线性调频连续波雷达信号处理系统分析
基于FPGA的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现
基于F P G A 的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现高㊀星(中国船舶重工集团公司第七二三研究所,江苏扬州２２５１０１)摘要:介绍了连续波雷达信号处理的现场可编程门阵列(F P G A )实现方法,分析了线性调频连续波信号处理算法,设计了一种基于F P G A 的信号处理方法,通过S i g n a l T a pⅡ仿真,证明了其有效性.关键词:现场可编程门阵列;线性调频连续波雷达;信号处理中图分类号:T N ９５７ ５１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:C N ３２Ｇ１４１３(２０１９)０１Ｇ００８３Ｇ０３D O I :１０．１６４２６/j ．c n k i ．jc d z d k ．２０１９．０１．０２０D e s i g na n d I m pl e m e n t a t i o no fL F M C W R a d a r S i g n a l P r o c e s s i n g Ba s e do nF P G A G A O X i n g(T h e ７２３I n s t i t u t e o fC S I C ,Y a n gz h o u２２５１０１,C h i n a )A b s t r a c t :T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e f i e l d p r o g r a mm a b l e g a t e a r r a y (F P G A )i m pl e m e n t a t i o nm e t h o d o f t h e l i n e a r f r e q u e n c y m o d u l a t i o nc o n t i n u o u sw a v e (L F M C W )r a d a rs i g n a l p r o c e s s i n g ,a n a l y z e s t h e a l g o r i t h mo f L F M C Wr a d a r s i g n a l p r o c e s s i n g ,d e s i g n s a s i g n a l p r o c e s s i n g m e t h o db a s e d o nF P ＧG A．I t s e f f e c t i v e n e s s a r e p r o v e d t h r o u g hS i g n a l T a pⅡs i m u l a t i o n ．K e y wo r d s :f i e l d p r o g r a mm a b l e g a t ea r r a y ;l i n e a rf r e q u e n c y m o d u l a t i o nc o n t i n u o u s w a v er a d a r ;s i g n a l p r o c e s s i n g收稿日期:２０１８０４１１０㊀引㊀言线性调频连续波(L F M C W )雷达技术由来已久,但是因为相关的理论问题,所以线性调频连续波雷达的应用一直比较有限.从２０世纪７０年代后期开始,研究学者们才开始深入地研究线性调频连续波雷达的各种关键技术,使其得到了更多更全面的认识和关注.线性调频连续波雷达的一些特性分析如下[１]:(１)由于线性调频连续波雷达发射大带宽的调制信号,从而可以得到非常高的距离分辨力;(２)传统的截获接收机很难检测到线性调频连续波雷达发射的发射信号;(３)线性调频连续波雷达发射信号的调频时宽远大于信号传输时延,而且发射机与接收机可以同时工作,所以线性调频连续波雷达在距离上没有盲区;(４)由于线性调频连续波雷达采用超大时带积信号,其持续时间在毫秒量级,相对于同样信号电平和信号带宽的脉冲信号,其具有更大的能量,所以可以得到更强的雷达检测性能;(５)基于快速傅里叶变换(F F T )的算法,能够对线性调频连续波雷达系统的差拍回波的频率信息进行分析,从而可以比较容易地得到目标的距离信息;(６)线性调频连续波雷达信号的发射能量通过大时宽来获得,因此对发射峰值功率[２]要求比较低,从而发射机工作电压要求相对较低,降低了发射机的制造难度,进一步降低了成本.