第3章连续波雷达
连续波雷达的应用
目标距离。通常采用的调制信号为三角波或锯齿波。发射信号与回波信号的形状相同，只是
在时间上有一个时间延迟△ｔ，△ｔ与目标距离Ｒ的关系可以表示为：
△仁２Ｒ／ｃ
（２）
其中Ｃ为光速。发射信号与反射信号的频率差即为混频输出后的中频信号频率ＩＦ。
，
＾
卵■
１Ｆ
（ｂ） Ｏ
：２００５‘全国微渡毫米波会议论文集
Ｉ¨卜幽（ａ）（ｂ）可咀根据简单的几何关系得到表达式
【４］Ｐｏｌｌｍａｎｎ，Ｈ；Ｅｎｇｅｌｍａｎｎ，Ｒ。；Ｆｒｅｙ，Ｗ．；Ｂｏｓｃｈ，Ｂ．Ｇ， “Ｌｏａｄ Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ ｏｆ
Ｇｕｎｎ—Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｌ－Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ” ＭＴＴ Ｎｏｖ １９７０
［５］Ｏｕｐｔａ，ｍ．一Ｓ：Ｌｏｍａｘ，Ｒ，５．：Ｈａｄｄａｄ，Ｇ．Ｉ．．“Ｎｏｉｓｅ Ｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｕｓ ｉｎ Ｓｅｌｆ－Ｍｉｘｉｎｇ ＩＭＰＡＴＴ－Ｄｉｏｄｅ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒｓ ｆｏｒ Ｓｈｏｒｔ－Ｒａｎｇｅ Ｄｏｐｐｌｅｒ ＲＡＤＡＲ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ＭＴＴ Ｊａｎ １９７４
采用单片机构建实时闭环线性校正系统对vco进行线性度的闭环校正可以达到很高的精度线性度可以达到o003o0114结构相对复采用lfmcw雷达机制的实现方式可以分为直接对vco的输出进行线性调制15和对较低频率的vo进行线性调制后与一个较高频率的信号混频后作为发射信号的方式16
２００５’全国微波毫米波会议论文集
ＬＦＭＣＷ雷达的＿＿｜：＝作原理和实际应用
１：工作原理
简单的连续波雷达不能够测最距离，对连续波进行调制可以实现这一目的。采用最』１泛
的技术是对载波进行频率调制。
ＬＦＭＣＷ雷达的发射信号在每个调频周期内是线性变化，调频周期远远大于最大作用距
连续波雷达测速测距原理（最终版）
连续波雷达测速测距原理（最终版）第一篇：连续波雷达测速测距原理（最终版）连续波雷达测速测距原理一．设计要求1、当测速精度达到0.1m/s，根据芯片指标和设计要求请设计三角调频波的调制周期和信号采样率；2、若调频信号带宽为50MHz，载频24GHz，三个目标距离分别为300,306,315(m)，速度分别为20,40，-35（m/s)，请用matlab对算法进行仿真。
二．实验原理和内容 1.多普勒测速原理xa(t)A/Dx(n)FFT谱分析P(k)峰值搜索fd图2.1 频域测速原理f∆dmax=max|fm-fd|=fs/2N∆v=λ∆fdmax/2=λfs/4N=λ/4T rmax依据芯片参数，发射频率为24GHz，由上式可以得出，当测速精度达到0.1m/s时，三角调频波的调制周期可以计算得，T=0.0325s 信号的采样率，根据发射频率及采样定理可设fs=96GHz。
2．连续波雷达测距基本原理设天线发射的连续波信号为：① 则接收的信号为：②xTf0(t)=cos(2πf0t+ϕ0)R(t)=R0-vrtf0xR(t)=cos[2πf0(t-tr)+ϕ0]若目标距离与时间关系为：③ 则延迟时间应满足以下关系:④将④代入②中得到f0R2tr=(R0-vrt)c-vr2x(t)=cos{2πf0[t-(R0-vrt)]+ϕ0}c-vr2R0=c os[2π(f0+fd0)t-2πf0+ϕ0]cfd02vr=f0c 其中根据上图可以得到，当得到∆t，便可以实现测距，要想得到∆t，就必须测得fd。
已知三个目标距离分别为300,306,315(m)，速度分别为20,40，-35（m/s)，则可以通过:③分别计算出向三个目标发出去信号，由目标反射回来的信号相对发射信号的延迟时间。
