專利名稱：一種fmcw船用導(dǎo)航雷達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雷達(dá)，尤其涉及一種FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，屬于雷達(dá)導(dǎo)航技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
線性調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)是具有高距離分辨率、低發(fā)射功率、高接收靈敏度、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，不存在距離盲區(qū)，具有比脈沖雷達(dá)更好的反隱身、抗背景雜波及抗干擾能力的特點，且特別適用于近距離應(yīng)用，近年來在軍事和民用方面都得到了較快的發(fā)展。主要優(yōu)點可歸結(jié)為以下三方面I. FMCff最大的優(yōu)點是其調(diào)制很容易通過固態(tài)發(fā)射機(jī)實現(xiàn)； 2.要從FMCW系統(tǒng)中提取出距離信息，必須對頻率信息進(jìn)行處理，而現(xiàn)在這一步可以通過基于快速傅立葉變換(以下簡稱為FFT)的處理器來完成；3. FMCff的信號很難用傳統(tǒng)的截獲雷達(dá)檢測到。除了上述優(yōu)點外，F(xiàn)MCff雷達(dá)也存在一些缺點，主要表現(xiàn)在三個方面I.作用距離有限導(dǎo)致FMCW雷達(dá)作用距離有限的原因主要有兩方面，首先FMCW雷達(dá)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)是同時工作的，作用距離增大時，發(fā)射機(jī)泄漏到接收機(jī)的功率也增加；其次由于FMCW雷達(dá)無盲區(qū)，近距離目標(biāo)回波功率很強，兼顧遠(yuǎn)距離小目標(biāo)回波，接收機(jī)需要設(shè)計較大動態(tài)。由于連續(xù)波雷達(dá)不能同脈沖雷達(dá)一樣在射頻前端設(shè)計STC，所以難以達(dá)到較大的動態(tài)范圍。2.距離-速度耦合問題FMCW雷達(dá)采用的是超大時帶積的線性調(diào)頻信號，根據(jù)雷達(dá)信號模糊函數(shù)理論，它必然存在距離與速度的耦合問題，這不僅導(dǎo)致系統(tǒng)的實際分辨能力下降，而且會引起運動目標(biāo)測距誤差。例如申請?zhí)枮?2800268的中國專利申請，公開了一種實用新型名稱為“FM-CW雷達(dá)裝置”的技術(shù)方案，其說明書摘要如下“FM-CW雷達(dá)裝置，包括切換FM-CW波的調(diào)制信號發(fā)生裝置；高速傅里葉變換發(fā)送信號和接收信號的差拍信號進(jìn)行檢測處理，計算與目標(biāo)物體的距離、相對速度的計算裝置；根據(jù)計算距離確定檢測范圍控制調(diào)制信號的切換的控制裝置；切換為變更了發(fā)送波的調(diào)制頻率、三角波頻率，發(fā)送波的中心頻率之一的值的調(diào)制信號。把在計算出的最短距離上加上規(guī)定距離的距離，或者從固定物體的距離中減去規(guī)定距離的距離作為檢測范圍。”通過對其整體方案分析得知，該專利申請也未解決FMCW雷達(dá)所固有的作用距離有限和距離速度耦合問題。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，有效解決發(fā)射泄露的問題，提高接收機(jī)靈敏度，使整機(jī)正常工作，完成了接收機(jī)的大動態(tài)設(shè)計，避免了海上運動目標(biāo)的距離_多普勒耦合。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取的技術(shù)方案是，一種FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，包括顯控終端分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)、激勵器與定時器分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)和信號處理分系統(tǒng)，其接收機(jī)分系統(tǒng)連接天饋分系統(tǒng)、信號處理分系統(tǒng)和顯控終端分系統(tǒng)，信號處理分系統(tǒng)連接顯控終端分系統(tǒng)，顯控終端分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)，天饋分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)。