同时雷达更加容易固态化,机动性好,能较好地适应复杂和恶劣的环２０１９年２月舰船电子对抗F e b ．２０１９第４２卷第１期S H I P B O A R DE L E C T R O N I CC O U N T E R M E A S U R EV o l ．４２N o ．１境,利于在工程上的实现.１㊀线性调频连续波雷达测距原理雷达发射机发射锯齿波调频信号,扫频初始频率为f ０,调制周期为T m ,调制带宽为β,调频信号在t ＝０时刻开始扫频,由图１所示发射信号的频率表示如下[３]:f T (t )＝f ０＋K (t Ｇn T m ),n T m ɤt ɤ(n ＋１)T m (１)式中:n ＝０,１,２ ;K ＝BT m,为调频斜率.图１㊀锯齿波L F M C W 信号的频率Ｇ时间曲线单个周期的线性调频连续波雷达发射信号表示如下:s r (t )＝A c o s (２πf Tt ＋θ０)＝A c o s (２πf ０t ＋πB T mt ２＋θ０),０ɤt ɤT m (２)式中:f ０为调制信号的初始频率;θ０为调制信号的初始相位;A 为调制信号的幅度.发射信号经天线发射出去遇到目标后形成目标回波信号,目标回波信号和发射机直接耦合过来的信号在接收机混频器内混频.２个信号波形相同,回波信号相对于发射信号在时间上有一个延迟τ,由图１所示回波信号的频率为:f R (t )＝f ０＋K (t －τ－n T m ),n T m ＋τɤt ɤ(n ＋１)T m ＋τ,n ＝０,１,２,(３)单个周期的回波信号可表示为:s R (t )＝s r (t －τ)＝d １A c o s (２πf ０(t －τ)＋πB T m(t －τ)２＋θ０),０ɤt ɤT m (４)式中:d １为空间传播衰减系数.回波信号与发射信号通过混频器混频再滤去高频项后,得到差拍回波信号s D (t )可表示为:s D (t )＝d １d ２A ２２c o s (２πB τT m t ＋２πf ０τ－πB T mτ２),τɤt ɤT m (５)式中:d ２为混频增益.则差拍信号的瞬时频率为:f D (t )＝BT mτ,τɤt ɤT m (６)㊀㊀目标信号的时延τ可由下式表示:τ＝２Rc(７)式中:R 为目标相对于雷达的距离;c 为光速.由式(６)和式(７),目标距离可以表示如下:R ＝c T m ２B f D ＝c２Kf D(８)㊀㊀由上式可知,在确定的调制带宽B 和调制周期T m 的情况下,目标距离R 与差拍信号的频率f D 成线形比例关系,因此只要检测到差拍回波信号的频率值即可计算出目标的距离值.２㊀基于F P G A 的线性调频连续波雷达信号处理算法㊀㊀本文根据线性调频连续波雷达的基本原理,设计了线性调频连续波雷达信号处理系统的基本流程,然后结合F P G A 处理器,进一步设计了模/数转换(A D C )㊁加窗快速傅里叶变换(F F T )运算㊁求幅度值㊁非相参积累㊁距离单元恒虚警等F P G A 信号处理模块,下面对各个线性调频连续波雷达信号处理模块的功能进行具体分析.图２㊀L F M C W 雷达差拍信号处理流程由图２所示,整个线性调频连续波雷达信号处理系统由５个子处理模块组成:(１)A D C 模块.A D C 模块完成线性调频连续波雷达差拍信号数字化的转换.(２)F F T 运算模块.F F T 运算模块是整个线性调频连续波雷达信号处理系统的重要组成部分,用于实现差拍回波信号数据由时域到频域的转换,本设计中,F F T 运算模块中的F F T 点数为８１９２,先对差拍信号数据进行汉宁加窗处理,再通过Q u a r t u s 中的具有F F T 功能的I P 核,对可用采样时４８舰船电子对抗㊀㊀㊀第４２卷㊀间内的采样单元数据进行F F T 运算.(３)求幅度值模块.求幅度值模块完成差拍信号频域幅度的求解功能.对F F T 运算后的差拍实部信号和虚部信号进行求幅度值处理.(４)非相参积累模块.非相参积累模块实现目标谱峰检测的功能.本设计中对５个重复周期的差拍回波的求幅度值模块的输出数据,根据距离单元进行数据重排,然后对同一距离单元的５个数据进行累加并求平均,最后将平均后的数据输出至距离单元恒虚警模块.(５)距离单元恒虚警模块.距离单元恒虚警模块进一步完成目标谱峰的检测,去除虚警.