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基于IFFT的毫米波步进频率高分辨率雷达回波信号处理(2)

时间:2020-12-19 13:49来源:毕业论文
5.1 软件介绍24 5.2 MFC绘图基础及实现方法. 24 5.3 波形显示及按键功能介绍26 5.4 IFFT 成像28 5.5 本章小结32 结论.33 致谢.34 参考 文献 .35 1绪论1.1 毫米波雷达背

5.1 软件介绍24

5.2 MFC绘图基础及实现方法. 24

5.3 波形显示及按键功能介绍26

5.4 IFFT 成像28

5.5 本章小结32

结论.33

致谢.34

参考文献.35
1绪论1.1 毫米波雷达背景研究与微波相比,毫米波具有以下的特点:①在天线口径相同的情况下,毫米波雷达[1]有更窄的波束(一般为毫弧度量级),可提高雷达的角分辨、低仰角探测能力和测角精度,并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等;②由于工作频率高,可能得到大的信号带宽(如吉赫量级)和多普勒频移,有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征;③天线口径和元件、器件体积小,宜于飞机、卫星或导弹载用。但是由于毫米波在大气传输的过程中,大气中的水分子十分容易吸收它们,所以受大气的衰减和雨水的影响较大。毫米波雷达的研制是从 40 年代开始的。 50 年代出现了用于机场交通管制和船用导航的毫米波雷达(工作波长约为 8 毫米) ,显示出高分辨力、高精度、小天线口径等优越性。但是,由于技术上的困难,毫米波雷达的发展一度受到限制。这些技术上的困难主要是:随着工作频率的提高,功率源输出功率和效率降低,接收机混频器和传输线损失增大。伴随着半导体器件如碰撞雪崩渡越时间二极管 (IMPATT) 、 耿氏二极管 (Gunn) 、场效应管(FET)等固态功率器件的发展文献综述,就可以在比较高的功率下获得较大的功率输出;而在一些毫米波器件电路和光学技术的发展下,就使得固态发射机、毫米波接收机以及毫米波系统的实现变成了可能,并取得了较大的突破。因为毫米波雷达可以在小天线口径下获得良好的角度、距离及速度分辨率,所以受到了国内外学者的高度重视和广泛研究,并取得了显著的研究成果。现在,毫米波雷达已经成为了军事及民用领域中不可或缺的一部分。
1.2 毫米波高分辨率雷达现代的雷达系统除了需要能够检测和跟踪目标以外,还需要能对目标进行分类和识别。而毫米波高分辨率雷达采用了成像技术,能够对目标进行很好的分类识别,提高了雷达全天候的监测能力,所以在现代军事打击等方面都获得了广泛应用。雷达的空间分辨率主要包括距离分辨率和角分辨率。理论分析表明,雷达信号时域以及频域的特性和雷达分辨力的提高息息相关。而雷达的距离分辨率一般取决于发射信号的频带宽度,即/2 rc B   (1-1)式中 r  为距离分辨率;c为光速;B为发射信号的频带宽度。由此可见,如果要提高雷达的距离分辨率就需要采用宽频带雷达信号以及相关技术。通常来说,雷达分辨率一般定义为从所获得的目标和干扰中确定一个特定目标的能力强弱。而毫米波高分辨率雷达的性能可以分为以下几个方面:(1)距离分辨率:雷达距离分辨率可用时间分辨常数( rT )来表示, 1/ reTB  。式中 eB 为雷达信号有效相关带宽。因为毫米波雷达工作频率较高,具有较宽的信号有效相关带宽,所以有很好的距离分辨率。(2)速度分辨率:雷达在径向速度上区分目标的能力。它主要由相干信号处理器的积累时间T 和雷达的工作波长来决定,通常表示为 /(2 ) T  。而毫米波的工作波长短、多普勒频移大,所以可以得到精确的速度值。一般多普勒频移 2/ drfv   ,式中 rv 为径向速度,为波长。因此可以应用毫米波来提高对慢速目标的分辨率。(3)距离—速度分辨率:雷达系统的测距精度和距离分辨率要求信号要具有大的带宽,而速度精度和速度分辨率要求信号具有较大的时宽。当然,信号具有大的能量也有利于提高雷达系统的发现能力。而毫米波雷达有角分辨率高和频带宽的优点,有利于采用脉冲压缩技术,在一定的条件下可以同时实现速度和距离的高分辨率。(4)角分辨率:雷达在角度上分辨邻近目标的能力就是角分辨率。通常以最小可分辨的角度来衡量。 雷达角分辨率通常表示为 /(2 ) L  , 其中为雷达的工作波长,L为天线口径尺寸。而如果天线的口径相位是线性分布的,那么主要由天线波束宽度来决定雷达的角分辨率。毫米波雷达的波束十分的窄,所以具有非常高的角分辨率。毫米波雷达具有频率高、频带宽的特点,具有十分高的雷达分辨率。但是在不同场合选择不同的宽带信号也是不可忽略的,所以将毫米波雷达按信号分类可以分为以下几类:线性调频脉冲雷达、步进频率脉冲雷达和线性调频步进雷达。源]自=751-·论~文"网·www.751com.cn/线性调频脉冲雷达的信号时宽大有较远的作用距离,但是对 A/D转化速率有较高要求;步进频率脉冲雷达则可以在不增加发射带宽的前提下通过脉冲串的相参合成来获得高的距离分辨率,所以就没有那么大的瞬时带宽。而线性调频步进雷达兼具前面两种雷达的优点,只是在距离像的拼接等操作中存在问题。 基于IFFT的毫米波步进频率高分辨率雷达回波信号处理(2):http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_66618.html

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