優(yōu)化的,上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá),其天饋分系統(tǒng)包括天線、匯流環(huán)和步進(jìn)電機(jī),天線通過匯流環(huán)與顯控終端分系統(tǒng)傳輸連接，匯流環(huán)設(shè)置于齒輪中間部分，步進(jìn)電機(jī)連接天線，天饋分系統(tǒng)還包括有一個用于實現(xiàn)艦首信號的單簧開關(guān)。優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其接收機(jī)分系統(tǒng)包括限幅器，限幅器連接預(yù)選濾波器，預(yù)選濾波器連接低噪放大器，低噪放大器連接濾波器一，濾波器一連接第一混頻器，第一混頻器連接濾波器二，濾波器二連接第一中頻放大器，第一中頻放大器連接濾波器三，濾波器三連接第二混頻器，第二混頻器連接第二中頻放大器。 優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其激勵器與定時器分系統(tǒng)包括DDS模塊和頻率綜合器模塊，DDS模塊包括一個電平轉(zhuǎn)換芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片連接FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器連接DDS控制器，F(xiàn)PGA控制器和DDS控制器分別連接電源芯片；所述頻率綜合器模塊分別連接第一混頻器、信號處理分系統(tǒng)和第二混頻器優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其信號處理分系統(tǒng)包括A/D采樣模塊、數(shù)字下變頻模塊、FPGA信號處理模塊和DSP信號處理模塊，A/D采樣模塊連接接收機(jī)分系統(tǒng)，A/D采樣模塊連接數(shù)字下變頻模塊，數(shù)字下變頻模塊連接FPGA信號處理模塊，F(xiàn)PGA信號處理模塊連接DSP信號處理模塊；所述DSP信號處理模塊連接顯控終端分系統(tǒng)。優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其天饋分系統(tǒng)還包括有一個功率放大器和一個天線控制，天線包括發(fā)射天線和接收天線，顯控終端分系統(tǒng)通過天線控制與接收天線連接，接收天線連接低噪放大器；所述發(fā)射天線分別連接功率放大器和天線控制。優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其預(yù)選濾波器與低噪放大器之間設(shè)置有隔離器一；低噪放大器與濾波器一之間設(shè)置有隔離器二。優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其第二混頻器與第二中頻放大器之間設(shè)置有SFC濾波器。優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其SFC濾波器為晶體帶阻濾波器，SFC濾波器的阻帶中心頻率為21. 77MHz, 3dB阻帶帶寬14KHz ；優(yōu)化的，上述FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其天線為微帶陣列天線，收發(fā)隔離度為70dB。本實用新型其有以下的有益效果與以往的技術(shù)相比，本實用新型使用自主研發(fā)的微帶天線，提高了天線隔離度，基本解決了發(fā)射機(jī)泄露的問題，為后期的回波接收，信號處理打下了良好的基礎(chǔ)；在第二中頻使用了 SFC濾波，對近距離目標(biāo)的回波進(jìn)行衰減，使接收機(jī)的動態(tài)范圍達(dá)到了 IOOdB;通過對信號調(diào)制形式，調(diào)制周期進(jìn)行設(shè)計，在導(dǎo)航雷達(dá)的使用范圍內(nèi)避免了距離-多普勒耦合。本實用新型采用多功能的微處理器，超大規(guī)模集成電路，F(xiàn)PGA+DSP協(xié)同信號處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)掃描間相關(guān)處理，弱目標(biāo)檢測，目標(biāo)跟蹤，航跡顯示，設(shè)置警戒區(qū)，GPS顯示等功能，且具有很高的可靠性，特別適用于中小型艦船。