本设计中采用单元平均选大恒虚警率(C F A R )的方法,即在被检测单元两侧各选１６个单元,分别求这１６个单元的均值,两者选大后输出,乘以门限系数作为自适应门限值.其主要利用相邻距离方位单元相对均匀背景的相似杂波特性,通过两边相邻单元回波数据平均求取杂波的平均值选大构造检测门限,进而实现目标检测.为了避免目标本身对门限的影响,防止扩散到峰值附近单元的信号被当作杂波抑制掉,被检测单元两侧各空出一个单元,从而实现了对目标的浮动门限检测处理,能够大大降低虚警率.输出谱峰数据,用于目标距离的计算.３㊀仿真与结果分析本设计采用A l t e r a 公司S t r a t i xⅡ系列的F PG A 器件E P ２S ９０,来实现线性调频连续波雷达信号处理的设计.在A D 前灌入１MH z 的差拍信号,使用Q u a r t u s 调试工具逻辑分析仪S i g n a l T a p Ⅱ来观测F P G A 硬件实现结果,其中经过信号处理前后,运用S i g n a l T a p Ⅱ观测到的信号波形如图３所示.图３㊀L F M C W 雷达差拍信号处理结果㊀㊀S i g n a l T a p Ⅱ逻辑分析仪的观测时钟为２０MH z ,其中s e r i a l _t o p:i n s t ∣M P _I N 为信号处理主脉冲,s e r i a l _t o p :i n s t ∣R E A L _I N 为差拍信号,s e r i a l _t o p:i n s t ∣B K G _r e s u l t [１４ʒ０]为信号处理背景视频输出结果,s e r i a l _t o p:i n s t ∣B K G _v a l i d 为信号处理背景视频输出结果有效,s e r i a l _t o p:i n s t ∣V I D E O _r e s u l t [１４ʒ０]为信号处理视频输出结果,s e r i a l _t o p :i n s t ∣V I D E O _v a l i d 为信号处理输出结果有效.可以看出,信号处理输出了正确的频率信息,并符合设计要求.４㊀结束语本文对线性调频连续波雷达信号处理算法进行了研究,针对研究对象和设计目标进行了较深入的分析比较,确定了线性调频连续波雷达信号处理方案.采用A l t e r a 公司的S t r a t i x Ⅱ系列F P G A 器件E P ２S ９０,实现了线性调频连续波雷达信号处理算法,在做实时信号处理时,该设计能够优化信号处理硬件资源,同时具有较好的运算速度,符合实际应用要求,同时比较容易实现,在实际工程中的运用价值比较高.参考文献[１]㊀单慧琳．线性调频连续波雷达在目标探测中的应用研究[D ]．南京:南京信息工程大学,２００９．[２]㊀李石．L F M C W 雷达信号处理软硬件设计[D ]．西安:西安电子科技大学,２０１０．[３]㊀杨帆．L F M C W 雷达信号处理算法研究及实现[D ]．西安:西安电子科技大学,２００７．５８第１期高星:基于F P G A 的线性调频连续波雷达信号处理设计与实现。
线型调频雷达信号处理技术研究
线型调频雷达信号处理技术研究随着科技的不断发展，人们对雷达信号处理技术的研究日益深入。
其中，线型调频雷达信号处理技术成为研究热点之一，本文将对该技术进行深入探讨。
一、什么是线型调频雷达信号处理技术？线型调频雷达信号处理技术是一种通过改变发射雷达信号频率，采集反射信号，然后利用信号处理算法对信号进行处理，实现目标识别、跟踪、测距、测速等多种功能。
二、线型调频雷达信号处理技术的特点相比其他雷达信号处理技术，线型调频雷达信号处理技术具有以下特点：1. 频率变化连续线型调频雷达信号处理技术是通过改变发射信号的频率来实现对目标信号的探测。
但线性调频雷达信号处理技术中，频率变化是连续的，对信号的解调和处理算法要求极高。
2. 抗干扰能力强线型调频雷达信号对于多种干扰的抗干扰能力较强，可减少由于干扰而造成的误判。
3. 距离分辨率高线型调频雷达信号处理技术具有较高的距离分辨率，能够实现对复杂场景中多个目标同时进行准确探测和跟踪。
4. 投射波束能力强线型调频雷达信号处理技术具有较强的投射波束能力，能够实现对目标信息的高精度重构。
三、线型调频雷达信号处理技术的运用线型调频雷达信号处理技术在军事、航空、遥感、气象等领域具有广泛应用。
以军事应用为例，线型调频雷达信号处理技术可实现对敌方目标的探测、跟踪和识别，提高军方作战能力和精确度。
此外，在航空领域，线型调频雷达信号处理技术可应用于航空恶劣天气下的飞行监测与导航；在遥感领域，线型调频雷达信号处理技术可用于地面物体三维成像等方面。
