1 概述

雷達(dá)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)是雷達(dá)的神經(jīng)中樞。通過(guò)對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)的分析處理可以精確得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)速度，運(yùn)動(dòng)方向，目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離以及目標(biāo)方位等信息。

如今，雷達(dá)的應(yīng)用需求和技術(shù)發(fā)展促進(jìn)了雷達(dá)信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的飛速發(fā)展。無(wú)論在信號(hào)形式、處理算法，還是在信號(hào)處理和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法、硬件的結(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)處理軟件編程等方面都有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

本篇文檔作為雷達(dá)產(chǎn)品的技術(shù)支持文檔，描述了雷達(dá)信號(hào)在后端的分析處理手段，將從濾波放大電路、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，以及如何提高探測(cè)精度等方面為客戶提供信號(hào)處理的一些參考建議。

2濾波放大電路

雷達(dá)傳感器工作時(shí)輸出的中頻信號(hào)需經(jīng)一系列濾波、放大和 DSP 處理后，才更易于從中分析得到我們所需的目標(biāo)信息。尤其是當(dāng)雷達(dá)工作于 FMCW 模式時(shí)，輸出信號(hào)要先經(jīng)濾波處理濾掉調(diào)制信號(hào)后才能進(jìn)行放大處理，否則會(huì)使得調(diào)制信號(hào)被過(guò)分放大導(dǎo)致信號(hào)飽和失真。

在雷達(dá)工作于 FMCW 模式用于測(cè)距功能時(shí)，外接濾波放大電路的目的主要是為了去掉調(diào)制信號(hào)和進(jìn)一步放大輸出信號(hào)；而當(dāng)雷達(dá)工作于 CW 模式用于測(cè)速功能時(shí)，外接濾波放大電路的目的主要是為了濾除干擾和噪聲，同時(shí)也進(jìn)一步放大輸出信號(hào)。

3濾波器選擇原則

本公司雷達(dá)傳感器一般有以下兩種類型：

傳感器也帶有 CW 工作模式。其工作于 FMCW 模式做測(cè)距應(yīng)用時(shí)，首先需要濾除輸出信號(hào)中低頻調(diào)制信號(hào)，適于進(jìn)行高通濾波放大處理；其工作于 CW 模式做測(cè)速應(yīng)用時(shí)，適于進(jìn)行帶通濾波放大處理。

以上兩類雷達(dá)傳感器在后端設(shè)計(jì)濾波放大電路時(shí)，都需要注意增益、輸入阻抗等電氣參數(shù)的匹配。濾波放大電路的選擇須遵循以下幾條原則：

1. 濾波器頻率選擇。選用高通濾波器時(shí)，如調(diào)制頻率為 100Hz, 則建議采用截止頻率為 1KHz 的高通濾波器，即選用的濾波器頻率為調(diào)制頻率的 10 倍。

• 增益設(shè)計(jì)。理論上，傳感器本身和濾波放大電路的整體增益不應(yīng)高于 60dB。對(duì)于輸出端未設(shè)置 IF 放大部分的傳感器，即可以在此增益限制內(nèi)選用帶有一定增益的濾波器對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大；對(duì)于輸出端已設(shè)置有 IF 放大部分的傳感器，更應(yīng)參考此增益限制謹(jǐn)慎設(shè)置濾波器的增益。

3. 放大電路設(shè)計(jì)。當(dāng)濾波器需要設(shè)置較大增益時(shí)，一般采用多級(jí)放大電路，每一級(jí)放大倍數(shù)最好不超過(guò) 30dB。

4. 阻抗匹配。加入負(fù)載阻抗的值應(yīng)在 470Ω-1KΩ之間。

5. 運(yùn)放選擇。選用優(yōu)質(zhì)低噪聲運(yùn)放，如 MC33079 等。

6. 排線長(zhǎng)度選擇。雷達(dá)傳感器與后端濾波放大電路之間由排線連接，為避免過(guò)大的干擾和噪聲，排線長(zhǎng)度應(yīng)控制在 25cm 以下。

4雷達(dá)探測(cè)精度

雷達(dá)傳感器的測(cè)量精度在很大程度上是由后期的信號(hào)處理技術(shù)（DSP）決定的。以測(cè)距  應(yīng)用為例，調(diào)頻連續(xù)波雷達(dá)的距離分辨率將取決于頻率測(cè)量分辨率，一般頻率測(cè)量是通過(guò)對(duì)差頻信號(hào)進(jìn)行 FFT 處理實(shí)現(xiàn)的。

利用 FFT 技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析時(shí)，分析精度主要受制于混疊效應(yīng)、量化誤差、泄漏效應(yīng)與柵欄效應(yīng)。混疊效應(yīng)和量化誤差是模擬信號(hào)數(shù)字化過(guò)程引起的，泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)是離散傅立葉變換所固有的。

由于 FFT 的“柵欄效應(yīng)”，使得直接采用 FFT 所獲得的距離譜具有固定的采樣間隔△R， 從而產(chǎn)生△R/2 的測(cè)距誤差。這使得測(cè)距雷達(dá)在近距離下測(cè)量的相對(duì)誤差較大。分析表明， 增加 FFT 譜線數(shù)量、提高頻譜分辨率可削弱泄漏效應(yīng)和柵欄效應(yīng)的影響，但由于增加了采樣長(zhǎng)度，將增加時(shí)間開(kāi)銷。因此，如何克服 FFT 的“柵欄效應(yīng)”，提高頻譜分辨率，進(jìn)而提高

FMCW 雷達(dá)的測(cè)距精度，成為 FMCW 測(cè)量雷達(dá)的重要研究課題。