现 代 雷 达 技 术
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• 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
第3章 连续波雷达
• 相位编码调制雷达（续）
相位编码调制雷达
R
第3章 连续波雷达
o
fd FB
T B (b)
FC
T C t
第3章 连续波雷达
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
第3章 连续波雷达
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
第3章 连续波雷达
正弦波调频连续波雷达
– 对应多普勒频移
fd
fb 2
fb
第3章 连续波雷达
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
FA F
td T A
– 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
第3章 连续波雷达
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
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
本章介绍
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
|
2f Tm / 2
2R c
8f R Tmc
– 对应目标距离
R c 8f
fbTm
c 8f
fb fm
第3章 连续波雷达
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
ft
fr
8f Tmc
R
fd
fb
ft
ft
8f Tmc
R
fd
– 对应目标距离 R c fb fb
8f 2 fm
随机二相码连续波雷达系统框图
第3章 连续波雷达
百度文库
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
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
• 正弦波调频连续波雷达（续）
– 发射频率
ft
dt
dt
1
2
f0
f
2
cos2fmt
– 接收频率
fr
f0
fd
f 2
cos
2f
m
t
R c
– 收发拍频
fb
ft
fr
f
sin 2
fm
R c
sin
2
f
m
t
R c
fd
第3章 连续波雷达
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
ft Tm 2 t1 t2
fb－
fbar
ft0 t
t
第3章 连续波雷达
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
fb
|
ft
fr
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
第3章 连续波雷达
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
fr
f
2R0 c
0 f fb
fb＋ 0
第3章 连续波雷达
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 LPI
– 白噪声源产生
第3章 连续波雷达
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
fb
2 fmf
c
R
sin
2
fm
t
R c
fd
– 拍频在半个调整周期内平均
fbp kR fd
fbp kR fd
– 对应目标的距离和多普勒频移
R fb fb 2k
fd
fb 2
fb
第3章 连续波雷达
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
• 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
第3章 连续波雷达
• 相位编码调制雷达（续）
相位编码调制雷达
R
第3章 连续波雷达
o
fd FB
T B (b)
FC
T C t
第3章 连续波雷达
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
第3章 连续波雷达
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
第3章 连续波雷达
正弦波调频连续波雷达
– 对应多普勒频移
fd
fb 2
fb
第3章 连续波雷达
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
FA F
td T A
– 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
第3章 连续波雷达
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
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
本章介绍
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
|
2f Tm / 2
2R c
8f R Tmc
– 对应目标距离
R c 8f
fbTm
c 8f
fb fm
第3章 连续波雷达
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
ft
fr
8f Tmc
R
fd
fb
ft
ft
8f Tmc
R
fd
– 对应目标距离 R c fb fb
8f 2 fm
随机二相码连续波雷达系统框图
第3章 连续波雷达
百度文库
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
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
• 正弦波调频连续波雷达（续）
– 发射频率
ft
dt
dt
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– 接收频率
fr
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– 收发拍频
fb
ft
fr
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第3章 连续波雷达
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
ft Tm 2 t1 t2
fb－
fbar
ft0 t
t
第3章 连续波雷达
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
fb
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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
第3章 连续波雷达
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
fr
f
2R0 c
0 f fb
fb＋ 0
第3章 连续波雷达
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 LPI
– 白噪声源产生
第3章 连续波雷达
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
fb
2 fmf
c
R
sin
2
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R c
fd
– 拍频在半个调整周期内平均
fbp kR fd
fbp kR fd
– 对应目标的距离和多普勒频移
R fb fb 2k
fd
fb 2
fb
第3章 连续波雷达
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