四、线型调频雷达信号处理技术的发展趋势随着技术的不断发展，线型调频雷达信号处理技术也在不断发展。
未来，线型调频雷达信号处理技术的发展方向将主要体现在以下几个方面：1. 提高信号处理算法的精度与效率，进一步提升系统的性能和可靠性；2. 发展新型线型调频雷达系统，适应地面、空中、水下、空间等多种应用需求。
3. 计算机处理技术的发展使得雷达信号处理技术变得更加智能化，未来信号处理技术将趋向于自适应、自主学习、智能化等方向。
线性调频连续波雷达信号处理技术研究与硬件实现的开题报告
线性调频连续波雷达信号处理技术研究与硬件实现的开题报告一、课题研究背景雷达是一种广泛应用于军事、民用和科研领域的电子设备，其具有高精度、高速度、全天候、全天时等特点，经常被用于目标检测、跟踪和测量等任务。
而其中一种常用的雷达信号类型就是线性调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave Radar，LFMCW Radar）信号。
LFMCW雷达以连续波形式发射一种呈线性频率调制的信号，并通过接收到的回波信号与发送的信号的相位差来计算目标与雷达之间的距离。
因此，LFMCW雷达在成像、避障、跟踪等方面有着广泛的应用前景。
二、研究目的和意义本课题的研究目的是探究LFMCW雷达信号处理技术，包括信号调制、信号解调、距离测量和速度测量等方面，为进一步提高LFMCW雷达的性能提供技术支持。
具体研究内容包括以下几个方面：（1）LFMCW雷达信号的特点及其发射和接收过程的分析和建模；（2）LFMCW雷达中涉及的DSP/ FPGA芯片的选型与硬件设计；（3）LFMCW雷达信号处理算法的设计与实现，包括快速傅里叶变换（FFT）、信号滤波、距离测量和速度测量等。
通过对LFMCW雷达信号处理技术的深入研究，可以进一步提高雷达系统的性能，推动雷达技术的发展。
同时，还可以为设计和实现高性能、低成本雷达系统提供技术支持，并在国防和民用领域提供实用的应用方案。
三、研究方法和技术路线本课题采用文献资料法、仿真模拟法和实验研究法相结合的方法，对LFMCW雷达信号处理技术进行研究和实践。
具体的技术路线如下：（1）了解LFMCW雷达的原理和基本特性，掌握其信号处理流程和算法；（2）选取合适的DSP/FPGA芯片，并完成相应的硬件设计；（3）通过数学模型和仿真模拟进行算法优化和参数调试，包括FFT 算法、滤波算法、距离测量算法和速度测量算法等；（4）搭建LFMCW雷达实验平台，进行数据采集和实验验证，测试研究结果的准确性和可靠性；（5）进行性能分析和实用化应用探讨，为进一步在实际工程中应用提供技术支持。
雷达信号分析(第5章)线性调频脉冲信号分析
1 d td = 2p df
æ p 2ö f ÷ ç f ÷ =ç ÷ ç ÷ K èK ø
线性调频脉冲信号的近似匹配滤波器特性
( f )
B / 2
B/ 2
td
f
T
B
f
H ( f )
td
f1
f2
f3
f4
f5
f6
0
f1 f 2 f 3 f 4 f 5 f 6
f
t
二、近似匹配滤波器的输出
输入信号的复包络为 ： 近似匹配滤波器输出为：
t sin[pB t(1 - )] T pB t
10 8 6 4
BT 10
2 0
2
4
6
8 10
B归一化为1
压缩比：
D=
BT 50
2T T = = BT 1 1 2 B B
20 15 10 5
0
5
10
15
20
距离旁瓣：来因、影响
2、 t = 0
c(0, x ) = T sin(pxT ) pxT
B
A
C
Aቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C
T
B
T
VA
VB
VC VA VB
VC
3、存在距离旁瓣 MSR=-13.2dB 旁瓣的坏处：
0
C
A B
掩盖小目标（广义分辨） 减小了系统动态范围
5.6 线性调频脉冲信号的处理
一、近似匹配滤波器的实现
BT > 30 时:
m (f ) = 1 æf ö ç ÷ ÷e rect ç ÷ ç èB ÷ ø K
24GHz调频连续波雷达信号处理技术应用
24GHz调频连续波雷达信号处理技术应用摘要：本文详细探讨了该技术在不同领域的应用，包括距离测量和目标检测、速度测量和运动分析、物体识别和分类，以及呼吸和心率监测。