R(t)=R0-vrt2④ tr=(R0-vrt)c-vr再根据调频信号带宽50MHz和载频24GHz，就可以得到信号。
代码：（还有问题，没有改好）functiony=tri_wave(starting_value,ending_value,sub_interval,num_of _cycles)temp1=starting_value:sub_interval:ending_value;temp2=en ding_value:-1*sub_interval:starting_value;temp3=zeros(1,length(temp1)*2-1);temp3(1,1:length(temp1))=temp1;temp3(1,length(temp1)+1:l ength(temp3))=temp2(1,2:length(temp2));temp4=temp3;fori=1:1:num_of_cycles-1 temp4=[temp4 temp3(1,2:length(temp3))];endy=repmat(temp3,1,num_of_cycles);y=tri_wave(0,50,2,4);figure;plot(y);50454035302520***0150200250第二篇：雷达测速测距原理分析雷达测速测距原理分析一、FMCW模式下测速测距1、FMCW模式下传输波特征调频连续波雷达系统通过天线向外发射一列线性调频连续波，并接收目标的反射信号。
连续波雷达测速测距原理.doc
连续波雷达测速测距原理一．设计要求1、当测速精度达到s，根据芯片指标和设计要求请设计三角调频波的调制周期和信号采样率；2、若调频信号带宽为50MHz，载频 24GHz，三个目标距离分别为 300,306,315(m)，速度分别为 20,40， -35（m/s)，请用 matlab 对算法进行仿真。
二．实验原理和内容1.多普勒测速原理x a (t) x(n) FFT P(k ) 峰值f dA/D 谱分析搜索图频域测速原理f d max max | f m f d | f s / 2Nv r max f d max / 2 f s / 4N/ 4T依据芯片参数，发射频率为24GHz，由上式可以得出，当测速精度达到 s 时，三角调频波的调制周期可以计算得，T=信号的采样率，根据发射频率及采样定理可设fs=96GHz。
2．连续波雷达测距基本原理设天线发射的连续波信号为：①x T f0 (t ) cos(2 f0 t0 )]则接收的信号为：② x R f0 (t ) cos[2 f 0 (t t r ) 0若目标距离与时间关系为：③R ( t ) R 0 v r t则延迟时间应满足以下关系 :④ t2 v t)r( Rcrv r将④代入②中得到x R f 0(t ) cos{ 2 f 0 [ t2 (R 0 v r t )]0 } c v rcos[2 ( f 0 f d 0 )t 2 f 02R 0]cfd 02 vr f其中c根据上图可以得到，当得到 t，便可以实现测距，要想得到t ，就必须测得 fd 。
已知三个目标距离分别为300,306,315(m)，速度分别为 20,40，-35（ m/s)，则可以通过 :③R ( t )R 0 v r t ④ t2v t )r( Rc 0rv r分别计算出向三个目标发出去信号，由目标反射回来的信号相对发射信号的延迟时间。
再根据调频信号带宽50MHz 和载频 24GHz，就可以得到信号。
电子科技大学-雷达原理XXXX
绪论——雷达的历史与发展
二次大战中和大战后
– 微波雷达（1941，英美S/X波段雷达） – PPI显示 – 超外差接收
绪论——现代雷达
AN TPS-75v长程对搜索雷达(台空军东引岛)
绪论——现代雷达
绪论——现代雷达
中国炮瞄雷达
绪论——现代雷达
美国炮瞄雷达
绪论——现代雷达
雷神GBR
绪论——现代雷达
雷神GBR
绪论——现代雷达
AN FPS-85 相控阵空间监视雷达
绪论——现代雷达
COSMO-SkyMed 雷达卫星
绪论——现代雷达
美军天基雷达
绪论——现代雷达
美军SBX雷达
天线噪声：主要包括热噪声和宇宙噪声，当接收机电阻与天线辐 射电阻匹配时，功率NA=kTABn
等效噪声带宽：
H ( f ) 2df
