雷達(dá)方程。修正后的雷達(dá)方程可直接應(yīng)用于調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)工程設(shè)計(jì),配置各項(xiàng)雷達(dá)參數(shù)。

      關(guān)鍵詞:雷達(dá);調(diào)頻連續(xù)波;雷達(dá)距離方程;動(dòng)態(tài)范圍z

      船載雷達(dá)又稱航海雷達(dá),誕生于20世紀(jì)初期,經(jīng)過幾十年的發(fā)展,設(shè)備性能與技術(shù)指標(biāo)不斷得到改善和提高,但從20世紀(jì)70年代到現(xiàn)在,采用磁控管發(fā)射機(jī)非相參處理體制的航海雷達(dá)其性能都沒有出現(xiàn)過飛躍性的改善。隨著技術(shù)的進(jìn)步,導(dǎo)航雷達(dá)已由傳統(tǒng)的磁控管發(fā)射機(jī)體制向固態(tài)發(fā)射機(jī)體制發(fā)展。固態(tài)導(dǎo)航雷達(dá)產(chǎn)品不斷出現(xiàn),提高了傳統(tǒng)導(dǎo)航雷達(dá)的可靠性、雜波抑制能力,目標(biāo)距離分辨率。作為固態(tài)雷達(dá)的一種,連續(xù)波導(dǎo)航雷達(dá)不僅能夠提供更高的距離分辨率,同時(shí)提供更好的低截獲能力[1]。

      雷達(dá)作用距離的估算是雷達(dá)設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的指標(biāo)計(jì)算,它與確定雷達(dá)發(fā)射、接收、天線等分機(jī)的主要參數(shù)有關(guān)[2]。LFMCW雷達(dá)作用距離估算與脈沖雷達(dá)不同,不僅與到功率和信噪比相關(guān),更重要的是受雷達(dá)系統(tǒng)隔離度的限制,尤其是船載LFMCW雷達(dá)還受到水面發(fā)射波干涉的影響,作用距離會(huì)進(jìn)一步得到限制。因此,研究LFMCW雷達(dá)的距離方程,對(duì)于船載LFMCW雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。

      1 LFMCW雷達(dá)測(cè)距原理及組成

      調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)產(chǎn)生調(diào)制信號(hào),發(fā)射的調(diào)頻信號(hào)與經(jīng)目標(biāo)反射后產(chǎn)生的回波信號(hào)進(jìn)行差頻,得到差頻信號(hào)(IF),經(jīng)信號(hào)處理作FFT變換,得到回波對(duì)應(yīng)的差頻值[3],由差頻值推算目標(biāo)距離。

      線性調(diào)頻連續(xù)波的發(fā)射信號(hào)為:

      (1)

      式中:μ=2×B/T為掃頻速率,B即為掃頻帶寬,T為重復(fù)周期,f0為載頻頻率。如果雷達(dá)與目標(biāo)之間的距離為r,則回波信號(hào)相對(duì)于發(fā)射信號(hào)的延時(shí)td=2r/c,因此回波信號(hào)可表示為:

      (2)

      回波信號(hào)與發(fā)射信號(hào)的差頻頻率則為 ,

      顯然差頻信號(hào)與距離是相關(guān)的,得到測(cè)距公式為:

      (3)

      如前所述,LFMCW雷達(dá)作用距離受雷達(dá)系統(tǒng)隔離度的限制,因此需要了解雷達(dá)的組成以及工作原理,分析各部分對(duì)雷達(dá)作用距離的影響。

      LFMCW雷達(dá)主要由收發(fā)隔離天線、發(fā)射機(jī)、頻率合成器、接收前端、差頻電路、A/D數(shù)字采樣以及數(shù)字信號(hào)處理部分組成。系統(tǒng)框圖如圖1所示。

