一种FMCW船用导航雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种FMCW船用导航雷达，包括显控终端分系统、天馈分系统、激励器与定时器分系统、接收机分系统和信号处理分系统，其接收机分系统连接天馈分系统、信号处理分系统和显控终端分系统，信号处理分系统连接显控终端分系统，显控终端分系统连接激励器与定时器分系统，天馈分系统连接激励器与定时器分系统。使用自主研发的微带天线，提高了天线隔离度，基本解决了发射机泄露的问题，为后期的回波接收，信号处理打下了良好的基础；在二中频使用了SFC滤波，对近距离目标的回波进行衰减，使接收机的动态范围达到了100dB；通过对信号调制形式，在导航雷达的使用范围内避免了距离-多普勒耦合，具有很高的可靠性，特别适用于中小型舰船。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种雷达，尤其涉及一种FMCW船用导航雷达，属于雷达导航

技术介绍
线性调频连续波(FMCW)雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用，近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。主要优点可归结为以下三方面I. FMCff最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现；2.要从FMCW系统中提取出距离信息，必须对频率信息进行处理，而现在这一步可以通过基于快速傅立叶变换(以下简称为FFT)的处理器来完成；3. FMCff的信号很难用传统的截获雷达检测到。除了上述优点外，FMCff雷达也存在一些缺点，主要表现在三个方面I.作用距离有限导致FMCW雷达作用距离有限的原因主要有两方面，首先FMCW雷达发射机和接收机是同时工作的，作用距离增大时，发射机泄漏到接收机的功率也增加；其次由于FMCW雷达无盲区，近距离目标回波功率很强，兼顾远距离小目标回波，接收机需要设计较大动态。由于连续波雷达不能同脉冲雷达一样在射频前端设计STC，所以难以达到较大的动态范围。2.距离-速度耦合问题FMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号，根据雷达信号模糊函数理论，它必然存在距离与速度的耦合问题，这不仅导致系统的实际分辨能力下降，而且会引起运动目标测距误差。例如申请号为02800268的中国专利申请，公开了一种专利技术名称为“FM-CW雷达装置”的技术方案，其说明书摘要如下“FM-CW雷达装置，包括切换FM-CW波的调制信号发生装置；高速傅里叶变换发送信号和接收信号的差拍信号进行检测处理，计算与目标物体的距离、相对速度的计算装置；根据计算距离确定检测范围控制调制信号的切换的控制装置；切换为变更了发送波的调制频率、三角波频率，发送波的中心频率之一的值的调制信号。把在计算出的最短距离上加上规定距离的距离，或者从固定物体的距离中减去规定距离的距离作为检测范围。”通过对其整体方案分析得知，该专利申请也未解决FMCW雷达所固有的作用距离有限和距离速度耦合问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种FMCW船用导航雷达，有效解决发射泄露的问题，提高接收机灵敏度，使整机正常工作，完成了接收机的大动态设计，避免了海上运动目标的距离-多普勒耦合。为解决上述技术问题，本专利技术采取的技术方案是，一种FMCW船用导航雷达，包括显控终端分系统、天馈分系统、激励器与定时器分系统、接收机分系统和信号处理分系统，其接收机分系统连接天馈分系统、信号处理分系统和显控终端分系统，信号处理分系统连接显控终端分系统，显控终端分系统连接激励器与定时器分系统，天馈分系统连接激励器与定时器分系统。优化的,上述FMCW船用导航雷达,其天馈分系统包括天线、汇流环和步进电机,天线通过汇流环与显控终端分系统传输连接，汇流环设置于齿轮中间部分，步进电机连接天线，天馈分系统还包括有一个用于实现舰首信号的单簧开关。优化的，上述FMCW船用导航雷达，其接收机分系统包括限幅器，限幅器连接预选滤波器，预选滤波器连接低噪放大器，低噪放大器连接滤波器一，滤波器一连接第一混频器，第一混频器连接滤波器二，滤波器二连接一中放大器，一中放大器连接滤波器三，滤波器三连接第二混频器，第二混频器连接二中放大器。优化的，上述FMCW船用导航雷达，其激励器与定时器分系统包括DDS模块和频率 综合器模块，DDS模块包括一个电平转换芯片，电平转换芯片连接FPGA控制器，FPGA控制器连接DDS控制器，FPGA控制器和DDS控制器分别连接电源芯片；所述频率综合器模块分别连接第一混频器、信号处理分系统和第二混频器优化的，上述FMCW船用导航雷达，其信号处理分系统包括A/D采样模块、数字下变频模块、FPGA信号处理模块和DSP信号处理模块，A/D采样模块连接接收机分系统，A/D采样模块连接数字下变频模块，数字下变频模块连接FPGA信号处理模块，FPGA信号处理模块连接DSP信号处理模块；所述DSP信号处理模块连接显控终端分系统。