数字化技术在毫米波高分辨雷达中的应用研究

【摘要】： 频率步进雷达是一种频域合成一维距离高分辨雷达，它具有瞬时带宽窄，合成带宽宽，对数据采集和信号处理要求低的特点。 雷达的数字化是现代雷达的发展趋势，本论文旨在探索性地研究数字化技术在毫米波高分辨雷达中的应用。 论文对数字化技术在雷达中的应用(雷达数字化技术)发展以及雷达数字化技术研究方法进行了全面综述，指出了雷达数字化包括用数字部件代替大部分模拟部件，雷达信号波形的数字化产生、雷达波束的数字化形成、雷达信号的数字化处理等。 本论文讨论了使用DDS产生步进频率脉冲和线性调频脉冲复合波形的方法，以及线性调频脉冲频率步进雷达信号的处理方法；应用线性时不变系统理论推导了LFM频率步进雷达信号一维距离像数学表达式；在设计毫米波高分辨雷达导引头时，采用大时宽带宽积脉冲(4μs×31.25MHz)和较窄矩形子脉冲(125ns)频率步进脉冲两种波形，很好地解决了脉冲体制下远程探测与减小近程盲区的矛盾，提出了应用脉内和脉间两种调制波形的方案，兼顾对目标进行远距离和近距离高分辨探测，扩大了毫米波高分辨雷达的作用范围。采用数字直接下变频(DDC)技术，在带通采样过程中，同时完成下变频，降低了工程实现的难度。计算并优化了毫米波雷达中频信号带通采样的最佳采样频率，应用现有的集成电路技术实现对中频信号的直接采样、用一个A／D转换器在数字域完成复数正交变换，在数字域完成下变频、获得同相信号和正交相信号、完成对子脉冲的脉内压缩、完成对脉内压缩信号的第二次脉间压缩，从而获得高分辨一维距离像。提出了二步伸缩处理方法，在测距的同时，做到测速，有利于一维成像的速度补偿。 论文在理论研究的基础上，进一步研究了DDS的控制方法，用单片机对DDS芯片进行控制，产生线性调频基带脉冲(Chirp)，结合步进频率脉冲的方法，实现两种波形之间的自适应切换，给出了实验结果。提出了Costas调频编码脉冲的DDS实现方案。