      圖1 系統(tǒng)框圖

      由圖1 可見,基帶連續(xù)波調(diào)頻信號(hào)由頻率合成器產(chǎn)生,并上變頻為射頻激勵(lì)信號(hào)。激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行分路作為本振信號(hào)用于接收信號(hào)下變頻混頻。射頻激勵(lì)信號(hào)在固態(tài)發(fā)射機(jī)內(nèi)進(jìn)行功率放大,放大后的射頻信號(hào)通過饋線網(wǎng)絡(luò)饋送至發(fā)射天線,形成所需的探測(cè)波束,發(fā)射到指定空域,這與脈沖雷達(dá)相同。但與脈沖雷達(dá)不同的是,連續(xù)波雷達(dá)在發(fā)射信號(hào)的同時(shí),接收天線接收回波信號(hào),也就是通過接收天線耦合的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)和回波信號(hào)共同通過饋線進(jìn)入連續(xù)波信號(hào)接收通道,經(jīng)過低噪聲放大、混頻、差頻濾波、放大、A/D變換后送到信號(hào)處理單元進(jìn)行FFT運(yùn)算,轉(zhuǎn)換為頻域分布,從而獲得距離信息。

      由(3)式分析可知,LFMCW雷達(dá)作用距離由差頻信號(hào)的頻率獲取,而差頻信號(hào)里不僅包含目標(biāo)所對(duì)應(yīng)的回波,而且還包含發(fā)射機(jī)耦合進(jìn)來的干擾信號(hào)。因此,在計(jì)算雷達(dá)方程之前必須考慮兩個(gè)因素:一是接收系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍,如果動(dòng)態(tài)范圍不夠,大的回波信號(hào)使接收前端、A/D等接收支路飽和,在進(jìn)行FFT運(yùn)算提取差頻頻率時(shí),會(huì)造成頻譜失真,影響探測(cè)距離;二是干擾信號(hào),當(dāng)干擾信號(hào)高于噪聲電平時(shí),就需要對(duì)雷達(dá)作用距離方程中滿足雷達(dá)虛警概率和發(fā)現(xiàn)概率要求的信噪比需要進(jìn)行修正,雷達(dá)最小可檢測(cè)信號(hào)就需要提高。下文將對(duì)以上影響進(jìn)行分析。

      2 接收信號(hào)飽和對(duì)作用距離影響的分析

      如上文所述,連續(xù)波雷達(dá)在估算作用距離時(shí),必須考慮接收系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍,因?yàn)檫B續(xù)波雷達(dá)是通過提取差頻信號(hào)獲取目標(biāo)距離,如果該信號(hào)飽和,會(huì)造成頻譜失真,提取的差頻信號(hào)不準(zhǔn),無法準(zhǔn)確測(cè)距。通過信號(hào)仿真可以進(jìn)行對(duì)比。

      對(duì)于單一點(diǎn)目標(biāo),LFMCW雷達(dá)的差頻輸出信號(hào)可表示為[4]:

      (4)

      式中:n(t)為噪聲。

      如果差頻信號(hào)未飽和,經(jīng)過FFT運(yùn)算后即可得到能量的頻域分布,如圖2所示,但差頻信號(hào)一旦飽和,經(jīng)過FFT運(yùn)算后即可得到頻域分布就會(huì)失真,如圖3所示,信號(hào)頻譜失真。因此,在估算調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)作用距離之前,需要保證接收系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍,接收信號(hào)一旦飽和,就無法測(cè)出目標(biāo)作用距離。

      圖2 信號(hào)未飽和時(shí)能量譜 圖3 信號(hào)飽和時(shí)能量譜

      3 干擾信號(hào)對(duì)作用距離影響分析

      當(dāng)回波信號(hào)飽和時(shí),會(huì)造成單個(gè)目標(biāo)無法測(cè)距,而對(duì)于連續(xù)波雷達(dá),接收端接收的雷達(dá)發(fā)射信號(hào),相對(duì)于一個(gè)干擾信號(hào)會(huì)影響接收系統(tǒng)最小信噪比,造成作用距離下降。

      接收機(jī)輸出噪聲功率N0=kT0BnGF0,雷達(dá)發(fā)射功率為Pt,接收系統(tǒng)對(duì)干擾信號(hào)的抑制度為D,則干擾信號(hào)功率為C0=Pt-D,如果C0≤N0,則雷達(dá)的檢測(cè)依然采用(S/N)min,作為其檢測(cè)門限。如果C0≥N0,則雷達(dá)的最小可檢測(cè)信號(hào)需要修正。