Bn 0 H ( f0 ) 2
雷达接收机——接收机噪声系数
噪声系数与噪声温度
噪声系数：
F Si / Ni Si No 1 NiG N 1 N 1 N
So / No So Ni G Ni
工作带宽
接收机频率变化范围 抗干扰性能：需要大带宽 高灵敏度：窄带宽
动态范围
接收机正常工作容许的输入信号强度的变化范围 从Si,min-接收机过载时的输入信号功率
中频的选择和滤波特性
接收机中频的选择：取决于发射波形、接收机工作带宽、前端器 件性能 滤波特性：匹配滤波
雷达接收机——主要技术指标
tr：电磁波往返时间
雷达的距离分辨力为：
R
c
2
雷达成像课程设计
雷达成像课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解雷达基本原理，掌握雷达成像的基础知识；2. 学生能掌握雷达成像中常用的信号处理技术，如脉冲压缩、多普勒效应等；3. 学生能了解不同类型雷达的成像特点及其在实际应用中的优缺点。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析雷达图像，解读雷达图像中的目标信息；2. 学生能够操作雷达模拟软件，完成简单场景的雷达成像模拟；3. 学生能够通过小组合作，设计并实施一个简单的雷达成像实验。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对雷达技术及其应用的兴趣，提高对科学研究的热情；2. 学生能够认识到雷达成像在国民经济发展和国家安全中的重要作用，增强国家意识和社会责任感；3. 学生能够通过课程学习，培养团队协作、严谨求实的科学态度。
课程性质分析：本课程为高年级专业课程，旨在帮助学生建立雷达及信号处理方面的基础知识体系，提高学生的实际操作能力和科学研究素养。
学生特点分析：高年级学生在知识储备、学习能力和逻辑思维方面具备一定的基础，对于专业知识具有较强的求知欲和自主学习能力。
教学要求：1. 结合实际案例，深入浅出地讲解雷达及信号处理基础知识；2. 强化实践操作环节，注重培养学生的动手能力和实际问题解决能力；3. 注重情感态度价值观的引导，激发学生的学习兴趣和国家意识。
二、教学内容1. 雷达基本原理- 雷达系统的组成与工作原理- 雷达信号特性及其传播- 雷达方程与雷达截面2. 雷达成像技术- 脉冲雷达与连续波雷达成像原理- 脉冲压缩技术及其在雷达成像中的应用- 多普勒效应及其在雷达成像中的应用3. 雷达成像系统- 雷达成像系统的分类与特点- 合成孔径雷达（SAR）成像原理- inverse SAR（ISAR）成像技术4. 雷达图像处理与分析- 雷达图像预处理方法- 雷达图像目标检测与识别技术- 雷达图像的参数估计与质量评价5. 实践教学- 雷达模拟软件操作与成像模拟- 小组合作完成雷达成像实验设计与实施- 实验数据分析与总结教学内容安排与进度：第1周：雷达基本原理及雷达方程第2周：雷达成像技术及其应用第3周：雷达成像系统及其分类第4周：雷达图像处理与分析技术第5-6周：实践教学与实验总结教材章节关联：教学内容与教材《雷达信号处理》第3章、第4章、第5章相关内容紧密关联，确保学生能够结合教材深入学习雷达成像相关知识。
《连续波雷达》课件
依靠雷达系统检测周围船只的位置、速度和方向等信息，提供碰撞危险警报和安全提醒。
3 台风预警雷达
通过捕捉目标物体表面散热的微小微波信号，实现对天气状况的实时监测。
总结与展望
未来趋势
随着雷达技术的不断发展和应用领域的扩大，未 来的雷达系统将更加智能化、高效化。
总结
连续波雷达作为雷达技术的重要分支，其原理、 应用和限制给我们提供了很好的探讨探究的对象。
通过测量连续波发送和反射回来的时 间差，计算出目标物体与雷达系统的 距离。
连续波雷达的应用领域
气象雷达
用于天气预报和自然灾害监测，如台风、龙 卷风等。
地质勘探雷达
用于勘探矿藏、寻找油田等地质勘探领域。
航空雷达
用于民航和军用飞机、导弹等的导航和飞行 控制。
交通雷达
用于交通监控和驾驶辅助，如车距控制、智 能泊车等。
到的反射波进行解析和达系统与电力网络相连接，通过各 种设备保证雷达系统的安全待机和运
行状态。
天线系统
