六端口技术在雷达目标检测中的应用研究

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六端口测量矢量反射系数、测试净功率、S参数、衰减和相移等技术已经成熟。利用六端口可以测量复反射系数的特点,将其作为接收机应用在雷达中,代替传统雷达中的混频器,可以实现直接变频接收。而六端口接收机无需各种SAW滤波器,无需复杂的外差混频,所需元器件少,比超外差接收机容易集成。六端口雷达系统具有检测多目标的功能,本论文主要围绕着六端口可以作为直接变频接收机的特点展开讨论,论述六端口技术在雷达目标探测中的作用。主要内容包括以下几个方面: (1)详细介绍了六端口的基本理论,给出其测量复反射系数的原理;利用六端口可以测量复反射系数的特点将其应用在雷达中,可以实现直接变频测量,无需混频器或鉴相器,可以达到降低成本、减小体积的目的。针对不同的发射信号分析六端口雷达进行目标检测的原理;分析了六端口雷达在多目标检测中存在的问题;总结了六端口雷达的特点。 (2)在论述了六端口雷达工作原理的基础上,本文提出了基于六端口技术的FMCW雷达。分析其测速测距的原理;研究六端口雷达如何处理扫频信号。并基于这种体制的雷达提出了六端口的另外一个重要优点,即:它可以进行多目标检测。与传统的超外差式雷达相比,六端口雷达可以在不改变FMCW波形参数、不复杂化信号处理的情况下进行多目标检测,因此简化了测量过程。模拟结果表明,基于六端口技术的FMCW雷达适于多目标检测。提出在多目标检测后端数字处理部分的关键问题,并给出基于六端口技术的FMCW雷达在硬件层面上的瓶颈以及面对这个瓶颈所能加以探索的方向。 (3)本文在分析PD雷达工作原理的基础上,研究了基于六端口技术的PD雷达,从相位而非时间差的角度提取目标距离信息,并分析了其工作原理。为解决相位检测中的周期模糊问题和后端数字信号处理中的信号分离问题,提出了基于双六端口结的双频PD雷达系统。仿真结果表明,这种雷达具有较高的测量精度,并且不会有距离模糊产生,是测量多目标的距离和相对速度的一种行之有效的方法。基于多目标检测中有关目标距离不同导致回波能量不同等一系列情况,作了相应分析。总结了基于六端口技术的PD雷达的特点以及在多目标检测中的问题。 (4)在分析LFM脉冲体制雷达和步进频脉冲雷达的工作原理的基础上,研究了基于六端口技术的LFM脉冲雷达和步进频脉冲雷达,分析了其工作原理。LFM脉冲雷达和步进频脉冲雷达在测距方面本质上相同,都是需要用大的带宽换取高距离分辨率。简单的性能分析后,我们发现利用六端口独特的精确测相能力,可以提高雷达的测距精度。 (5)文章的最后论述了六端口技术在UWB技术中的应用。对六端口技术在雷达目标检测中的应用作了总结和展望。六端口技术作为一种直接变频技术,以其独特的优势,越来越受到研究者的关注,其应用前景必将更加广泛。
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