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全固态连续波导航雷达 性能与指标论证设计参考

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86dB。

10、接收机灵敏度

常规脉冲体制雷达的接收机灵敏度由下式决定: S = kTBF0 L( S / N ) min 式中

k为波尔兹曼常数 T为绝对温度 B为噪声带宽 F0为噪声系数 L为系统损耗

(S/N)min为最小可检测信噪比,又称识别系数

根据前面的分析,FMCW雷达的灵敏度不仅决定于接收机本身的噪声还与发射泄漏噪声、本振噪声有关,因而总噪声系数要修正为: F = F0 FF AM1/ f 式中

F为本振1/f 噪声系数 1/fF为FM-AM 变换噪声系数 AM另外,排除接收机以外的因数,识别系数(S/N)min取为1;暂不考虑系 统损耗,L取1;并对带宽归一化,得到每Hz的灵敏度: S = kTF0 F1/ f FAM

=8dB,F雷达前端设计的相关文献,取已知:F0=6dB根据FMCW1/fFAM=12dB,则:

S =-174 + 6 + 8 + 12 = -148dBm / Hz

经过信号处理后,噪声带宽为FFT的分辨带宽,如在50m量程时,Δf = 833.56 Hz,取识别系数(S/N)min=15dB,对应的整个接收机灵敏度为:

ST = -148 + 10lg 833.56 + 15 = -103.8dBm

七、测试

在实验室对实物测试的目的是进一步补充、完善整机指标体系,对前节的指标分析进行验证,或在测试的基础上调整、优化分析方法,使相关指标更可信、更合理,为下一步开展详细方案设计和研制工作打下基础。 1、收发天线隔离度测试

将天线单元与其背面的电路分离,按下图连接测试设备:

图 5、收发隔离度测试

将信号源频率设在9350MHz,输出功率PT=20dBm。若频谱仪测得的接 收功率为PR,则隔离度为: I = 10 lg(PT/PR)( dB )

本项测试最好在微波暗室内完成。若无暗室条件,可选室外空旷处,将天线单元口面朝向天空安装。 、发射中心频率2.

连接器的将天线单元分离后,SMA在发射末级功放的输出端焊接一根带 同轴线,按下图连接测试仪表。

图 6、发射参数测试

按上图连接好后,控制发射机工作,调整频谱仪读出发射中心频率。本项测试时需关注该雷达是工作于定频方式还是调频方式。 3、发射功率电平

本项测试的测试框图如图6所示。在频谱仪上直接读出发射信号的峰值功率电平。

本项测试需特别关注雷达在不同量程时的发射功率电平。 4、调频带宽

本项测试的测试框图如图6所示。调整频谱仪的参数,使频谱仪显示FMCW信号的精细谱结构,FMCW信号的谱结构如下图所示。

图 7、FMCW 信号频谱结构

测得信号峰值功率PmAx,在频谱上升沿和下降沿分别找到对应0.5%PmAx的频率FL和FR,调频带宽为: BM = FR-FL

本项测试过程中亦需关注不同量程下调频带宽是否变化。.

、重频、调频时宽5测试框图如下图所示。

图 8、调制参数测试框图

在不同量程下测试信号的重复周期、调频信号宽度。本项测试需关注重复周期是否参差,这关系到同频干扰抑制方案的确定。

6、灵敏度

FMCW雷达接收灵敏度或噪声系数受到各种泄漏噪声的影响,因而抛开天线和发射机单独测试接收机灵敏度或噪声系数意义不大,因为这样测得的参数不能真正反映接收机接收微弱信号的能力。真实反映实际情况的测试必须在发射机、天线处于正常工作时进行。考虑多种因素后设计如下图所示的测试方案。

图 9、灵敏度测试框图

用X波段喇叭天线收集一部分发射信号,经延时、衰减后通过相加网络馈入接收通道,调整精密衰减器使雷达刚好能检测到测试信号,用频谱仪测 量相加网络输入端的测试信号电平值,该测试值即为灵敏度。. 也可选较空旷处完成条件不具备时,该项测试最好能在微波暗室中完成。延时电路可用适当长度的传输线以尽量避免近距离强杂波的影响。测试, 替代。 八、测试结果: 1 峰值功率100mW (衰减(频谱仪显示值)+20雷达工作在不同量程时,测试值大约为-7.5器)+3.5(连接电缆损耗)=16dBm。考虑到焊接到电路上的电缆末端电压驻波比偏大,实际电路峰值功率应该能达到 100mW。 2 扫频带宽 量程

扫频带宽

3Nm~24Nm 1/4Nm~2Nm 50m~1/8Nm

13MHz (9.302~9.315GHz) 65MHz (9.315~9.380GHz) 75MHz (9.305~9.380GHz) 3 扫频时宽 时 当量程为4Nm~24Nm :1.4ms 时: 当量程为3Nm 1.3ms 1.2ms 当量程为50m~2Nm 时: 功耗 4 整机实际测试: 1.当雷达关闭或待机时,总电流1.2A,功率=1.2A*13.8V=16.56W; 2. 当雷达开发射时,总电流2.5A,功率=2.5A*13.8V=34.5W。 微波电路测试:6.6V*0.45A+|(-7.5v)*(15mA)|=3.024W。 5 发/收天线隔离 隔离度测试值达到 65dB 以上。 九、计算结果 1.不同量程段计算:

全固态连续波导航雷达 性能与指标论证设计参考

86dB。10、接收机灵敏度常规脉冲体制雷达的接收机灵敏度由下式决定:S=kTBF0L(S/N)min式中k为波尔兹曼常数T为绝对温度B为噪声带宽F0为噪声系数L为系统损耗(S/N)min为最小可检测信噪比,又称识别系数根据前面的分
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