面向雷达通信一体化的MFSK-FMCW信号处理技术

随着各种智能化系统的飞速发展，车载雷达通信一体化应用也在智能交通领域占据重要地位。本文设计了一种MFSK与FMCW相结合的雷达通信共用波形，能兼容目前市场主流的FMCW雷达，并将FMCW信号作为MFSK信号的载波，在不影响雷达基本功能的前提下实现通信。在一个雷达CPI内，用MFSK调制通信信号会改变共用信号的相位，不同符号之间将出现相位跳变的情况，使雷达的相干积累不能保持在同一频点处，从而导致测速不准确。本文采用多普勒尺度变换与相位补偿相结合的方式，对一体化回波信号进行处理，保证了多普勒能在同一频点处积累，并给出了仿真结果与相关问题的分析。     

FMCW SAR相位梯度自聚焦算法研究

调频连续波合成孔径雷达(FMCW SAR)是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点.在SAR成像中,相位误差是成像质量下降的主要原因.针对FMCW SAR的特点,分析了二阶相位误差对成像质量的影响,然后以二阶相位误差为例建立了存在相位误差的FMCW SAR信号模型,研究了适合于FMCW SAR的相位梯度自聚焦算法,仿真结果表明该算法能够校正相位误差的影响,提高了成像精度.     

相位噪声对多天线QAM性能影响分析

正交幅度调制系统(QAM)对载波的相位噪声非常敏感,多天线技术的使用可以提高通信系统的性能。对QAM系统在当今通信系统中的应用及相位噪声对QAM系统性能影响进行介绍,对多天线QAM系统受相位噪声影响进行了理论分析及仿真验证,并给出了闭式误差向量幅度(EVM)表达式。给出的理论公式及仿真结果对多天线QAM系统相位噪声指标的确定及系统性能分析具有参考意义。     

一种新型FMCW雷达射频对消方法

随着平台一体化及雷达系统微型化的发展,调频连续波(FMCW)雷达发射至接收的信号泄漏更为严重,信号泄漏已成为制约FMCW雷达系统性能的关键因素。为解决这一问题,提出了一种新型的射频对消方法以提高FMCW雷达的收发隔离度,利用FMCW雷达泄漏信号与回波信号在频域可分离特点,采用数字锁相环技术产生主动对消矢量信号,在给定FMCW雷达泄漏信号初值的条件下仿真分析对消比与相位误差、幅度误差的关系,建立了特定条件下的具有自适应功能的射频对消方案,并设计了验证电路以验证方案的可行性。验证结果表明该方法在1 GHz带宽内实现了优于25 dB 的对消比,且该对消电路具有低功耗、结构简单等优势。     

基于相位噪声分析的交通信息采集雷达设计

为了满足智能交通领域(ITS)信息采集需要,该文设计了一种K波段双模式交通信息采集雷达,其两个工作模式为调频连续波(FMCW)和单频连续波(CW)模式。由于对压控振荡器(VCO)直接作为CW测速雷达的振荡源的研究较少,所以该文对在单频连续波(CW)模式下VCO的相位噪声以及雷达作用距离对测速误差的影响进行分析。此外该文还通过测速对比实验,得出在短距离应用条件下,虽然以MMIC VCO为振荡源的双模雷达的测速精度不如以低相位噪声锁相环振荡器(PLL)为振荡源的单一CW雷达,但两者相差很小。通过分析和实验可以得出,相位噪声对速度误差的影响会随着作用距离的缩短而减小。该双模雷达工作在CW模式并进行短距离测速时,能满足一般民用交通雷达测速精度的要求。     

谐振式微光学陀螺中相位调制非线性研究

通过在相位调制器上施加线性变化的调制信号来实现对光波频率的方波调制是目前谐振式微光学陀螺(RMOG)中普遍采用的调制方法。而实现理想的方波频率调制要求完全线性的调制波形,极大地增加了系统实现难度。研究了调制曲线非线性对谐振腔输出的影响,仿真计算了具有二阶和三阶非线性误差的调制曲线引起的谐振曲线偏移和畸变。分析了解调输出误差与调制曲线非线性度的关系。通过搭建RMOG实验系统,测试了实际产生三角波调制信号的高阶非线性系数以及陀螺输出的标度因数。实验验证了理论分析计算方法的正确性以及采用模拟三角波产生方法改善微光学陀螺中相位调制非线性的可行性。     

雷达波谱仪信号仿真及海面各向异性的修正

为研究星载真实孔径雷达波谱仪信号预处理及海浪谱反演方法,该文建立了雷达波谱仪信号仿真模型,阐述了海浪调制谱和方向谱的信号仿真流程。对不同海浪谱模型,不同海况条件下的海面进行仿真,结果表明反演得到的调制谱与参考调制谱具有良好的一致性。同时,海面各向异性对海浪方向谱的反演存在影响,进而提出了通过拟合不同方位向雷达后向散射系数随入射角的变化曲线的方法。利用归一化调制系数的方位向变化规律修正海面各向异性对海浪方向谱反演的影响。仿真结果表明,在噪声条件和无噪条件下,经过调制系数修正后,反演方向谱与参考方向谱的误差明显减小。尤其是在风浪和涌浪同时存在且方向互相垂直的海况条件下,方向谱积分能量误差由20%下降到2%以下。     

