4。21  发射信号频谱验证 20

4。22  差频信号频谱验证 22

结  论 25

致  谢 26

参 考 文 献 27

1  引言

1。1  研究背景与意义

在高精度雷达测距中，调频连续波（FMCW）雷达技术和脉冲雷达技术是主流使用的两种技术。FMCW雷达技术有很长的研究历史。19世纪20年代，应用于测距的FMCW雷达技术才开始发展起来，到了第二次世界大战期间，它被用于炸弹瞄准雷达，1946年，第一个FMCW监控雷达才建立起来[1]。早期的雷达主要局限于某些特定的领域，例如无线电测高仪。到了19世纪60年代，FMCW雷达才开始广泛地应用起来，主要是因为FMCW能与刚刚发展起来的各类固态发射机很好地兼容和数字信号处理器的发展使得FMCW雷达能进行很好的距离测量[2]。

相比于脉冲雷达，FMCW雷达有很多优势。FMCW波形对于目标的测量不存在盲区，具有低频截获特性，能够同时测量目标距离和速度并有很高的距离分辨率。FMCW雷达系统具有简单的射频结构，只要较低的峰值功率，能够应用距离增益控制（RGC）来减小雷达方程的项对目标动态范围的影响，并能够控制距离和多普勒旁瓣以获得很高的频谱利用率[1, 2]。此外，FMCW雷达系统相对于脉冲雷达系统使用更低成本和功耗的射频器件[3]。文献综述

当然在FMCW雷达发展的同时，也会存在一些问题，例如收发机的隔离度不高、测距量程受限、距离速度耦合[2, 4, 5]等。随着几十年学者们对于这些问题的研究，已经基本上被解决了。例如增加自由空间的隔离度和提高接收机混频器端口之间的隔离度可以减小泄漏对于零中频接收机的影响[6]。为了提高收发机的隔离度，韩国KB Kong等人研究出了拥有锯齿边缘状的“隔离墙”[7]。而收发机之间的泄漏是导致FMCW雷达只能局限于短距离应用的原因[6]，因此提高收发机的隔离度，也随之解决了测距量程受限的问题。在FMCW雷达的多种调制方法，如正弦波、锯齿波、三角波或编码调制中，对称三角线性调频连续波（STLFMCW）雷达能够通过频谱配对法[8]或者MTD-频域配对法[9]消除目标和速度的耦合。

本课题研究内容是工作在24。125GHz（K波段）的FMCW雷达，工作在毫米波或者较高的微波频段的FMCW雷达能够为需要分辨多个距离很近的目标的应用提供较低功耗的解决方案。在达到1m及以下的距离分辨率情况下，此类雷达的输出频率能够在几百兆的扫频带宽上获取极好的线性度[10]。24GHz的FMCW雷达可以应用的领域很广，例如交通检测、物体探测、体育运动以及工业应用。

1。2  国内外研究现状

1。3  本文主要内容及结构安排

本文内容有如下安排：

第一章引言，主要介绍了FMCW雷达发展历史、FMCW雷达相对脉冲雷达的优势、FMCW雷达出现问题的解决，并从上文的研究背景引出本课题的研究意义。最后对国内外发展情况和主要的应用领域做出了介绍。

第二章FMCW雷达基本原理及系统概述，主要介绍了CW雷达的测速原理和FMCW雷达的测距原理，以及介绍了简单的FMCW雷达系统的框图。

第三章FMCW 雷达的数学公式推导及仿真，主要介绍了如何将无穷周期的FMCW信号写成傅里叶级数展开的形式，以及采用复化中矩形公式对傅里叶系数中的不可以函数进行数值逼近。此外，还介绍了推导对称三角调制的回波信号混频之后的差频信号的傅里叶级数表示式。