传输和接收电磁波的组件，既包括主 天线，也包括辅助天线。
控制系统
通过人机界面将雷达输出信息可视化， 以便追踪和分析探测到的目标物体信 息。
实际案例分析
1 火车速度雷达
通过测量连续波与火车相撞时的速度差，保证列车行驶的稳定、安全和准时。
《连续波雷达》PPT课件
本课件旨在介绍雷达技术中的连续波雷达，探究其原理、应用场景、优点和 局限性，并透过案例分析帮助大家深入理解这一领域的知识。
雷达基础知识介绍
雷达天线
是雷达系统的核心组件，负责将发送的电磁波 转化为天线辐射。
电磁波原理
雷达系统通过发送和接收电磁波，实现对目标 物体的探测和跟踪。
自制连续波（CW）雷达测量小风扇的转速
自制连续波（CW）雷达测量小风扇的转速连续波雷达简介连续波雷达就是发射连续波信号的雷达。
信号是单一频率的或多频率的，或者频率是经过调制的（频率随时间按一定规律变化）。
非调制(单一频率)连续波雷达能对相当距离范围内的具有任何速度的目标进行测速，而脉冲雷达只有采用相当复杂的技术才能具备这一性能。
因此，连续波雷达容易区分活动目标，适合于检测单一活动目标。
连续波雷达的主要缺点是信号泄漏（发射信号及其噪声直接漏入接收机）和背景干扰（近距离背景的反射）。
连续波雷达工作原理•单频连续波雷达（即此处用的CW雷达）可以利用多普勒效应对目标测速，但不能测距。
•扫频连续波雷达既可以测量物体的运动速度又可以测量物体的距离，因为我们使用的CW雷达，扫频连续波雷达的原理此处不详细描述。
单频连续波雷达持续发出固定频率的电磁波，当电磁波遇到运动中的物体返回到雷达的接收天线，因为多普勒效应，雷达接收到的电磁波的频率发生改变，物体的运动速度信息包含在发射频率与接收频率的差频中，我们通过对多普勒频率的处理即可得到物体的运动速度信息。
处理方式是：对接收天线接收到的信号和发射信号进行混频后，可以得到两个频率的差和两个频率的和两个频率，我们只需要在混频器之后加一个低通滤波器即可滤掉高频信号，从而得到发射与接收信号的差频。
根据多普勒效应的公式即可得到运动物体的速度。
下图为连续波雷达的原理框图：器件清单•雷达传感器IPM-165 – 1个•易派EPI-m102型实验平台– 1套•运行windows系统的电脑– 1台•运算放大器op37gp – 1个•电容–若干•电阻–若干•导线杜邦线–若干搭建雷达平台雷达传感器IPM-165集成了CW雷达的信号发生器、发射天线、接收天线、混频器这些部分，但是若要使CW正常工作，还需要一个滤波放大电路：我们根据滤波放大电路的电路图在易派平台的面包板上面搭建好电路，然后把雷达的输出接在滤波放大电路之上，电路最终搭建好是下图这样：将易派平台连接到电脑的USB接口，然后用电脑上的易派软件打开电源，打开示波器。
线性调频连续波雷达信号处理系统分析
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
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R c
fd
第3章 连续波雷达
正弦波调频连续波雷达
• 正弦波调频连续波雷达（续）
– 通常，fmR << c，则
fb
2 fmf
cRsin源自2fmt
R c
fd
– 拍频在半个调整周期内平均
fbp kR fd
fbp kR fd
正弦波调频连续波雷达
• 正弦波调频连续波雷达（续）
– 发射频率
ft
dt
dt
1
2
f0
f
2
cos2fmt
– 接收频率
fr
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fd
f 2
cos
2f
m
t
R c
– 收发拍频
fb
ft
fr
f
sin 2
fm
R c
sin
2
f
m
t
ft Tm 2 t1 t2
fb－
fbar
ft0 t
t
第3章 连续波雷达
三角波调频连续波雷达
• 三角波调频连续波雷达（续）
– 目标频率与发射频率变化规律相同，时间滞后
– 设三角波调频信号中心频率 ft0，周期 Tm，调制
频率 fm，最大频偏±f , 收发信号拍频 fb
– 静止目标的拍频
fb
|
ft
简单连续波雷达
• 简单连续波雷达（续）