基于频率调制连续波的干涉型光纤声传感器信号检测技术

针对光纤干涉仪存在的相位衰落问题,讨论了基于正弦波形的频率调制连续波(FMCW)和锯齿波FMCW两种干涉型光纤声传感器的信号检测原理,并给出了数字化信号解调方案。采用7.5 m臂差的光纤声传感器和具备调频功能的半导体激光器,对10 kHz正弦波FMCW和锯齿波FMCW两种调频方式进行了信号解调实验对比。解调结果表明,两种调制解调方案均能稳定检测出加在声传感器上的模拟声信号,消除了光纤干涉仪的相位衰落。但在实际工程应用中,与正弦波FMCW检测方案相比,锯齿波FMCW方案无需检测混频信号的初始相位,检测灵敏度高且稳定,算法实现更为简单,而且使用不同臂差的光纤传感器可实现传感器的频分复用。     

基于调频连续波的双基逆合成孔径雷达研究

在双基地雷达模型的基础上,研究了应用调频连续波(FMCW)雷达进行双基逆合成孔径雷达(ISAR)成像的具体问题。首先对双基体制下FMCW雷达的回波信号进行详细分析,从回波信号相位中提取出采用FMCW信号所特有的距离快时间和方位慢时间耦合项,分析该耦合项在距离多普勒域的形式及其对目标一维距离像的影响,并采用相应的补偿算法进行补偿。仿真结果表明:所述补偿算法能有效改善采用FMCW信号导致的散焦现象,获得聚焦良好的目标成像图。     

FMCW反射计检测距离影响因素分析

频率调制连续波（FMCW）反射计以其高动态范围和窄的空间分辨率优势,在光网络检测、集成光路诊断和光纤传感等领域有着广泛的应用前景。在介绍FMCW反射计基本原理的基础上,分析了光源扫描重复频率、光源功率与FMCW反射计检测距离之间的关系,并探讨了光源相干长度和相位噪声对检测距离的影响。理论分析表明,当待测光纤的长度接近光源的相干长度时,中频信号和相位噪声之间的信噪比会急剧下降,所以FMCW反射计要使用高相干性的光源和一定的相位噪声补偿方法才能应用于长距离的光纤检测。     

An efficient method for nonlinear distortion calculation of the AM and PM noise spectra of FMCW radar transmitters

The demand for autonomous cruise control and collision warning/avoidance systems has increased in recent years. Many systems based on frequency-modulated continuous-wave (FMCW) radar have emerged and are still in development. Due to the high complexity of such systems, the accurate evaluation of the noise spectra in the transmitter chain driven by complex modulated signals is today a severe drawback due to the limitation of simulation tools. In this paper, a method is proposed to compute easily with any commercially available nonlinear simulator, the amplitude and phase modulated signal distortion introduced by the nonlinearities of the transmitter on an FMCW signal. First, the amplitude modulation (AM) and phase modulation (PM) noise spectra of the driving FMCW signal is derived from the knowledge of the continuous wave (CW) AM and PM noise spectra of the voltage-controlled oscillator (VCO), and the modulating saw-tooth signal applied. Using the narrow band envelope concept and a first-order expansion of the nonlinear transfer function of the transmitter, the transfer of the AM and PM noise spectra of the driving FMCW signal through the nonlinear transmitter chain and the resulting output distortion are then computed. This novel approach allows to compute with reduced computation time and very good accuracy the AM/AM, AM/PM, PM/PM, and PM/AM conversion terms in any nonlinear system driven by CW or FMCW signals. This new method has been applied to the characterization of a whole car radar transmitter operating at 77 GHz driven by an FMCW signal issuing from a VCO. A successful comparison between measured and simulated PM-to-AM conversion coefficients of this transmitter is shown, validating the proposed method.     

一种采用变周期调频连续波雷达的多目标识别方法

本文首先从理论上分析了传统的线性调频连续波(FMCW)雷达在进行多目标识别中的局限性,提出了一种采用变周期的线性调频波形作为发射波形的新方法,从而解决了多目标识别中的虚假目标的问题.计算机模拟证明了理论分析的正确性和新方法的可行性.最后,针对这种体制雷达探测系统的新特点,提出了一种适用于该系统的容差函数.     

