[发明专利]一种宽范围高精度微波测距雷达系统设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种宽范围高精度微波测距雷达系统，属于空间微波雷达测量技术领域。

背景技术

微波测距雷达项目研制来源于探月二期工程中嫦娥三号GNC分系统微波测距测速敏感器的型号研制，为着陆下降过程提供距离信息，测量范围要求15m-16km，精度要求120m以上0.33%*R，120m以下0.4m。

目前远距离雷达主要选用脉冲体制，近距雷达测量技术主要有调频连续波和窄脉冲测量技术。

脉冲测量技术是通过计算接收信号与发射信号的延时来测量距离，通过波形设计，使得发射波门、接收波门在时间上不重合，避免发射链路干扰接收链路，便于提高发射功率，增加作用距离。

调频连续波测距是通过发射信号和回波信号的差频获得距离，由于发射通道、接收通道同时工作，接收通道会受到发射泄露信号影响，当回波信号被淹没在发射泄露信号中时，调频连续波体制雷达无法工作。因此调频连续波测距技术主要用于近距测量，且工作原理与脉冲延时测距不同，两种体制合成比较困难，不能实现整个着陆过程要求的15m-16km作用范围。

窄脉冲测量技术属于脉冲测量技术的一种，设计要求发射波门、接收波门在时间上不重合，因此最近距离决定了最大脉冲宽度，测量距离越近，发射波门越窄。窄脉冲测量技术一方面由于发射脉冲窄，导致占空比低，进而影响测量距离；另一方面，由于脉冲窄，其调制带宽较低，因此测量精度低。

按照着陆过程测距要求近距测量至15m，120m以下测量精度0.4m，经分析要同时满足测量范围和测量精度，测距脉冲宽度需小于100ns，信号带宽大于100M，即调频斜率大于1*10¹⁵Hz/s，工程上很难实现。

窄脉冲近距测量可以通过频率步进综合合成大带宽信号，但其处理方式与普通脉冲测距处理方式有较大差异，难以实现远、近距离统一设计。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种宽范围高精度微波测距雷达系统设计方法，通过波形和时序设计，将脉冲测距与泄露对消技术结合，在工程可实现的前提下，提高发射、接收隔离度，使用脉冲体制实现远、近距高精度脉冲测距。

本发明技术解决方案：

一种宽范围高精度微波测距雷达系统设计方法，实现方式如下：

（1）雷达发射通道发射信号与雷达接收通道接收信号同时进行，接收天线范围覆盖发射通道使得发射泄露的线性调频信号完整接收；

所述雷达发射信号采用宽脉冲波形，时宽大于3us、信号带宽大于100MHz;

（2）采用收发天线分置，通过增益控制和收发通道隔离保证接收和发射通道隔离度；

所述发射天线采用阶梯喇叭天线，所述接收天线采用光壁喇叭天线进而实现天线高隔离度；

（3）发射通道泄露信号剔除：

设发射信号为S(t)：

S(t)=A*rect(tτ)cos(2πf0t+k*t22)]]>