关键词：24GHz调频连续波雷达；无线传感技术；信号处理技术1 24GHz调频连续波雷达信号处理技术概述24GHz调频连续波雷达是一种常用的无线传感技术，通过调频连续波原理实现对目标物体的探测和测量。
在24GHz调频连续波雷达系统中，信号处理是至关重要的一步，用于提取目标信息并实现距离测量、速度测量、目标检测和跟踪等功能。
以下是24GHz调频连续波雷达信号处理技术的概述：（1）数据采集与预处理接收原始信号：使用接收天线接收目标反射回来的信号，并将其转换为电信号。
信号预处理：对接收到的信号进行滤波、放大和采样等预处理步骤，以优化信号质量。
（2）时域信号处理距离测量：利用时延测量技术，计算目标物体与雷达之间的距离。
常用的方法包括时差测量和相关分析等。
目标检测和跟踪：通过分析信号强度的变化，检测和跟踪目标物体。
常用的方法包括门限检测、运动检测和滤波技术等。
（3）频域信号处理快速傅里叶变换（FFT）：将时域信号转换为频域信号，用于频谱分析和频率成分的提取。
目标参数估计：通过分析频域信号的特征，估计目标物体的速度、角度、尺寸等参数。
常用的方法包括多普勒频移测量和高阶谱分析等。
（4）目标信号处理目标分离和提取：通过信号处理技术将目标信号从背景杂波中分离出来，以便进行后续分析和识别。
目标识别和分类：通过分析目标的特征和模式，将目标物体进行识别和分类。
常用的方法包括模式识别、机器学习和人工智能等。
（5）数据分析和可视化数据分析：对处理后的数据进行统计分析、特征提取和模式识别等，以获取更多的目标信息。
结果可视化：将处理和分析得到的结果进行可视化展示，如雷达图、距离－速度图等，以便用户直观地理解和使用。
2 24GHz调频连续波雷达信号处理技术的应用领域2.1 距离测量和目标检测距离测量和目标定位：24GHz调频连续波雷达可以用于精确测量目标与雷达之间的距离。
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析
线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析【摘要】本文主要探讨了线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析。
首先介绍了线性调频脉冲压缩技术的基本概念，然后详细分析了其在雷达系统中的应用场景和原理。
接着对线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的优势进行了深入分析，包括分辨率提高、抗干扰能力强等方面。
最后通过案例分析，展示了线性调频脉冲压缩技术在实际雷达系统中的应用效果。
结论部分总结了本文研究的成果，并对未来的研究方向进行了展望。
通过本文的研究，可以更加全面地了解线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的重要作用，为雷达系统的应用和研究提供了有益的借鉴。
【关键词】线性调频脉冲压缩技术、雷达系统、应用分析、优势、原理分析、案例分析、结论、展望1. 引言1.1 引言：线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用分析雷达技术作为现代军事和民用领域中必不可少的一种探测手段，其性能的提升对于数据的准确性和处理效率起着至关重要的作用。
线性调频脉冲压缩技术作为雷达系统中常用的信号处理方法之一，具有压缩脉冲频带宽度、提高距离分辨率和抑制干扰的优势，因此在雷达系统中得到广泛应用。
本文将从线性调频脉冲压缩技术的概述、雷达系统中的应用场景、原理分析、优势分析以及案例分析等方面展开探讨。
首先介绍线性调频脉冲压缩技术的基本概念和发展历程，然后探讨该技术在不同雷达系统中的具体应用场景及优势。
接着对线性调频脉冲压缩技术的原理进行深入分析，揭示其在信号处理过程中的作用机制。
随后，分析该技术在雷达系统中相对于传统方法的优势所在，说明其在实际应用中的重要性。
通过案例分析展示线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的实际效果和应用价值。
通过本文的分析，可以更好地了解线性调频脉冲压缩技术在雷达系统中的应用特点，为雷达技术的进一步发展提供参考和借鉴。
2. 正文2.1 线性调频脉冲压缩技术概述线性调频脉冲压缩技术是一种常见的雷达信号处理技术，通过在发射信号中施加线性调频脉冲，然后在接收端对接收到的信号进行相关运算，可以提高雷达系统的分辨率和目标检测能力。
连续波雷达及信号处理技术探讨
