[发明专利]一种窄波束、长覆盖FMCW雷达

摘要

一种自主发展的技术，实现窄波束、长覆盖FMCW雷达，不仅用于交通流量检测，还用于检测目标存在、测量静止目标距离和获得环境物分布图像，并达到低成本、高性能的综合目标。所述雷达由微波前端、中频模拟电路模块、和数字信号处理器3部分组成，并使用阶梯线性调频连续波体制。所述微波前端包括刀片波束的发射和接收天线以及带功放的微波收发电路。在天线设计、收发电路设计、中频模拟电路设计和雷达系统设计方案中使用了多项自主创造的技术，包括使用“不连续性最小化”的天线设计，非等分功分器和高阻抗混频电路的设计，优良的阶梯线性调制信号产生器，新的雷达时基同步方法，雷达通道滤波器的最佳带宽设计等。对阶梯线性调频雷达技术给出了符合物理本源的理论论证，保证给出的设计有可靠的依据。

主权项

1.一种窄波束、长覆盖FMCW雷达，能够检测雷达波束照射区域内目标的存在和测量目标距离，其特征在于：所述雷达由微波前端、中频模拟电路模块、和数字信号处理器3部分组成，并使用阶梯线性调频连续波体制；所述微波前端包括两个相同设计的天线，其波束形状成刀片形，分别用作发射天线和接收天线，两个天线采用自主创造的“馈线不连续性最小化”设计技术进行设计；所述微波前端还包括微波压控振荡器、微波功率放大器、不等分功分器、微波平衡混频器，其中不等分功分器将微波功放输出功率的大部分馈送给发射天线，将小部分功率分配给微波混频器作为本振信号，同时平衡混频器使用高阻抗设计方案，以改善混频电路的阻抗匹配；所述中频模拟电路模块包括微波混频器后连接的低噪声前置放大器、前置放大器后连接的解调器、解调器后连接的双路信号重建滤波放大器、双路重建滤波放大器后连接的双通道模拟数字变换器(ADC)、利用ADC输出的字同步信号驱动的阶梯线性调制信号产生器、以及雷达各个电路模块需要的低噪声供电电源；所述阶梯线性调制信号产生器由高位计数器、精密电阻网络、精密稳压电源、电压合成器和温补分压器组成，并使用来至双通道ADC的字同步信号进行驱动，保证阶梯线性电压具有准确的同步时基，同时保证阶梯线性电压的基线和总幅度能够分别进行控制和温度补偿，最终保证微波压控振荡器输出的基准频率和调频宽度在工业温度范围内稳定在应用限定的范围内；所述FMCW雷达使用新的雷达时基同步方法，利用双通道ADC产生的字同步信号作为雷达系统的时基同步信号，为雷达发射信号调制、接收信号解调提供同步时基，免除了附加雷达同步定时模块的必要性；所述双通道ADC按向DSP提供数据码流、数据位同步信号、左右字同步信号共3路信号，同时，调制信号产生器还向DSP提供阶梯线性调制的帧同步信号；所述雷达系统中使用的通道滤波器带宽按照应用需求的最佳值来设计；本发明提供的雷达系统设计方案完全按照阶梯线性调频的连续微波雷达理论论证来实施。