      修正后的最小信號(hào)為:

      S'=S+C0-N0

      因此,修正后的雷達(dá)檢測(cè)門限為(S/N)min。

      4 連續(xù)波雷達(dá)方程

      收發(fā)共用天線的一次雷達(dá)距離方程可表示為:

      (5)

      式中:Pt為發(fā)射機(jī)功率;G0為天線增益;?姿0為波長;?滓M為目標(biāo)雷達(dá)截面;K為波茲曼常數(shù);T0為絕對(duì)溫度;Fn為噪聲系數(shù);(S/N)min為最小可檢測(cè)信噪比;T為調(diào)頻周期;L為總損耗。航海雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)絕大部分都在海面上,地球的彎曲不可避免地會(huì)影響到雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的探測(cè),電磁波在貼近海面?zhèn)鞑r(shí),會(huì)進(jìn)入衍射區(qū),在此區(qū)域內(nèi)電磁波會(huì)有較大的衰減,因此修正后的作用距離為:

      (6)

      式中λ為雷達(dá)工作頻率;R0即為不考慮海面衰減時(shí)雷達(dá)作用距離;ha為雷達(dá)架高;ht為目標(biāo)架高。

      5 結(jié)束語

      調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)發(fā)射功率低,相對(duì)常規(guī)航海雷達(dá)來講,對(duì)人體電磁輻射低,具有綠色環(huán)保的特性,已逐漸被用于航海雷達(dá)中,因此研究這種體制雷達(dá)的距離方程,對(duì)其工程設(shè)計(jì)是很有必要的。文章分析了該體制雷達(dá)接收系統(tǒng),提出了雷達(dá)方程的適用范圍,具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

      參考文獻(xiàn)

      [1]蘇勵(lì).LFMCW船載導(dǎo)航雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其信號(hào)處理實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué).

      [2]李鮮武.數(shù)字調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距雷達(dá)方程[J].雷達(dá)科學(xué)與技術(shù),2009,

      7(5).

      [3]劉寶,劉軍民.FMCW雷達(dá)快速高精度算法[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào),2001,15(3):41-45.

      [4]何源,袁飛,朱彬.線性調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的距離估算[J].成都大學(xué)學(xué)報(bào),2005,24(4):301-303.

      作者簡介:張楊(1980-),女,遼寧鳳城,工程師,博士研究生,研究方向:雷達(dá)系統(tǒng)總體。

      猜你喜歡
      雷達(dá)
      2022/2023年度雷達(dá)未來之星發(fā)布
      有雷達(dá)
      大自然探索(2023年7期)2023-08-15 00:48:21
      DLD-100C型雷達(dá)測(cè)試方法和應(yīng)用
      電子制作(2019年15期)2019-08-27 01:12:02
      雷達(dá)欺騙干擾的現(xiàn)狀與困惑
      雷達(dá)
      基于小波和Hu 矩的颮線雷達(dá)回波識(shí)別
      基于空時(shí)二維隨機(jī)輻射場的彈載雷達(dá)前視成像
      基于AA的多通道雷達(dá)自適應(yīng)抗干擾方法
      現(xiàn)代“千里眼”——雷達(dá)
      Endress+Hauser Micropilot FMR5X雷達(dá)物位儀
      丁青县| 伊宁市| 凤山县| 正阳县| 北碚区| 上林县| 荃湾区| 大竹县| 通化县| 荥阳市| 措美县| 峨边| 中江县| 商洛市| 郯城县| 华蓥市| 若尔盖县| 宕昌县| 海伦市| 保山市| 双鸭山市| 佛坪县| 龙岩市| 渝北区| 崇信县| 铁力市| 莱阳市| 郓城县| 德化县| 博客| 西峡县| 宁安市| 乐山市| 开封市| 资兴市| 长汀县| 青神县| 天门市| 麦盖提县| 衡水市| 正镶白旗|