《電子技術(shù)應(yīng)用》
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应用于无人监控的雷达发射机的设计与实现
电子技术应用
李彦旭，陈星宇
江苏大学 电气信息工程学院
摘要： 设计了一种用于无人监控雷达的发射机系统，旨在实现对监控区域的高效探测和精准监测。该发射机系统采用了FMCW（调频连续波）雷达技术，其核心是一种线性连续信号。针对无人监控领域的特定需求和特点，对发射模块进行了方案确定和指标分析，并仿真设计了功率放大器和天线。在此基础上，对功放和天线的结构进行了有效改进。最后进行了系统的实物测试，结果达到了预期的7 W发射功率，证明提出的设计方案满足实际的设计应用需求，验证了其在该领域的可行性。
中圖分類號：TN957.3 文獻標志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245432
中文引用格式： 李彥旭，陳星宇. 應(yīng)用于無人監(jiān)控的雷達發(fā)射機的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(12)：112-116.
英文引用格式： Li Yanxu，Chen Xingyu. Design and implementation of radar transmitters for unmanned surveillance[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(12)：112-116.
Design and implementation of radar transmitters for unmanned surveillance
Li Yanxu，Chen Xingyu
School of Electrical and Information Engineering， Jiangsu University
Abstract： This article designs a transmitter system for unmanned surveillance radar, aiming to achieve efficient detection and accurate monitoring of the surveillance area. The transmitter system uses FMCW (Frequency Continuous Wave) radar technology, and its core is a linear continuous wave signal. In view of the specific needs and characteristics of the unmanned monitoring field, the scheme determination and indicator analysis of the transmitting module were carried out, and the power amplifier and antenna were simulated and designed. On this basis, the structures of the power amplifier and antenna have been effectively improved. Finally, a physical test of the system was conducted, and the results reached the expected transmission power of 7 W, proving that the proposed design solution meets the actual design and application requirements and verifies the feasibility in this field.
Key words : unmanned surveillance；RF front-end；FMCW；high powe

引言

在過去50多年的電磁波理論與技術(shù)發(fā)展中，雷達和無線電技術(shù)取得了顯著進展。在二戰(zhàn)期間，雷達和無線電技術(shù)發(fā)揮了重要作用，并在戰(zhàn)爭末期廣泛應(yīng)用于海軍、陸軍和空軍中[1]。如今，雷達技術(shù)不僅應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，還在民生領(lǐng)域普遍存在。隨著科技和社會的不斷發(fā)展，雷達技術(shù)在醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、海洋探測以及災(zāi)害預(yù)警等領(lǐng)域的應(yīng)用日益普及。雷達技術(shù)作為無人監(jiān)控系統(tǒng)中一種重要的感知手段，具有無法替代的作用。雷達發(fā)射機作為雷達系統(tǒng)的核心組成部分，對于監(jiān)控區(qū)域的探測效果和系統(tǒng)性能具有關(guān)鍵影響。然而，傳統(tǒng)的光學(xué)監(jiān)控攝像機在某些方面存在限制，如在夜間或惡劣天氣條件下無法正常工作。為了解決這些問題，研究人員開發(fā)了基于紅外燈的夜間監(jiān)控系統(tǒng)，但仍未能解決惡劣天氣對監(jiān)控效果的影響。此外，紅外監(jiān)控技術(shù)仍然存在一些局限性，如探測距離較短，且其受到目標表面材料和厚度的影響，對于一些材料較厚或密閉的目標，其穿透能力相對有限，可能無法完全探測到目標內(nèi)部的情況。這些限制導(dǎo)致無法獲取監(jiān)控對象的全部信息，為未來的安防、交通監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測以及醫(yī)療診斷領(lǐng)域發(fā)展和應(yīng)用帶來挑戰(zhàn)。因此，研究者們開始關(guān)注微波探測技術(shù)，希望通過這一技術(shù)突破現(xiàn)有的限制，實現(xiàn)更廣泛和更準確的監(jiān)控目標。FMCW雷達的獨特之處在于其電信號連續(xù)傳輸，其基本原理是一種被稱為線性調(diào)頻脈沖的信號。這種信號是頻率隨時間變化的正弦波，在預(yù)設(shè)頻帶內(nèi)發(fā)出掃頻信號[2-3]。收發(fā)端在信號的傳播過程中存在傳輸時延，因此發(fā)射信號和接收信號在同一時間點上的頻率值會產(chǎn)生差異，形成中頻信號。而從中頻信號中可提取距離、速度和角度信息。與脈沖雷達相比，F(xiàn)MCW雷達具有分辨率高、頻率編碼靈活、抗電磁和環(huán)境干擾能力以及持續(xù)性強等優(yōu)點，更適用于無人監(jiān)控場景中對目標的快速響應(yīng)和準確識別。


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作者信息：

李彥旭，陳星宇

（江蘇大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）


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