[0023]
以下結(jié)合附圖及其實施例對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明；圖I是本實用新型的系統(tǒng)邏輯框圖；圖2實本實用新型的分系統(tǒng)框圖；圖3是本實用新型的天饋分系統(tǒng)邏輯框圖；圖4是本實用新型的激勵器與定時器分系統(tǒng)邏輯框圖； 圖5是本實用新型的DDS模塊系統(tǒng)邏輯框圖；圖6是本實用新型的接收機(jī)分系統(tǒng)邏輯框圖；圖7是本實用新型的信號處理分系統(tǒng)邏輯框圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型為一種FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，包括顯控終端分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)、激勵器與定時器分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)和信號處理分系統(tǒng)，其接收機(jī)分系統(tǒng)連接天饋分系統(tǒng)、信號處理分系統(tǒng)和顯控終端分系統(tǒng)，信號處理分系統(tǒng)連接顯控終端分系統(tǒng)，顯控終端分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)，天饋分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)。天饋分系統(tǒng)包括天線、匯流環(huán)和步進(jìn)電機(jī)，天線通過匯流環(huán)與顯控終端分系統(tǒng)傳輸連接，匯流環(huán)設(shè)置于齒輪中間部分，步進(jìn)電機(jī)連接天線，天饋分系統(tǒng)還包括有一個用于實現(xiàn)艦首信號的單簧開關(guān)。接收機(jī)分系統(tǒng)包括限幅器，限幅器連接預(yù)選濾波器，預(yù)選濾波器連接低噪放大器，低噪放大器連接濾波器一，濾波器一連接第一混頻器，第一混頻器連接濾波器二，濾波器二連接第一中頻放大器，第一中頻放大器連接濾波器三，濾波器三連接第二混頻器，第二混頻器連接第二中頻放大器。激勵器與定時器分系統(tǒng)包括DDS模塊和頻率綜合器模塊，DDS模塊包括一個電平轉(zhuǎn)換芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片連接FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器連接DDS控制器，F(xiàn)PGA控制器和DDS控制器分別連接電源芯片；所述頻率綜合器模塊分別連接第一混頻器、信號處理分系統(tǒng)和第二混頻器。信號處理分系統(tǒng)包括A/D采樣模塊、數(shù)字下變頻模塊、FPGA信號處理模塊和DSP信號處理模塊，A/D采樣模塊連接接收機(jī)分系統(tǒng)，A/D采樣模塊連接數(shù)字下變頻模塊，數(shù)字下變頻模塊連接FPGA信號處理模塊，F(xiàn)PGA信號處理模塊連接DSP信號處理模塊；所述DSP信號處理模塊連接顯控終端分系統(tǒng)。天饋分系統(tǒng)還包括有一個功率放大器和一個天線控制，天線包括發(fā)射天線和接收天線，顯控終端分系統(tǒng)通過天線控制與接收天線連接，接收天線連接低噪放大器；所述發(fā)射天線分別連接功率放大器和天線控制。預(yù)選濾波器與低噪放大器之間設(shè)置有隔離器一。低噪放大器與濾波器一之間設(shè)置有隔離器二。第二混頻器與第二中頻放大器之間設(shè)置有SFC濾波器。SFC濾波器為晶體帶阻濾波器，SFC濾波器的阻帶中心頻率為21. 77MHz，3dB阻帶帶寬14KHz ;天線為微帶陣列天線，收發(fā)隔尚度為70dB。如圖3所示，天饋分系統(tǒng)主要由天線Al、匯流環(huán)A2、步進(jìn)電機(jī)A3組成。天線采用自主研發(fā)的微帶陣列天線，收發(fā)隔離度達(dá)到了 70dB ;天線與雷達(dá)之間通過匯流環(huán)A2傳輸信號。匯流環(huán)A2是滑環(huán)的一種，安裝在齒輪的中間部分，負(fù)責(zé)為天線的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連通與傳輸電源和信號。