连续波雷达及信号处理技术探讨摘要随着社会的进步和科学技术的发展，雷达的信号处理技术也在不断更新升级。
近年来连续波雷达的使用在不断增多，因其自身具有发射功率小、隐蔽性强以及抗反辐射导弹等特点，被广泛应用于各种军事以及民用雷达之中。
本文就针对连续波雷达进行概述，然后针对其信号处理方面的技术进行探讨，希望能给有关人士以借鉴。
关键词连续波；雷达信号；处理技术前言在我们现阶段所有雷达的使用中，主要以连续波和脉冲多普雷体制的雷达数量最多。
连续波雷达具有十分明显的特点，发射功率小，抗干扰能力强以及抗反辐射导弹能力强，有了这些特点，就会使得连续波雷达不仅具有很大的作用距离，而且信号不容易被截获和干扰。
不仅如此，连续波雷达还具有体积小、重量轻以及高机动性灯优势，明显的增强雷达的使用范围，也能够更好地适应各种不良环境。
就现阶段而言，连续波雷达一般是用于直升机载预警、地面战场侦察以及炮瞄装备上，当然，民用方面的应用也很广泛，这里就不一一赘述了。
1 连续波雷达的定义和特点所谓连续波雷达，顾名思义，就是可以对电磁波进行连续发射，然后根据信号发射形式的差异其分为两大类，分别是非调质单频与调频这两种。
连续波雷达出现的非常早，早在1924年，英国就可是对连续波调频测距等方面进行细致的分析，然后对相关的电离层进行观测。
但是在应用方面，连续波雷达最早被用于二战中，当时主要承担着飞机侦察以及对面观测这两方面的任务。
但是在当时大规模使用后，发现雷达经常会出现手法隔离的情况，导致工作效果很不理想，然后又通过大量的研究，最终通过收发开关的出现解决了这个问题。
随着科技不断发展，现在已经可以仅通过一天线就可以实现对信号的接收和发送，并且具有好的效果。
在连续波雷达的整个使用过程中，不需要高压的输入，也不需要点火，整个过程是通过多元化的方式进行信号的调制，大大增强了信号的稳定性以及雷达的信号处理能力。
因此，在相同条件下，连续波雷达无疑受到更多的青睐，在世界上都得到了广泛的应用。
调频连续波
三、信号采集与处理单元关键技术研究Equation Section 33.1 太赫兹频段线形调频连续波雷达系统及工作原理3.1.1 LFMCW雷达的基本特点调频连续波(FMCW)雷达一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。
雷达调频可以采用多种方式，线性和正弦调制在过去都已经得到广泛的运用。
其中线性调频是最多样化的，在采用FFT处理时它也是最适合于在大的范围内得到距离信息的。
鉴于此原因，有关调频连续波的焦点问题基本上都集中在LFMCW雷达上。
线性调频连续波（LFMCW）雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用，近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。
主要优点可归结为以下三方面：LFMCW最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现；要从LFMCW系统中提取出距离信息，必须对频率信息进行处理,而现在这一步可以通过基于FFT的处理器来完成；LFMCW的信号很难用传统的截获雷达检测到。
除了上述优点外，LFMCW雷达也存在一些缺点。
主要表现在两个方面：作用距离有限：LFMCW雷达发射机和接收机是同时工作的，作用距离增大时，发射机泄漏到接收机的功率也增加；距离-速度耦合问题：LFMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号，根据雷达信号模糊函数理论，它必然存在距离与速度的耦合问题，这不仅导致系统的实际分辨能力下降，而且会引起运动目标测距误差。
3.1.2 太赫兹频段LFMCW雷达系统根据目前国内的元器件水平和技术条件，在能够满足太赫兹波探测系统技术指标的前提下，本系统工作频率为220GHz，采用宽带线性调频探测体制方案，依靠天线测量目标的散射特性获取目标信息和距离信息。
线性调频连续波雷达具有低截获特性，在距离速度模糊方面与普通的脉冲雷达相比具有较大优势。
对于调频体制，利用在时间上改变发射信号的频率并与接收信号频率进行混频处理不仅能测定目标距离，而且能够精确测量目标径向速度，所以线性调频探测系统实现了太赫兹频段雷达的主动探测功能。
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独创性（或创新性）声明
