FMCW雷達(dá)的發(fā)射泄漏及相位噪聲的抑制.pdf

1、調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)具有低成本和低功耗等特點(diǎn),在海軍戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)航、雷達(dá)智能彈藥傳感器和汽車(chē)?yán)走_(dá)等不同領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。而且,具有單基結(jié)構(gòu)的雷達(dá),其發(fā)射機(jī)和接收機(jī)同時(shí)使用一個(gè)天線(xiàn),這將使系統(tǒng)更緊湊。在設(shè)計(jì)單天線(xiàn) FMCW雷達(dá)的最大挑戰(zhàn)之一是在發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間有足夠的隔離度。在脈沖雷達(dá),這很容易通過(guò)時(shí)間選通來(lái)實(shí)現(xiàn)。在連續(xù)波雷達(dá),發(fā)射和接收是同時(shí)進(jìn)行的,而且要從環(huán)行器的泄漏信號(hào)和天線(xiàn)失配的反射信號(hào)中檢測(cè)皮瓦量級(jí)、甚至更低的目標(biāo)回波。這會(huì)導(dǎo)

2、致兩個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題,其中一個(gè)問(wèn)題是發(fā)射機(jī)噪聲邊帶會(huì)淹沒(méi)有用的目標(biāo)。另外一個(gè)問(wèn)題是發(fā)射機(jī)功率泄漏到接收機(jī),降低了接收機(jī)的靈敏度。泄漏到接收機(jī)的發(fā)射功率的相位噪聲會(huì)落入同一頻帶的雷達(dá)視頻信號(hào),而且不能濾波出來(lái)。因而,常規(guī)的FMCW雷達(dá)的動(dòng)態(tài)范圍是有限的。
　　本文圍繞發(fā)射泄漏進(jìn)行了分析和研究,包括泄漏原理和反射功率對(duì)消技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,提出了一種改進(jìn)的方案,即自適應(yīng)對(duì)消系統(tǒng)。完成的具體工作如下:
　　本文首先介紹了FMCW相關(guān)知識(shí)

3、,包括FMCW雷達(dá)的優(yōu)缺點(diǎn),FMCW雷達(dá)的一些應(yīng)用以及FMCW雷達(dá)的工作原理。在此基礎(chǔ)上,做了MATLAB仿真,包括連續(xù)信號(hào)和四個(gè)目標(biāo)回波。針對(duì)發(fā)射泄漏問(wèn)題,進(jìn)行了深入的分析,包括信號(hào)泄漏的途徑,天線(xiàn)反射原理和天線(xiàn)反射回波功率,并分析了泄漏噪聲對(duì)接收機(jī)性能的影響。
　　其次分析了反射功率對(duì)消器(RPC)技術(shù)方案,包括模擬對(duì)消方案和數(shù)字對(duì)消方案。在此基礎(chǔ)上,分析了這兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí),對(duì)反射功率器的對(duì)消性能進(jìn)行了分析和研究,包括

4、對(duì)消深度,對(duì)消寬帶和對(duì)消性能的評(píng)價(jià)。
　　最后提出了改進(jìn)方案,采用自適應(yīng)對(duì)消結(jié)構(gòu)和 LMS算法。在此基礎(chǔ)上,先介紹了 LMS算法,從理論上研究了自適應(yīng)對(duì)消系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并進(jìn)一步分析了系統(tǒng)的加權(quán)系數(shù)、輸出信干比(系統(tǒng)輸出的泄漏信號(hào)和噪聲的比值)以及信噪比。同時(shí),在 MATLAB上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真,包括只有泄漏信號(hào)的系統(tǒng)仿真,含有噪聲的系統(tǒng)仿真,含有目標(biāo)的系統(tǒng)仿真,含有兩個(gè)泄漏信號(hào)的系統(tǒng)仿真,本振信號(hào)含有噪聲的系統(tǒng)仿真和含有三個(gè)目標(biāo)信號(hào)的系