天線Al使用步進(jìn)電機(jī)控制天線Al轉(zhuǎn)動，由顯控終端產(chǎn)生時鐘信號控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速；船艏信號采用單簧開關(guān)A4實現(xiàn)，根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖與船艏信號配合產(chǎn)生方位信號。如圖4、圖5所示，激勵器與定時器分系統(tǒng)由DDS模塊與頻率綜合器模塊組成。DDS模塊主要由FPGA、DDS芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、看門狗電路以及電源芯片組成。在該系統(tǒng)中DDS模塊采用鋸齒波調(diào)制方式，產(chǎn)生兩種調(diào)頻帶寬信號，以及觸發(fā)脈沖信號；頻率綜合器接收DDS模塊產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號，對信號進(jìn)行調(diào)制，產(chǎn)生I路發(fā)射信號，2路本振信號，分別送往發(fā)射機(jī)和接收機(jī)。如圖6所示，接收機(jī)分系統(tǒng)將天線接收到的目標(biāo)回波信號進(jìn)行混頻、放大、濾波處理，產(chǎn)生適合處理的中頻信號傳輸?shù)叫盘柼幚矸窒到y(tǒng)。由于該接收機(jī)中頻較低，增益較大，所以采用兩次變頻的方案。接收天線接收到回波信號后，經(jīng)過一定的饋線，將回波信號輸送到接收信道中?；夭ㄐ盘柺紫冉?jīng)過限幅器Cl，以防止回波信號過大致使接收信道飽和甚至損毀。然后經(jīng)由預(yù)選濾波器C2濾除帶外的干擾信號。低噪放C4將回波信號進(jìn)行放大，并引入較小的噪聲。低噪放前后的隔離器(C3、C5)減小低噪放輸入輸出的失配引起的反射。之后經(jīng)過一級濾波器C6，濾除低噪放等器件非線性引起的諧波，進(jìn)入了第一混頻器C7。得到第一中頻信號后，對一中頻信號進(jìn)行濾波選頻ClO和放大C9后，進(jìn)入第二混頻器CU。第二混頻器輸出就是第二中頻信號。利用晶體帶阻濾波器C12的阻帶特性對第二中頻信號的幅頻特性進(jìn)行調(diào)制，最后對調(diào)制后的第二中頻信號進(jìn)行放大C13。晶體帶阻濾波器的阻帶中心頻率為21. 77MHz, 3dB阻帶帶寬14KHz。使得中心頻率附近的第二中頻信號(近距離目標(biāo)回波)幅度到較大的衰減，最大衰減約為40dB。由此可以保證近距離強回波不 飽和的情況下，使遠(yuǎn)距離目標(biāo)回波可以實現(xiàn)較高增益，實現(xiàn)接收機(jī)的大動態(tài)范圍，總的動態(tài)范圍達(dá)到了 IOOdB以上。如圖7所示，信號處理分系統(tǒng)包括A/D采樣模塊D1，數(shù)字下變頻模塊D2，F(xiàn)PGA信號處理模塊D3和DSP信號處理模塊D4。來自接收機(jī)的模擬中頻信號首先經(jīng)過A/D采樣模塊Dl完成信號的數(shù)字化過程，通過數(shù)字下變頻模塊D2將中頻信號搬移到比較低的頻帶范圍內(nèi)，再通過FPGA信號處理模塊D3時，使用快速傅里葉變換將數(shù)字化的時域信號分解到頻域，并將處理的結(jié)果送往DSP信號模塊D4 ;DSP信號處理板對其進(jìn)行進(jìn)一步處理從數(shù)據(jù)中提取目標(biāo)信息調(diào)制成視頻數(shù)據(jù)傳送給顯控終端進(jìn)行顯示。顯控終端分系統(tǒng)，采用基于CPCI (緊湊型外部設(shè)備互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn))的架構(gòu)，使用Windows XP操作系統(tǒng)和MicrosoftVisual C++2008進(jìn)行開發(fā)。該分系統(tǒng)集成了顯示功能，控制功能和數(shù)據(jù)處理功能。其中顯示功能主要包括PPI顯示和AR顯示，顯示功能模塊采用DirectX技術(shù)進(jìn)行編寫，將視頻數(shù)據(jù)直接寫入顯存，保證了雷達(dá)視頻的實時顯示；控制功能主要指通過串口與DDS模塊通信，控制同步信號、發(fā)射信號的有無，通過PCI接口與DSP通信、系統(tǒng)設(shè)置等，接收雷達(dá)視頻信號，設(shè)置DSP模塊工作狀態(tài)；數(shù)據(jù)處理功能主要指PPI顯數(shù)據(jù)和AR顯數(shù)據(jù)的接收和顯示，以及原始視頻數(shù)據(jù)的錄取等，使用數(shù)字圖像處理的方法對PPI顯數(shù)據(jù)和AR顯數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，增強信號的對比度，使視頻清晰飽滿。
