[发明专利]一种用于脉冲多普勒雷达中零距离标定系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波毫米波雷达技术领域，通过将技术成熟的声体波延迟线(L波段)应用于微波、毫米波脉冲多普勒雷达零距离标定系统中，实现在雷达调试时对零距离进行标定的一种新技术。

背景技术

现有的雷达零距离标定系统是通过雷达对预先设定的近区某固定目标进行跟踪测距后，以此固定目标(通常选择调试现场周围的某一固定铁塔)作为雷达零距离标定的基准值，对脉冲多普勒雷达进行零距离标定。该系统主要缺陷有：一是由于受天气、风力等外界环境影响，固定目标摇动会影响标定精度；二是固定目标的距离是通过GPS等定位方法进行距离标定的，精度只能达到米级；三是固定目标比较大，回波信号位置不固定，每次标定的数值有偏差，标定一致性不高；四是固定目标回波易受周围建筑物的影响，产生干扰，导致标定误差大。

声体波(BAW：Bulk Acoustic Wave)延迟技术是通过声体波延迟器件实现对高频信号的传播时间进行延迟。声体波延迟线(BAW Delay Line)是一种声体波延迟器件，一般由输入和输出薄膜换能器、传声介质、输入和输出匹配网络构成，其中薄膜换能器由底电极、氧化锌(ZnO)薄膜和上电极组成。其工作原理是：当微波信号通过输入匹配网络到达输入薄膜换能器时，通过压电薄膜的逆压电效应将电信号转变为声信号在传声介质中传播。当声信号到达输出薄膜换能器时，再通过压电效应将声信号变成为电信号，通过输出匹配网络输出。由于声信号的传播速度比电信号慢10⁴量级，因此可以在较短传声介质内获得较长的延时。声体波延迟线的优点是结构简单、体积小、重量轻、温度稳定性好，与同轴电缆延迟线相比，声体波延迟线可以在较小的体积实现较长延迟。

脉冲多普勒雷达零距离标定是雷达实现精确测距功能的重要环节，可以测量目标距离也是雷达的一个突出优点。测距的原理是当雷达工作时，发射机经天线向空间发射一串重复周期一定的高频脉冲，如果在电磁波传播的途径上有目标存在，那么雷达就可以接收到由目标反射回来的回波。由于回波信号往返于雷达和目标之间，它将滞后于发射脉冲一个时间。然后，通过雷达信号处理机计算出回波与零距离的时间间隔，就可得到雷达与目标间的距离。因此，在雷达测距中零距离的准确标定将直接影响距离测量的精度。

发明内容

要解决的技术问题

针对原标定方法中存在的标定精度不高、标定系统复杂、工作效率不高和调试场地易受气候影响等问题和缺陷，通过采用声体波延迟线、射频综合协理技术和收发一体化设计技术，本发明提出一种新的用于脉冲多普勒雷达调试中零距离标定系统及方法，提高雷达的测距精度和标定效率。

技术方案

一种用于脉冲多普勒雷达中零距离标定系统，包括环形器、限幅器、低噪声放大器、隔离器、混频器、延迟线、上变频器、第一放大器、第二放大器、功分器和天线；其中依次串联的天线、环形器、限幅器、隔离器、低噪声放大器、隔离器、混频器组成了接收通道；延迟线及前后的阻抗匹配网络组成了延迟通道；依次串联的上变频器、隔离器、第一放大器、隔离器、第二放大器、环形器和天线组成了发射通道；混频器的输出端连接延迟通道的输入阻抗匹配，延迟通道的输处阻抗匹配连接发射通道的上变频器；接收通道和发射通道通过环形器共用一个天线，功分器的两个输出端分别连接混频器和上变频器，将本振信号一分为二分别输入到混频器和上变频器。

所述的天线采用矩形喇叭天线。

一种利用用于脉冲多普勒雷达中零距离标定系统实现的零距离标定方法，步骤如下：

步骤1：雷达的发射信号从环行器进入接收通道，经过限幅、隔离、放大、隔离后进入混频器，与本振信号混频后将雷达的发射信号的频谱搬移到延迟线的工作频段；

步骤2：经过频谱搬移后的发射信号在延迟线输入端经过阻抗匹配后转化为声信号在传声介质中进行时间延迟传播，在延迟线输出端又转化为电信号经过阻抗匹配后输出；

步骤3：将时间延迟后的电信号送入上变频器，与本振信号混频后将电信号频谱搬移到雷达工作频段，通过隔离、放大到雷达所需的信号幅度，然后经过隔离器和环形器，送至天线发射回雷达，作为标定信号。

有益效果

本发明提出的一种用于脉冲多普勒雷达中零距离标定系统及方法，具有如下优点：

1、采用该技术研制的标定系统，电路简单可靠，对雷达信号的处理稳定可靠，延时精度高(精度能达到50ns)，而且该系统可在标准计量站进行准确标定，保证标定系统性能指标的一致性，从而保证雷达系统标定的精度。