FMCW测距雷达数字信号处理器设计仿真

提出了一种调频连续波(FMCW)测距雷达信号处理器的数字实现方案，它将快速傅立叶变换(FFT)和现场可编程门阵列(FPGA)技术相结合，可实现FMCW雷达低成本、高精度的测距功能。仿真和测试结果表明该方案可用单芯片完成数字信号处理器的硬件设计，可在一些小型。FMCW测距雷达上应用。     

LFMCW SAR非线性校正成像方法研究

线性调频连续波合成孔径雷达（LFMCW SAR）是一种新近提出来的成像雷达体制,它结合调频连续波与合成孔径成像技术,具有体积小、重量轻、成本低、分辨率高等一系列优点。然而,由于受系统的影响,调频信号的频率和时间并不完全满足线性关系。在详细分析了LFMCW的调频非线性对距离分辨率及FMCW SAR成像质量的影响之后,提出使用分段线性拟合的方法估计调频信号的非线性,并提出了非线性的校正方法,研究了存在非线性时的FMCW SAR成像算法,并给出了仿真结果,验证了该方法的有效性。     

对调频连续波SAR部分接收式噪声调制干扰

调频连续波合成孔径雷达（FMCW SAR）作为成像雷达小型化产物,其结构简单、成像分辨率高、系统隐蔽性强,需要对其进行快速有效的干扰。本文提出了一种对FMCW SAR部分接收式噪声调制干扰方法,将信号时域与噪声频域进行乘积调制,能够生成范围可控的灵巧压制区。同时截获信号采用部分接收的方式处理,并将部分接收信号通过多次移频补偿与首尾衔接以模拟完整周期截获信号,避免了对FMCW大时宽带宽信号采样时带来的数据庞大问题,降低信号带宽、减小采样数据与调制运算量。另外,部分接收使得干扰出现旁瓣扩散现象,将会分散主要压制区的部分能量。本文方法通过仿真验证了可行性,其能够降低算法复杂度与硬件压力,并通过改变噪声模板时宽实现对压制区范围的灵巧控制,故具有工程可行性。      

一种面向液压储能器的122 GHz FMCW 测距雷达

针对液压储能器活塞位移测量过程中存在的高温、高压、油污等影响问题,提出了基于122 GHz FMCW 测距雷达的活塞位移测量方案。在分析雷达系统结构和工作原理的基础上,分别对调制信号单元、T/ R 收发单元、调理单元和ARM 实时处理单元进行了详细设计,一方面采用集成设计思路缩小了系统体积,满足了液压储能器内安装测试需求,另一方面通过设计聚焦透镜,提高了122 GHz 毫米波在液压储能器内部的穿透能力。实验结果表明,在2 m 液压储能器活塞测试中,122 GHz FMCW 测距雷达能够耐压30 MPa,测距误差不超过2 cm。     

A novel approach to fractional-N PLLs generating ultra-fast low-noise chirps for FMCW radar

This paper presents a novel approach to generate ultra-fast chirps for frequency-modulated continuous wave (FMCW) radar systems. A symmetric triangular frequency chirp is analyzed. A very large loop bandwidth could minimize the PLL settling time, but would result in a high phase noise and in large spurs. This work minimizes the settling times without using an excessive loop bandwidth. Rather, the initial condition of the dynamic phase error after the turn-around points (TAPs) is minimized by switching the reference phase in conjunction with one of the two methods: Firstly, a well-defined offset current is added to the charge pump output current, and its sign is switched at the TAPs. Secondly, a binary weighted loop filter capacitor array is used in the loop filter, and the total capacitance is adapted to the slope of the frequency sweep. While the first method lends itself to a fully integrated PLL design including the loop filter, the second method achieves a lower in-band phase noise.     

W频段机场异物探测雷达收发前端

主要介绍了一种用于机场异物探测雷达的W频段调频连续波( FMCW)收发前端的研究工作。基于波导T形接头的等效计算公式,对W频段波导合成电路进行了集中参数的电路建模,通过优化设计波导合成电路的参数,提高了波导合成电路的容差特性,解决了W频段波导功率合成电路加工精度要求高的问题,实现了W频段4路功率合成;采用低损耗的石英基材设计开发了微带薄膜滤波器技术,实现了W频段FMCW雷达接收前端的一体化集成设计;通过对低噪声放大器芯片键和金丝的匹配设计,实现了W频段收发前端的低噪声接收。最终实现的W频段FMCW收发前端的发射功率优于360 mW,接收机噪声系数优于5 dB。研制的收发前端为W频段FMCW雷达提供了一种有效的射频前端的解决方案。     

W频段机场异物探测雷达收发前端

主要介绍了一种用于机场异物探测雷达的W频段调频连续波（FMCW）收发前端的研究工作。基于波导T形接头的等效计算公式,对W频段波导合成电路进行了集中参数的电路建模,通过优化设计波导合成电路的参数,提高了波导合成电路的容差特性,解决了W频段波导功率合成电路加工精度要求高的问题,实现了W频段4路功率合成;采用低损耗的石英基材设计开发了微带薄膜滤波器技术,实现了W频段FMCW雷达接收前端的一体化集成设计;通过对低噪声放大器芯片键和金丝的匹配设计,实现了W频段收发前端的低噪声接收。最终实现的W频段FMCW收发前端的发射功率优于360 mW,接收机噪声系数优于5 dB。研制的收发前端为W频段FMCW雷达提供了一种有效的射频前端的解决方案。     

FMCW雷达系统及其前端数据采集模块设计

(FMCW)调频连续波雷达在汽车防撞系统中得到了广泛的应用。文中对近年来国内外汽车防撞系统的发展做了阐述和比较,以FMCW毫米波雷达作为系统前端,对防撞系统的原理、结构、信号的前置放大和模数转换等关键数据采集模块进行了介绍与设计。