以下結(jié)合附圖及實施實例對本實用新型的工作過程做進(jìn)一步詳細(xì)說明如圖I所示系統(tǒng)上電初始化后等待等待顯控終端15發(fā)出工作命令，雷達(dá)操控人員通過顯控終端15發(fā)送雷達(dá)發(fā)射命令時，顯控終端15先向天線控制10發(fā)送一個“天線環(huán)掃”的命令，然后向頻綜及定時器4發(fā)送一個“發(fā)射”命令，頻綜及定時器4根據(jù)顯控終端15的命令產(chǎn)生發(fā)射信號、一本振信號、二本振信號，其中，發(fā)射信號送往功率放大器3進(jìn)行功率放大，然后通過發(fā)射天線發(fā)送到自由空間；一本振信號和二本振信號分別送往第一混頻器和第二混頻器。由發(fā)射機(jī)發(fā)出的調(diào)頻連續(xù)波信號經(jīng)自由空間傳播遇到目標(biāo)發(fā)生發(fā)射后，部分回波通過接收天線2被接收到，因為回波發(fā)生的反射屬于漫反射，回波幅度較弱，所以需經(jīng)過低噪聲放大器5，對回波進(jìn)行放大，放大后的回波送往第一混頻器與頻綜及定時器4送來一本振信號進(jìn)行混頻，使信號載頻降到第一中頻，第一次降頻以后，信號通過第一中頻放大器7進(jìn)行一次放大，再經(jīng)過第一中頻濾波器8進(jìn)行濾波，信號到達(dá)第二混頻器9，在這里信號經(jīng)過混頻，鏡頻抑制到達(dá)第二中頻，進(jìn)入SFC濾波器，在連續(xù)波雷達(dá)的回波當(dāng)中，低頻信號是近距離目標(biāo)的回波，回波反射最強，持續(xù)時間最長，如果不加以抑制，會使接收機(jī)飽和，而SFC濾波器是一種能使信號按頻率不同而衰減的濾波器，信號頻率由高到低衰減越來越強，呈非線性變化，經(jīng)過SFC濾波器的調(diào)理，近距離回波得到有效的衰減，避免了接收機(jī)飽和的發(fā)生。SFC濾波器之后，信號經(jīng)過第二中頻放大器13的放大，第二中頻濾波器12的濾波，最后的中頻模擬信號到達(dá)信號處理分系統(tǒng)11。如圖4所示，模擬中頻信號道道信號處理分系統(tǒng)11后，首先經(jīng)過AD采樣電路轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再通過DDC數(shù)字下變頻芯片將信號轉(zhuǎn)化為零中頻I、Q信號，然后通過FPGA芯片對信號做FFT快速傅里葉變換，將時域信號變換到頻域，變換后 信號通過EMIFB接口通過異步傳輸?shù)男问桨l(fā)給DSP，DSP經(jīng)過求模，對數(shù)運算，恒虛警處理，目標(biāo)檢測處理，視頻量化處理等，將FPGA傳過來的數(shù)據(jù)處理成視頻數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)顯示。顯控終端分系統(tǒng)接收到視頻數(shù)據(jù)后，將視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成RGB信號送往顯示器顯示。此外，顯控終端分系統(tǒng)還負(fù)責(zé)整個雷達(dá)的狀態(tài)控制，電羅經(jīng)，GPS, AIS設(shè)備的控制等。本實用新型解決的技術(shù)問題如下I、發(fā)射泄露問題的解決在FMCW體制雷達(dá)中，如果發(fā)射信號和噪聲泄露到接收機(jī)中將會直接影響接收機(jī)靈敏度，甚至破壞整機(jī)正常工作。泄露的影響可以從兩個方面看一方面，如果泄露信號太強，將會使接收機(jī)飽和，破壞混頻器工作，不能夠有正確的中頻輸出；另一方面，即使泄露信號不太強，沒有引起接收機(jī)飽和，但其中的噪聲也會影響接收機(jī)的靈敏度。泄露的主要原因是收發(fā)天線隔離度太差和收發(fā)信道的隔離度太差。FMCW雷達(dá)原理樣機(jī)采用收發(fā)天線分離形式，提高收發(fā)天線的隔離度；收發(fā)信道電路采用屏蔽盒結(jié)構(gòu)設(shè)計提高隔離度。經(jīng)過測試，收發(fā)信道間的隔離度可以達(dá)到80dB，收發(fā)天線隔離度可以達(dá)到70dB，有效解決了原理樣機(jī)的發(fā)射泄露問題。2、接收機(jī)的大動態(tài)設(shè)計由于FMCW雷達(dá)無盲區(qū)，近距離目標(biāo)回波功率很強，兼顧遠(yuǎn)距離小目標(biāo)回波，接收機(jī)需要設(shè)計較大動態(tài)。