[发明专利]一种窄波束、长覆盖FMCW雷达在审
| 申请号： | 201710872549.3 | 申请日： | 2017-09-25 |
| 公开（公告）号： | CN109557530A | 公开（公告）日： | 2019-04-02 |
| 发明（设计）人： | 邹谋炎;邹熙 | 申请（专利权）人： | 北京华同微波科技有限公司 |
| 主分类号： | G01S13/02 | 分类号： | G01S13/02;G01S13/32;G01S13/50;G01S13/58;G01S13/91;G01S7/03 |
| 代理公司： | 暂无信息 | 代理人： | 暂无信息 |
| 地址： | 100086 北京市海*** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 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。 | ||
| 搜索关键词： | 天线设计 雷达 窄波束 微波 发射和接收天线 数字信号处理器 波束 交通流量检测 模拟电路模块 模拟电路设计 微波收发电路 线性调频雷达 线性调制信号 连续波体制 通道滤波器 不连续性 带宽设计 混频电路 静止目标 雷达系统 理论论证 时基同步 收发电路 线性调频 综合目标 产生器 低成本 高阻抗 功分器 物分布 最小化 刀片 功放 覆盖 测量 图像 检测 保证 | ||
【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。
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- 邹谋炎;邹熙 - 北京华同微波科技有限公司
- 2017-09-25 - 2019-04-02 - G01S13/02
- 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。
- 雷达及切换致能阵列天线的方法-201510333702.6
- 黄国书;李政达;萧兴隆 - 启碁科技股份有限公司
- 2015-06-16 - 2019-02-12 - G01S13/02
- 一种雷达及切换致能阵列天线的方法。该雷达包括：一收发器、一多发多收阵列天线、一相位阵列天线以及一控制单元；该多发多收阵列天线耦接该收发器，包括多个第一发射子阵列及多个接收子阵列；该相位阵列天线耦接该收发器，包括多个第二发射子阵列以及该些接收子阵列；该控制单元耦接至该收发器，经配置以切换致能该些第一发射子阵列以致能该多发多收阵列天线，或切换致能该些第二发射子阵列以致能该相位阵列天线。本发明提供的一种同时包括MIMO阵列天线以及相位阵列天线的雷达，可同时具备这两种阵列天线的优点。并且，本发明提出的切换致能阵列天线的方法，可因应于当下的情境致能较合适的阵列天线。
- 一种高精度大气折射率误差计算方法-201810999416.7
- 张瑜;李盼盼;李爽;朱一帆;秦元基;王晓雪 - 河南师范大学
- 2018-08-29 - 2019-01-15 - G01S13/02
- 本发明公开了一种高精度大气折射率误差计算方法，在地面到离地1km的范围内，大气折射率呈线性衰减，当目标高度在此范围内时，利用线性插值法得到该目标的大气折射率；在离地面1km以上的范围内，大气折射率成指数衰减，当目标高度在此范围内时，利用指数插值法得到该目标的大气折射率，并利用该大气折射率计算出目标的误差。本发明能够降低大气折射率的误差，提高大气折射率的计算精度，从而提高雷达对目标的定位和测速精度。
- 一种电波射线上大气折射率计算方法-201810999417.1
- 张瑜;秦元基;李爽;邢孟女;赵小纳;周文静 - 河南师范大学
- 2018-08-29 - 2019-01-08 - G01S13/02
- 本发明公开了一种电波射线上大气折射率计算方法，根据我国地理位置范围和无线电气象环境变化的特点，建立全国大气折射率剖面数据库；对于均匀的大气结构地区，利用直接探测法得到雷达所在地的大气剖面，并通过相同高度实测折射率的平移来获取电波射线的折射率；对于不均匀的大气结构地区，当电波射线的开始位置是在雷达所在的栅格内，利用直接探测法得到雷达所在地的大气折射率剖面；当电波射线落到其他栅格内时，先计算出射线点的位置，然后再利用全国大气剖面模型数据库得到该射线点的大气折射率剖面，利用此折射率剖面得到电波射线上大气折射率。本发明在工程应用上容易实现，其计算误差小，进而能够有效地提高电波折射率的计算精度。
- 基于功率加权的多通道组合延时估计方法-201511016977.3
- 石智友;尹述格;朱玉晓;吴美武;赵观星 - 中国电子科技集团公司第五十研究所
- 2015-12-29 - 2019-01-01 - G01S13/02
- 本发明提供了一种基于功率加权的多通道组合延时估计方法，利用多通道接收天线阵接收同一目标的回波信号，对各通道差分数据使用逐点滑窗积累统计法求得各通道信号功率，之后对多通道回波信号两两组合进行相关并估计延时，利用最大功率统计值加权平均，从而得到归一化延时和各通道目标延时关系估计。本发明的中的方法在多通道组合延时估计的基础上，引入功率加权方法，提高各通道间延时估计精度。
- 一种高性能相干高频雷达多频探测方法-201610533543.9
- 蓝爱兰;阎敬业;蒋松;李广明;王赤;吴季 - 中国科学院国家空间科学中心
- 2016-07-07 - 2018-12-25 - G01S13/02
- 本发明提供了一种高性能相干高频雷达多频探测方法，所述方法包括：步骤1)指定若干个频率的频率值及每个频率的观测波束，根据观测波束指向确定各频率的相移增量，由此设计雷达发射机每个通道的发射信号；设计定标信号，以第一通道为基准获得发射通道间不一致性误差和接收通道间不一致性误差：幅度误差和相位误差；利用发射通道间不一致性误差对发射信号进行幅度补偿和相位补偿，实现发射通道间不一致性校正；步骤2)将补偿后的发射信号经发射机滤波放大后由天线发射出去；然后再由天线和雷达接收机接收其回波；步骤3)对回波数字信号进行频率分离，并利用步骤1)中获得的接收通道间不一致性误差进行幅度补偿和相位补偿，获得雷达回波数据。
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