基于滑窗积累平均的多谱勒定高仪设计
线性调频连续波雷达（Linear Frequency Modulated Continuous Wave）是一种通过对连续波调制来获取距离信息的雷达系统。它根据电磁波在空间传播延迟时间的原理，来确定地球表面上空飞行器的高度。相对于脉冲雷达来说，线性调频连续波雷达具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、分辨力极高、不存在距离盲区和特别适用于近距离应用的特点，在军事和民用方面得到了较快的发展。
FMCW雷达发射的是连续波，所以发射（平均）功率可以比脉冲雷达的（峰值）功率小很多。发射功率的降低带来许多好处。首先，电源电压大大降低，这对于系统的安全性非常重要。其次，发射系统便于用固态器件实现，从而使得发射系统尺寸大大减小，可靠性提高。由于FMCW雷达发射的为大时宽带宽乘积信号，所以很难被探测和被干扰。同时极宽的信号带宽也带来了FMCW雷达另一个非常重要的特色，即很高的距离分辨率和距离测量精度。
随着固态微波毫米器件和数字信号处理技术的长足发展，线性调频连续波雷达的发展的显著特点是将调频连续波雷达的独特优点与毫米波技术相结合，并采用毫米波集成技术，使毫米波线性调频连续波雷达的成本和体积大幅度下降而可靠性提高。出于实际应用的迫切要求，出现了用于各种领域的线性调频连续波雷达系统，并以其独特的优点在雷达精度高度表、导弹精密制导、引信、雷达截面积测量和目标特性研究、工业控制、环境遥感、机载导航设备、交通管制和气象观测等领域发挥着越来越重要的作用。
文章首先介绍了国内外连续波及线性调频连续波雷达的发展概况及工作原理，尤其侧重介绍了线性调频连续波雷达定高的工作原理。同时分析了整机设计方案，其次，讨论了接受机的详细设计，以及接受机数字信号处理器的设计，给出了一整套实际的设计方案，提出了基于滑窗积累平均的数字信号处理算法。最后，对接收机的各个模块的指标、功能结构和程序进行了详细的设计。
通过对整机电路系统及接受机部分的研究，对接受机各个模块的具体设计，例如噪声处理、恒虚警处理、发射信号的调制周期、发射信号的周期等进行了深入的分析，对线性调频连续波雷达定高仪硬件电路进行了设计。通过对整个硬件电路的调试，整个接收机电路还需要在压控振荡器线性度、低噪声放大器和信号处理上做进一步的改善。
另外，在无线通信领域，为了保障信号检测的准确性和恒虚警率，除了对接收机电路进行恰当的设计之外，还要对所采集到的信号进行数据处理和分析，因此在此定高系统中，一个能保持信号的恒虚警率和检测准确性的信号处理电路是必不可少的，为了达到系统要求的检测和虚警率，我们采用了数字信号处理方法，提出了滑窗积累平均的算法，使其达到预定的要求，因此高性能的信号处理机的关键设计是电路重要部分。
线性调频;连续波雷达;多谱勒定高仪;数字信号处理
河北科技大学
硕士
测试计量技术及仪器
王书海
2008
中文
TN958.94;TN957.5
80
2009-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）