由于連續(xù)波雷達(dá)不能同脈沖雷達(dá)一樣在射頻前端設(shè)計STC，所以只能在信號經(jīng)過去斜混頻后設(shè)計SFC濾波器來增加接收系統(tǒng)的動態(tài)范圍?，F(xiàn)有的接收機(jī)噪聲系數(shù)為6. 9dB，接收機(jī)靈敏度設(shè)計值為131dBm，由于儀器限制測試到IlOdBm后無法繼續(xù)，根據(jù)噪聲系數(shù)超過設(shè)計值0. 9dB及不考慮積累增益計算應(yīng)該在122dBm左右。本實用新型由于在第二中頻實現(xiàn)了 SFC濾波，接收機(jī)動態(tài)范圍接近于100dB。3、距離_多普勒耦合的解決調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)實現(xiàn)測距的原理是通過目標(biāo)回波與發(fā)射信號進(jìn)行去斜混頻，從而在頻域得到目標(biāo)的距離信息。由于運動目標(biāo)存在多普勒信息，所以獲取的目標(biāo)距離信息有誤差，存在距離_多普勒耦合問題。為了解決距離-多普勒耦合問題，我們試驗了三角調(diào)制、鋸齒波調(diào)制的多種形式。采用三角調(diào)制方式，正負(fù)向調(diào)制信號的目標(biāo)回波配對是關(guān)鍵技術(shù)。經(jīng)過試驗，驗證該方法對單目標(biāo)檢測是非常有效的，適用于對空雷達(dá)。但是由于地面或海上雷達(dá)回波的復(fù)雜性，很難設(shè)計出有效的配對方法。變斜率鋸齒波調(diào)制測距原理與三角調(diào)制基本相同，不同點在于多普勒對變斜率鋸齒波的回波影響是同向的，而對三角波的影響是反向的。從頻譜配對的角度來說更容易一些，但是變調(diào)頻斜率的鋸齒波需要精確估算目標(biāo)回波的中心頻率，需要進(jìn)行更多的計算。根據(jù)海上目標(biāo)的低速度的特點， 設(shè)定其多普勒頻率在X波段有一個上限。根據(jù)公 2V
式fd=飛當(dāng)目標(biāo)速度在80節(jié)時，其多普勒頻率約為2. 7KHz。將信號形式的調(diào)頻斜率提高，使距離單元的頻率帶寬加大，那么海上最快的目標(biāo)也不可能越過距離單元。這樣就避免了海上運動目標(biāo)的距離_多普勒耦合。與以往的技術(shù)相比，本實用新型使用自主研發(fā)的微帶天線，提高了天線隔離度，基本解決了發(fā)射機(jī)泄露的問題，為后期的回波接收，信號處理打下了良好的基礎(chǔ)；在第二中頻使用了 SFC濾波，對近距離目標(biāo)的回波進(jìn)行衰減，使接收機(jī)的動態(tài)范圍達(dá)到了 IOOdB ;通過對信號調(diào)制形式，調(diào)制周期進(jìn)行設(shè)計，在導(dǎo)航雷達(dá)的使用范圍內(nèi)避免了距離-多普勒耦合。本實用新型采用多功能的微處理器，超大規(guī)模集成電路，F(xiàn)PGA+DSP協(xié)同信號處理技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)掃描間相關(guān)處理，弱目標(biāo)檢測，目標(biāo)跟蹤，航跡顯示，設(shè)置警戒區(qū)，GPS顯示等功能，且具有很高的可靠性，特別適用于中小型艦船。當(dāng)然，上述說明并非是對本實用新型的限制，本實用新型也并不限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在本實用新型的實質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，包括顯控終端分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)、激勵器與定時器分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)和信號處理分系統(tǒng)，其特征在于所述接收機(jī)分系統(tǒng)連接天饋分系統(tǒng)、信號處理分系統(tǒng)和顯控終端分系統(tǒng)，信號處理分系統(tǒng)連接顯控終端分系統(tǒng)，顯控終端分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)，天饋分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述天饋分系統(tǒng)包括天線、匯流環(huán)