优化的，上述FMCW船用导航雷达，其天馈分系统还包括有一个功率放大器和一个天线控制，天线包括发射天线和接收天线，显控终端分系统通过天线控制与接收天线连接，接收天线连接低噪放大器；所述发射天线分别连接功率放大器和天线控制。优化的，上述FMCW船用导航雷达，其预选滤波器与低噪放大器之间设置有隔离器一；低噪放大器与滤波器一之间设置有隔离器二。优化的，上述FMCW船用导航雷达，其第二混频器与二中放大器之间设置有SFC滤波器。优化的，上述FMCW船用导航雷达，其SFC滤波器为晶体带阻滤波器，SFC滤波器的阻带中心频率为21. 77MHz, 3dB阻带带宽14KHz ；优化的，上述FMCW船用导航雷达，其天线为微带阵列天线，收发隔离度为70dB。本专利技术其有以下的有益效果与以往的技术相比，本专利技术使用自主研发的微带天线，提高了天线隔离度，基本解决了发射机泄露的问题，为后期的回波接收，信号处理打下了良好的基础；在二中频使用了SFC滤波，对近距离目标的回波进行衰减，使接收机的动态范围达到了 IOOdB ;通过对信号调制形式，调制周期进行设计，在导航雷达的使用范围内避免了距离-多普勒耦合。本专利技术米用多功能的微处理器，超大规模集成电路，FPGA+DSP协同信号处理技术,能够实现扫描间相关处理，弱目标检测，目标跟踪，航迹显示，设置警戒区，GPS显示等功能，且具有很高的可靠性，特别适用于中小型舰船。附图说明下面结合附图及其实施例对本专利技术进一步详细说明；图I是本专利技术的系统逻辑框图；图2实本专利技术的分系统框图；图3是本专利技术的天馈分系统逻辑框图；图4是本专利技术的激励器与定时器分系统逻辑框图；图5是本专利技术的DDS模块系统逻辑框图；图6是本专利技术的接收机分系统逻辑框图；图7是本专利技术的信号处理分系统逻辑框图。具体实施例方式如图I所示，本专利技术为一种FMCW船用导航雷达，包括显控终端分系统、天馈分系统、激励器与定时器分系统、接收机分系统和信号处理分系统，其接收机分系统连接天馈分系统、信号处理分系统和显控终端分系统，信号处理分系统连接显控终端分系统，显控终端分系统连接激励器与定时器分系统，天馈分系统连接激励器与定时器分系统。天馈分系统包括天线、汇流环和步进电机，天线通过汇流环与显控终端分系统传输连接，汇流环设置于齿轮中间部分，步进电机连接天线，天馈分系统还包括有一个用于实现舰首信号的单簧开关。接收机分系统包括限幅器，限幅器连接预选滤波器，预选滤波器连接低噪放大器，低噪放大器连接滤波器一，滤波器一连接第一混频器，第一混频器连接滤波器二，滤波器二连接一中放大器，一中放大器连接滤波器三，滤波器三连接第二混频器，第二混频器连接二中放大器。激励器与定时器分系统包括DDS模块和频率综合器模块，DDS模块包括一个电平转换芯片，电平转换芯片连接FPGA控制器，FPGA控制器连接DDS控制器，FPGA控制器和DDS控制器分别连接电源芯片；所述频率综合器模块分别连接第一混频器、信号处理分系统和第二混频器。信号处理分系统包括A/D采样模块、数字下变频模块、FPGA信号处理模块和DSP信号处理模块，A/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种FMCW船用导航雷达，包括显控终端分系统、天馈分系统、激励器与定时器分系统、接收机分系统和信号处理分系统，其特征在于所述接收机分系统连接天馈分系统、信号处理分系统和显控终端分系统，信号处理分系统连接显控终端分系统，显控终端分系统连接激励器与定时器分系统，天馈分系统连接激励器与定时器分系统。2.根据权利要求I所述的FMCW船用导航雷达，其特征在于所述天馈分系统包括天线、汇流环和步进电机，天线通过汇流环与显控终端分系统传输连接，汇流环设置于齿轮中间部分，步进电机连接天线，天馈分系统还包括有一个用于实现舰首信号的单簧开关。3.根据权利要求I所述的FMCW船用导航雷达，其特征在于所述接收机分系统包括限幅器，限幅器连接预选滤波器，预选滤波器连接低噪放大器，低噪放大器连接滤波器一，滤波器一连接第一混频器，第一混频器连接滤波器二，滤波器二连接一中放大器，一中放大器连接滤波器三，滤波器三连接第二混频器，第二混频器连接二中放大器。4.根据权利要求I所述的FMCW船用导航雷达，其特征在于所述激励器与定时器分系统包括DDS模块和频率综合器模块，DDS模块包括一个电平转换芯片，电平转换芯片连接FPGA控制器，FPGA控制器连接DDS控制器，FPGA控制器和DDS控制器分别连接电源芯片；所述频率综合器模块分别连接第一混频器、信号处...

【专利技术属性】
技术研发人员：周忠武，程俊贤，纪玉翀，吕永红，吴宝杰，刘艳，徐海燕，
申请(专利权)人：青岛瑞普电气有限责任公司，
类型：发明
国别省市：