本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成功。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其 它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所作的 任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
连续波雷达接收机的带宽窄于脉冲雷达接收机。因此，它有利于抗杂波，并在 电磁干扰环境下具有更好的下视和抗干扰能力，特别是只是实现测速时，连续波 雷达显得更为优越。测距时也不存在脉冲雷达的距离遮挡现象。
连续波雷达比脉冲雷达的反隐身、抗背景杂波和抗干扰能力更好： 第一：发射机功率较低，有利于反侦察。例如，连续波雷达采用调频或者随机 码调相，使对方的侦察接收机无法利用快速傅里叶变换跟踪雷达的瞬时频率，对
本文还分析了线性调频连续波多周期回波特性，对其动目标在频域的关系进 行了研究，通过这些分析提出了使用 2 维 FFT 算法进行线性调频连续波雷达固定 杂波抑制的方法，并给出了计算机仿真结果。还分析了调频宽度（W）和调频线 性度（L）对系统相关参数的重要性以及调频斜率误差对系统的影响。最后利用动 目标和静目标回波信号与发射信号的差拍信号在频域上的不同特点，实现了 LFM-CW 雷达的 MTI，也揭示了 LFM-CW 雷达的 MTI 的实现方法。
2Байду номын сангаас
调频连续波雷达信号处理系统分析
方要想干扰伪随机或者随机二相码连续波雷达很困难的。因此连续波雷达很容易 实现低截获概率。
第二：连续波雷达接收机的带宽较窄，在杂波背景下具有良好的检测能力。 第三：从雷达距离方程来看，增大发射功率和收发天线的增益，减少接收机噪 声系数和微波损耗，有可能检测出较小的隐身目标，使雷达探测或者跟踪距离满 足战术技术要求。连续波雷达和脉冲雷达相比，其唯一的障碍是连续波雷达的收 发隔离。 从雷达诞生到今天的六十多年里，雷达都主要应用于军事领域，因此特别注 意雷达在远距离发现目标的能力，以便尽早发现敌方入侵飞行器。在这种情况下， 除了要求雷达接收机有足够高的灵敏度外，特别要求雷达有足够的发射功率，为 了避免极高的发射功率泄漏到高度灵敏的接收机中，造成目标检测困难甚至造成 接收机损坏，必须在发射机工作期间关闭接收机，因此造成了在发射机工作期间 雷达无法检测目标，形成雷达近距离盲区。为了使雷达作用范围能够覆盖感兴趣 的距离区段和保证距离分辨力，就必须使发射信号的时间宽度远远小于雷达作用 距离所对应的回波时延，所以发射信号可以看成一个射频“脉冲”信号。因此，这种 体制的雷达被称为脉冲雷达。
In the paper, we also discuss the characteristics of multi-cycle beat signal, research the relation of moving target in frequency domain and present the algorithm based on 2-FFT to restrain the fixing clutter. The computer simulation results are given in the paper. And we analyse frequency modulation width (W ) and frequency modulation linear degree(L) for importance of system relevant parameter and frequency modulation slope error influence in the system. At last we make use of move target and state target echo waves signal and transmit signal the different characteristics of the beat signal in frequency, having been realized MTI of LFM-CW radar, and also expolsed the implementation method of MTI of LFM-CW radar.