– 为提高收发隔离度，常采用双天线方式 – 为避开低频闪烁噪声，常采用中频放大
简单连续波雷达的超外差式接收机原理框图
第3章 连续波雷达
三角波调频连续波雷达
• 三角波调频连续波雷达
– 三角波调频，拍频与目标距离和速度都有关
f
ft
fr
f
2R0 c
0 f fb
fb＋ 0
f
FA F
td T A
o
fd FB
T B (b)
FC
T C t
第3章 连续波雷达
三角波调频连续波雷达
• 三角波调频连续波雷达（续）
简单调频连续波雷达原理框图
第3章 连续波雷达
正弦波调频连续波雷达
• 正弦波调频连续波雷达
– 最简单的线性调频连续波（FMCW）体制 – 缺点：不能分辨多个目标
第3章 连续波雷达
现代雷达技术
第3章 连续波雷达
第3章 连续波雷达
• 本章简介
– 连续波雷达简介 – 简单连续波雷达 – 三角波调频连续波雷达 – 正弦波调频连续波雷达 – 相位编码调制连续波雷达 – 单边线性调频连续波雷达 – 噪声连续波雷达
本章介绍
第3章 连续波雷达
连续波雷达简介
• 连续波雷达简介
– 优点 • 能测量很近的距离（数米），测量精度较高 • 简单、小巧、 轻便 • 带宽大，平均发射功率低，被截获概率小
8f 2 fm
– 对应多普勒频移
fd
fb 2
fb
第3章 连续波雷达
三角波调频连续波雷达
• 三角波调频连续波雷达（续）
– 要求严格的线性调频，工程实现和调整不易
– 两个运动目标，对应的两组 fb+ 和 fb- 之间将有两 组配对方式，其中一组是假的，造成幻影
– 用三斜率周期的调频信号可消除幻影
– 对应目标的距离和多普勒频移
R fb fb 2k
fd
fb 2
fb
第3章 连续波雷达
相位编码调制雷达
• 相位编码调制雷达
– 对发射信号进行相位调制：二相、多相 – （二相）伪随机序列（PN）编码
• 最大长度序列（m序列）：m阶移位寄存器， 所以可能状态 N = 2m-1
• 图钉型模糊图，单个陡峭主峰，旁瓣1/N • 距离和速度分辨力高，无测距和测速模糊 • 问题：多普勒灵敏，不宜长时间脉压 – 测距：收发序列互相关的峰值延迟
第3章 连续波雷达
噪声连续波雷达
• 噪声连续波雷达
– 随机二相码（噪声码）调相，无周期 • 大时宽带宽积，抗干扰和抗隐身能力强 • 平均发射功率低，被截获概率小 • 随机调相，具有最大熵，被识别概率小 LPI
– 白噪声源产生
第3章 连续波雷达
噪声连续波雷达
• 噪声连续波雷达（续）
– “相干脉冲串”实现：脉冲压缩（PC）+ MTD
– 缺点 • 收发间很难完善隔离，发射功率受限，距离近
– 典型应用 • 近炸引信、武器寻的、测速仪、汽车防撞等
第3章 连续波雷达
简单连续波雷达
• 简单连续波雷达
– 发射非调制波，用于测速，不能测距 – 收发信号在接收机前端混频得到拍频，即多普
勒频移信号
简单连续波雷达的零差拍接收机原理框图
第3章 连续波雷达
随机二相码连续波雷达系统框图
第3章 连续波雷达
噪声连续波雷达
• 噪声连续波雷达（续）
– 实际难题： • 多普勒敏感，对高速运动目标脉压失配大 => 短脉冲脉压 => 分辨力下降 • 自相关旁瓣高，near-far问题 => 距离旁瓣抑制 => 系统复杂、目标失配 • 发射功率泄露，作用距离受限，动态范围大 => 双天线、隔离板、射频泄露对消、发射波 束置零
fr
|
2f Tm / 2
2R c
8f R Tmc
– 对应目标距离
R c 8f
fbTm
c 8f
fb fm
第3章 连续波雷达
三角波调频连续波雷达
• 三角波调频连续波雷达（续）
– 运动目标的拍频
fb
ft
fr
8f Tmc
R
fd
fb
ft
ft
8f Tmc
R
fd
– 对应目标距离 R c fb fb
第3章 连续波雷达
• 相位编码调制雷达（续）
相位编码调制雷达
R
第3章 连续波雷达
单边线性调频连续波雷达
• 单边线性调频连续波雷达
– 特点： • 总带宽大，抗干扰，高距离分辨力 • 中频瞬时窄带，容易实现，成本低 • 平均发射功率低，被截获概率小（LPI）
– 实现：两级FFT • 等效100%占空比的脉冲雷达 • 测距：单脉冲窄带拍频滤波器组，FFT实现 • 测速：相参脉冲串多普勒滤波器组，FFT实现