和步進(jìn)電機(jī)，天線通過匯流環(huán)與顯控終端分系統(tǒng)傳輸連接，匯流環(huán)設(shè)置于齒輪中間部分，步進(jìn)電機(jī)連接天線，天饋分系統(tǒng)還包括有一個用于實現(xiàn)艦首信號的單簧開關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述接收機(jī)分系統(tǒng)包括限幅器，限幅器連接預(yù)選濾波器，預(yù)選濾波器連接低噪放大器，低噪放大器連接濾波器一，濾波器一連接第一混頻器，第一混頻器連接濾波器二，濾波器二連接第一中頻放大器，第一中頻放大器連接濾波器三，濾波器三連接第二混頻器，第二混頻器連接第二中頻放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述激勵器與定時器分系統(tǒng)包括DDS模塊和頻率綜合器模塊，DDS模塊包括一個電平轉(zhuǎn)換芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片連接FPGA控制器，F(xiàn)PGA控制器連接DDS控制器，F(xiàn)PGA控制器和DDS控制器分別連接電源芯片；所述頻率綜合器模塊分別連接第一混頻器、信號處理分系統(tǒng)和第二混頻器
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述信號處理分系統(tǒng)包括A/D采樣模塊、數(shù)字下變頻模塊、FPGA信號處理模塊和DSP信號處理模塊，A/D采樣模塊連接接收機(jī)分系統(tǒng)，A/D采樣模塊連接數(shù)字下變頻模塊，數(shù)字下變頻模塊連接FPGA信號處理模塊，F(xiàn)PGA信號處理模塊連接DSP信號處理模塊；所述DSP信號處理模塊連接顯控終端分系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述天饋分系統(tǒng)還包括有一個功率放大器和一個天線控制，天線包括發(fā)射天線和接收天線，顯控終端分系統(tǒng)通過天線控制與接收天線連接，接收天線連接低噪放大器；所述發(fā)射天線分別連接功率放大器和天線控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述預(yù)選濾波器與低噪放大器之間設(shè)置有隔離器一；所述低噪放大器與濾波器一之間設(shè)置有隔離器二。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述第二混頻器與第二中頻放大器之間設(shè)置有SFC濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述SFC濾波器為晶體帶阻濾波器，SFC濾波器的阻帶中心頻率為21. 77MHz, 3dB阻帶帶寬14KHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，其特征在于所述天線為微帶陣列天線，收發(fā)隔離度為70dB。
專利摘要本實用新型公開了一種FMCW船用導(dǎo)航雷達(dá)，包括顯控終端分系統(tǒng)、天饋分系統(tǒng)、激勵器與定時器分系統(tǒng)、接收機(jī)分系統(tǒng)和信號處理分系統(tǒng)，其接收機(jī)分系統(tǒng)連接天饋分系統(tǒng)、信號處理分系統(tǒng)和顯控終端分系統(tǒng)，信號處理分系統(tǒng)連接顯控終端分系統(tǒng)，顯控終端分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)，天饋分系統(tǒng)連接激勵器與定時器分系統(tǒng)。使用自主研發(fā)的微帶天線，提高了天線隔離度，基本解決了發(fā)射機(jī)泄露的問題，為后期的回波接收，信號處理打下了良好的基礎(chǔ)；在第二中頻使用了SFC濾波，對近距離目標(biāo)的回波進(jìn)行衰減，使接收機(jī)的動態(tài)范圍達(dá)到了100dB；通過對信號調(diào)制形式，在導(dǎo)航雷達(dá)的使用范圍內(nèi)避免了距離-多普勒耦合，具有很高的可靠性，特別適用于中小型艦船。
文檔編號G01S7/02GK202794515SQ20122021026
公開日2013年3月13日 申請日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者周忠武, 程俊賢, 紀(jì)玉翀, 呂永紅, 吳寶杰, 劉艷, 徐海燕 申請人:青島瑞普電氣有限責(zé)任公司