近年来由于超大规模集成电路和阵列处理技术促进了数字信号处理器的迅速 发展，可利用微型数字信号处理器实现FFT来代替模拟窄带滤波器组结构，从而大 大减小了线性调频连续波雷达的设备量；同时，固态微波和毫米波器件的发展使
Depending on above analysis, we develop the realizing of the real-time signal processing system of single soldier’s microwave radar, the author introduces the algorithm.
在以上分析的基础上，提出一个单兵雷达的具体实施方案，本文作者主要讨 论了整个系统的方案的设计与实现，并给出相关算法。
关键词： 线性调频连续波雷达 差拍信号 距离－速度耦合 频域配对 动目标显示
Abstractor
This thesis discusses the realizing of the real-time signal processing system of single soldier’s microwave radar, and reveals the basic relations between the system parameters, and concludes the peculiarities of LFM-CW radar. The analysis also indicates the characteristic of the beat signal of LFM-CW radar. Attentions are also paid to the LFM-CW signal’s ambiguity function, range and velocity resolution, and the range-velocity coupling problem is pointed out emphatically.We can find that the range error caused by Doppler frequency can not be eliminated in singleness FM slope, but it is changed by the different FM slope. Based on this, a new method-partner method in frequency domain has been introduced which can decoupled the range and velocity. In the paper, we give the algorithm and computer simulation result.
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第一章 绪 论
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第一章 绪 论
1.1 研究背景和意义和研究概况及发展动态
1.1.1 历史概况
雷达的英文名字是 Radar(Radio Detection Ranging)，其含义是指用无线电对目 标进行探测和测距。雷达的基本任务有两个：一是发现目标的存在，二是测量目 标的相关参数，前者称为雷达检测，后者成为雷达参数提取或者是雷达参数姑值。 随着现代雷达技术的发展，雷达的任务不仅仅是测量目标的距离、方位和仰角， 而且包含测量目标的速度，以及从目标回波中获取更多相关信息。作为探测目标 和获取信息的手段和工具，雷达系统具有探测距离远、可全天候工作以及快速搜 索和精确跟踪目标等优点，无论军用还是民用，都占据着重要位置。
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连续波(Continuous Wave: CW)雷达是指发射连续波信号，主要用来测量目标的 速度。如需要同时测量目标的距离，则需要对发射信号进行调制，例如对连续波 的正弦波信号进行周期性的频率调制。而脉冲雷达发射的波形是矩形脉冲，按一 定的或者交错的重复周期工作。
现代脉冲雷达技术已经相当成熟了，但是从原理上来讲同时解决距离和速度测 量的模糊问题是不可能的，这就需要采用多重复脉冲频率（PRF）的方法来解决距 离和速度模糊，因而不仅使系统的数据传输率下降，而且不利于信噪比（SNR） 的提高。而连续波雷达，例如用伪码或者随机码 0～π 调相的连续波雷达，则可以 很好地解决脉冲雷达盲区的问题，且有良好的速度和距离分辨率。同时在近程雷 达系统或者次级雷达中，连续波雷达和脉冲雷达相比具有独特的优点：特别是随 着当今世界微波固态器件的发展，利用连续波雷达能使雷达更为简单，其原因在 于连续波雷达的发射机无需甚高压，不会产生高压打火，并且调制信号可以多样 化，这在相同体积和重量下有利于发射机的提高。这样，连续波雷达可以做到体 积小、重量轻、发射机容易实现而且馈线损耗也较低。
西安电子科技大学 硕士学位论文