全固态连续波导航雷达 性能与指标论证 性能与指标论证 一、体制
调频连续波（FMCW） 。 二、系统组成 系统组成见下图。
图 1.系统组成框图
三、技术指标
1、频率 X 波段，9.3GHz~9.4GHz 2、峰值功率 100mW
3、扫频带宽 小于等于75MHz 4、扫频重复频率 200Hz 5、扫频时宽 1.2ms
6、接收机噪声系数 小于等于6dB 7、天线转速 24rpm,+/-10％
8、收/发天线水平波束宽度 5.2°+/-10％(-3dB 宽度) 9、收/发天线垂直波束宽度 25°+/-20％(-3dB 宽度) 10、 收/发天线旁瓣电平
小于等于-18dB(正负10°内) 小于等于-24dB(正负10°外) 11、 极化方式 水平极化 12、 通信协议 高速以太网或串口 四、性能指标 1、探测距离 典型目标探测距离见下表。 表 1.探测距离表 1Nm-1.852km 目标类型 大型电站/风场 100m高陡峭海岸线 稠密城市海岸线 覆盖森林的 250m 斜坡海岸线 低矮郊区海岸线 大型集装箱船 探测距离 15-25Nm (46.3km) 10-20Nm 6-12Nm 4-8Nm 4-8Nm 7-14Nm 小于 50m 的低矮海岸线，浓密植被 3-6Nm 小岛 鸟群 中型汽艇 带角反射器的航标 小型汽艇或游船 2-4Nm 1-2Nm 1-2Nm 0.5-1.5Nm 0.25-0.5Nm 无角反射器的小型浮标 皮划艇 2、量程 50m~24Nm, 17 档可调 3、功耗 工作：19W @13.8Vdc 待机：2W @13.8Vdc~150mA 4、电源 9V~31.2V 直流 5、使用环境 工作温度：-25°~+55° 相对湿度：+35°，95％RH 防水：IPX67 相对风速：51m/s(最大100节) 五、组成原理 1、 收发系统组成 300-800ft 160-500ft 图 2.收发系统原理框图 2、 信号处理系统组成
图 3.信号处理原理框图
六、关键指标分析论证 1、A/D 采样率与采样位数
雷达最大量程 24Nm，回波最大延迟：
td mAx =2 × 24 ×1852 /（3 ×10E8）= 296.32us 最大差拍频率：
f b mAx =ΔF/Tm*td mAx =75/1200×296.32 = 18.52 MHz
应选择 A/D 采样频率 fs≥2fbmAx， 实际可选： fs=40MHz。 采样位数选 16 位，对应动态范围96dB(72dB@12Bits)。 2、距离分辨率
（1） 、理论分辨率 发射波形扫频带宽ΔF=75MHz，理想距离分辨率为： ΔR0 =C/ΔF=3 ×10E8/(2 × 75 × 10E6)= 2m
对自差式 FMCW 雷达，当目标回波延时 td，有效带宽降为： ΔF ′ = ΔF (1-td/Tm)
式中 Tm 为调制时宽。实际目标距离分辨率为： ΔR =C/(2ΔF (1 – td/Tm) )
从上式可以看出，FMCW 雷达在不同的探测距离上有不同的距离分 辨率。距离越远，分辨率越差。取 Tm=1.2ms,最小和最大量程的距离 分辨率为： 量程=50m, 距离分辨率ΔR≤2m
量程=24Nm, 距离分辨率ΔR≤2.66m
以上给出的是距离分辨率的理论计算值，实际距离分辨率还与信号处理（主要是 FFT）的频率分辨精度等因数有关。 （2） 、相干处理时间间隔对分辨率的影响
最大量程时的可用相干处理时间间隔：1200 - 296.32 = 903.68μs 可用采样点数： 903.68 × 40 = 36147 为了便于 FFT 处理，若实际采样点数选 32768。对应的频率分辨率： Δf = 1221 Hz
该频率分辨率对距离分辨率的限制为：
ΔR′= Tm C Δf / (2ΔF) =1.2 × 10E-3 × 3 × 10E8 × 1221 / (2 × 75 × 106) = 2.9304m
该值大于理论距离分辨率，是实际能达到的距离分辨率。
小量程时，差拍频率小，与大量程相比可获得更长的相干处理时间， FFT频率分辨率对雷达距离分辨率的影响可得到一定程度的改善。比如，50m 量程时，最大回波延时 0.33μs，可用相干处理时间间隔为： 1200 - 0.33 = 1199.67μs 频率分辨率： Δf = 833.56 Hz
该频率分辨率对距离分辨率的限制为：
ΔR′= Tm C Δf / (2ΔF) =1.2 × 10E-3 × 3 × 10E8 × 833.56 / (2 × 75 × 106) = 2.0005m
因而，FFT 频率分辨率对雷达距离分辨率的影响可忽略。但前提是相干处理时间必须用足。
全固态连续波导航雷达 性能与指标论证——设计参考解读
