采用频率步进雷达在真实环境中实现精确设计、验证和测试

图1:左侧是脉冲雷达波形,右侧的图像为SFR波形。

假定脉宽为τ,信号带宽为f0 = 1/τ,那么根据下式可计算出距离分辨率Rs

其中,c 等于光速。

假设脉宽τ=0.25us,脉冲重复间隔T=10us,那么距离分辨率Rs=37.5m。要实现小于1m的分辨率,根据式(1)可知,必须减小脉宽,比如T=3.9ns。由此得到的距离分辨率将为0.58m,在不改变4MHz信号带宽的情况下,新系统带宽将比原始系统带宽宽250ns/3.9ns=64倍。

为了实现0.58m的高分辨率,同时不缩短脉冲持续时间,可以使用SFR。如图1所示,频率步进雷达以固定的脉冲重复频率(而非固定的雷达频率)发射N个脉冲序列。与脉冲信号不同,频率步进波形序列中的所有脉冲都具有相同的脉宽和持续时间,但载波频率不同。该频率可通过f_i=f_0+N×dF计算得出,其中 dF 指频率增加量,表明使用了跳频和时分。

假设使用N次步进的频率,脉宽和脉冲重复仍然是τ=0.25us和 T=10us,其N=64,与前面的例子一样,dF=4MHz,那么得到的距离分辨率带宽结果将为

从结果中显然可以看出,SFR具有较高的距离分辨率(小于1m)。另外,它不必缩小分辨率,因而适合此情景中的脉冲雷达。

SFR设计与测试平台

在SFR雷达中,杂波将会干扰目标探测,增加发现实际数量目标的难度,甚至使雷达无法探测到较小目标。能够在杂波条件下分析目标探测的封闭式分析解决方案极其罕见。由于对这些类型的情景进行分析极为重要,所以仿真成为关键,就像使用平台解决方案仿真真实环境中的SFR系统一样。该平台还可用于对SFR系统进行验证和测试。配有测试环境的仿真平台必须包含回波信号雷达横截面(RCS)和背景杂波,

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