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毫米波雷达

毫米波雷达

微波高频的应用
2020-12-24
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当大多数人听到微波一词时,他们会想到微波炉。这是自然而完美的选择,因为微波炉的工作频率为2.45 GHz,处于微波和无线频段。微波炉是一种具有大功率电子管(磁控管)的设备,该电子管会产生电磁辐射并将其辐射到待烹制的食品中。它通过加热食物内部的水分来烹饪食物,即从内部到外部进行烹饪。

图1是电磁频谱图,示出了用于普通通信,导航和雷达应用的各个频带。一些更熟悉的应用是用于无线电,电视频道,蜂窝电话,全球定位系统(GPS),个人通信服务(PCS)和直接广播卫星(DBS)的AM和FM广播频段。这些应用程序中的每一个都有不同的操作频率。它们处于FDMA模式,即始终在指定的频带上运行。没有计划的时间间隔,也没有电台或频道的时间共享。

 电磁频谱

图1电磁频谱。

尤其是一些应用程序,总结如下:

毫米波雷达

总览

 基本雷达系统

图2基本雷达系统。

经典雷达(参见图2)通过波束聚焦天线发出发射器产生的高功率短时微波脉冲。脉冲由脉冲形成网络控制,并在发送时开始时序。脉冲撞击物体或目标,该物体或目标将能量通过天线反射回雷达接收器。脉冲被发射,从物体弹回并被接收所花费的时间确定了物体离雷达天线的距离。天线波束与物体的角度决定了方位角和/或仰角。

图2中的一个重要模块是双工器或发送/接收(Tx / Rx)开关。双工器是在适当的时间将雷达天线从发射器切换到接收器的电路,以使发射的信号不会损坏接收器。它还允许从物体返回的非常低电平的信号被路由到接收器。双工器可以是物理交换机,也可以是执行交换功能的一系列传输线。

为了进一步理解雷达概念,有必要定义一些其他术语:

 图3波形 连续波(a),脉冲(b)

图3波形 连续波(a),脉冲(b)。

连续波(CW)(请参见图3a)是指连续打开的信号。即没有时间信号被中断或关闭。

脉冲传输(请参见图3b)是雷达系统的核心,是真正使雷达能够运行的要素。脉冲信号仅在很短的时间内供电(5%至10%或更少)。这样就可以实现较高的峰值功率,这通常是连续波系统无法实现的,因为需要持续不断地提高平均功率。如果电源一直打开,则系统组件还能够以热能形式耗散浪费的能量。

脉冲宽度(τ)是信号开启的时间(以时间为单位(例如,秒,毫秒,微秒)进行测量)。

脉冲重复频率(PRR),也称为脉冲重复频率(PRF),是每秒重复脉冲的次数。它的倒数是PRT或脉冲重复时间,如图3b中的“ T”所示。

占空比是脉冲宽度τ与脉冲重复时间T或τ/ T之比。占空比为5%,6%,7%,10%或信号存在的时间百分比。从另一种角度来看,这是信号实际在做某事或正在工作的时间,与总可用时间相比。

峰值功率是出现在脉冲顶部的功率量。在图3b中,峰值功率是整个持续时间τ内脉冲的幅度。峰值功率通常很高,但仅持续很短一段时间。许多组件都具有峰值和连续波功率规格,可在两种应用中使用。

平均功率定义为峰值功率乘以占空比。在脉冲接通的时间内,电源可用(峰值功率)。随后的脉冲根据脉冲重复频率和脉冲宽度(即占空比)为系统平均功率做出贡献。

雷达系统的应用和功能可以分为搜索和警告,跟踪和测量以及成像。

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