雷达的波形和干扰对噪底的影响 留言

如果干扰信号落入雷达接收器带宽应该检测并在信号处理中被去除。对于每个制造商来说应该具有略有不同的波形、时序带宽天线方向图和信号处理这是干扰抑制方面的优势,但也需要雷达对干扰的不同响应。

 

今使用的汽车雷达传感器主要有两种不同波形类型检测(BSD)雷达一般使用多频键控(MFSK)雷达信号,主要在24 GHz频带内运行

 

工作在77 GHz79GHz频段的雷达经常使用线性调频连续波(LFMCW)信号或线性调频序列(CS)信号,LFMCW信号的一个特殊形式雷达使用LFMCW方式在固定的时间周期内和特定的带宽(fsweep)内发射线性调频信号,这个时间周期称为相干处理间隔TCPI,如图2所示

 

射频易商城 

上线性调频(upchirps下线性调频(downchirpsLFMCW雷达信号

 

雷达将接收到的与瞬时发射频率相同的信号进行下变频并测量拍频fB,它代表与原始发射波形偏移量,雷达参数范围R和径向速度vr)都与测得的拍频相关,为了确地测量目标vrR,必须进行两拍频测量(见图2,拍频分别表示为fB1fB2,在多目标情况下,通过两个连续的线性调频测量不同的拍频的方式无法准确测量范围和径向速度参数,但可以通过附加的不同斜率线性调频来解决这个问题

 

实现一定的径向速度分辨率,TCPI通常位于20 ms的范围内且处理的线性调频脉冲数间隔大于两个 fsweep确定了距离分辨率,一般为100 MHz以上,并且在不久的将来将超过1 GHz,未来可能达到4 GHz甚至5 GHz

 

线性调频序列波形由几个很短的LFMCW线性调频序列组成,TCPI期间内,每个序列的持续发射时间为TChirp(见图3由于单个线性调频序列非常短,因此拍频主要受信号传播时间和多普勒频移影响,fD可忽略不计。

 

射频易商城

3 线性调频序列

 

瞬时载波频率经过下变频和对单个线性调频进行傅里叶变换后再进行信号处理,由于高载波频率和高调频拍频的速率主要由探测范围决定目标距离可在假设径向速度vr = 0m/s进行计算径向速度不是在单次调频过程中测量,而是在持续时间为TCPI的连续调频序列后测量,第二个傅立叶变换接着进行变换产生多普勒频移,获得多普勒频移后,目标距离进行校正

 

虽然单个TChirp通常在10 µs100 µs的范围内,信号的数量LN应足够高以使整个处理间隔TCPI = LN× TChirp可以积累到几十个毫秒以实现所需的径向速度分辨率。

 

信号带宽高,接收器带宽相对较小时,之所以可以实现这一点,是因为只需测量雷达设计的最大拍频给两个示例,表1显示了两雷达波形40m范围内测量径向速度为50m/s目标时测得的拍频。

 

1 汽车雷达波形比较

 射频易商城

 

这些计算是根据LFMCW方程,表明测得的拍频LFMCW雷达设计的100 kHz范围内,但是CS雷达的拍频(几个MHz)要高得多。这导致接收器带宽更高,与使用LFMCW时使用的技术相比可能需要不同的技术。

 

LFMCW相比,CS的优势在于无模糊,在单个相干处理间隔内就足以测量和解决观察范围内的所有目标LFMCW中,至少需要三个不同的线性调频信号在另一方面,在CS波形中,由于FFT变换导致处理复杂性提高而且接收器带宽需要根据预期的拍频进行变化,这也是为什么需要干扰消除和缓解技术的原因

4描述了存在干扰信号(红色线性调频)时下变频和傅立叶变换处理过程,干扰线性调频信号与雷达的回波信号一起下变频绿色为某一范围内的恒定拍频,这在存在干扰的环境中测量单个目标时会发生,随着干扰信号的引入,除了回波信号,一个与时间有关拍频(红色曲线)产生,因此,在傅立叶频率域中,频谱没有显示一个拍频而是有几个频率。

 

射频易商城

4 干扰信号的影响

 

理想情况中,回波信号的信噪比(绿色条)最大存在干扰信号时,噪上升而信噪比下降,具体取决于图中标识为fLP的接收机带宽,除了降低了检测性,回信号导致的较低信噪比会导致距离精度降低和多普勒测量精度降低。

 

接收的噪底和目标的信噪比取决于硬件软件和目标雷达截面积(RCS),工作在77GHz频段的汽车雷达典型噪水平约为– 90 dBm一种趋势是将线性调频序列波形与其他方法结合例如频移键控,以减少计算量但是,目前汽车雷达传感器相关规范中尚无关于干扰源和干扰抑制的通用要求

原文始发于微信公众号(雷达通信电子战):射频易商城

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注

在线客服