[发明专利]单天线调频连续波雷达射频无源对消方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于防撞、生命探测、精确测距等领域的毫米波调频连续波雷达射频无源对消方法。

背景技术

Ka波段单天线调频连续波（FMCW）雷达是在防撞、生命探测、精确测距等领域应用广泛的具有无盲区、低功耗、低成本和轻小型化等诸多优点的雷达。现有技术为了避免发射泄漏功率和由于馈线不连续性、天线失配、天线附近固定反射体等失配反射信号对接收机的影响，对收发隔离度要求很高，需用达到40~60dB。通常单天线雷达收发隔离度也只能达到15~25dB，不能满足要求。为了实现高收发隔离，现有技术一般均采用收发天线分开形式的窄波束雷达。由于窄波束雷达天线尺寸较大，采用双天线会显著增加雷达体积和成本，很多时候都无法应用， P. D. L. Beasley, A. G. Stove, B. J. Reits, and B. As, “Solving the prob-lems of a single antenna frequency modulated CWradar,” in Proc. IEEE Radar Conf., 1990, 391–395.提出了用于提高单天线连续波雷达收发隔离度的各种形式的发射泄漏功率对消器和反射功率对消器。O. Hara F. J., Moore G. M., A high performance CW receiver using feedthru nulling, Microwave Journal, Sept 1963, 63-71 和Kaihui Lin, Yuanxun Ethan Wang, Cheng-Keng Pao, A Ka-Band FMCW Radar Front-End With Adaptive Leakage Cancellation, IEEE Trans. On MTT., 54( 12), Dec. 2006, 4041-4048文献还介绍了如图6所示的毫米波反射功率有源对消原理，反射功率有源对消（RPC）由接收单元、发射单元和对消矢量合成单元三部分组成，各单元之间用波导耦合器连接。接收单元由波导微带过渡、低噪声放大器和正交混频器组成，发射单元由多级固态功率放大器组成，对消矢量合成单元由中视频处理、矢量调制器、相位匹配单元以及延时匹配单元几部分组成，对消信号的幅相调整是通过对消后残余信号经幅相检测后闭环控制的。该文献描述了通过从发射机耦合部分信号，经自适应调整其信号幅度和相位后注入接收机，使之与反射信号等幅反向，与反射信号合成后抵消实现反射信号对消的原理。该文献的不足之处在于注入信号功率较小，仅适用于-10dBm以下小反射信号对消，当泄漏功率较大时，接收单元必须能承受建立稳态前的大输入功率并要求接收单元线性工作电平范围高，对消矢量合成单元也需要产生足够的对消信号输出功率，实现电路复杂，体积重量较大，并且它的幅相调整电路同时会产生噪声注入接收机，使得接收信噪比恶化。虽然文献描述了对不同幅度和相位的反射信号具有较好的适应性，但在实际使用中不能实现完全对消，一般只有30dB左右的对消度。

现有短截线调配器通过采用短截线调配器对电路调谐进行阻抗匹配，从理论上可以消除反射信号和接收机噪声，稳定传输线上的反射信号，但该方法由于需要改变短截线阻抗、位置和长度才能实现最佳匹配，调试过程复杂，结构上难以实现。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，提出一种在毫米波单天线调频连续波雷达射频无源对消方法，通过发射泄露对消和馈线反射信号对消实现高收发隔离度，解决反射功率有源对消系统复杂、体积重量大、电路设计调试难度高等问题。

本发明目的可以通过以下措施来达到： 一种单天线调频连续波雷达射频无源对消方法，其特征在于具有如下技术特征，在位于雷达天线与收发前端之间设置一个连接收发前端电路的无源对消网络和采用波导结构构成的传输线反射信号对消器，收发前端的发射信号通过无源对消网络的发射T型头功分成两路，一路经过波导电桥和90度波导移相器，另一路经过180度波导移相器和波导电桥后再通过输出端T型头合成后，再经过上述传输线反射信号对消器，以最大功率输出至雷达天线，同时以最小功率输出至接收端口。