一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达的制作方法

本实用新型属于微波毫米波技术领域，具体是一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达。

背景技术：

随着国内智能交通行业的高速发展，微波测速雷达广泛应用于测速卡口管理、超速抓拍系统以及移动电子警察等交通智能管控系统中，并逐渐成为智能交通管理系统的核心传感器。现有的测速雷达多采用点频连续波作为其发射信号，通过分析回波信号的多普勒频率确定车辆的速度。连续波雷达的突出优点是其没有距离盲区、平均功率小。此外，连续波雷达测距原理简单，发射信号所用载波的波长较短，这使得雷达设备的体积小、重量轻。但是点频连续波雷达只能够用来测量目标的速度，无法获得目标的距离信息。通过对连续波雷达发射信号进行频率调制，可获得目标的距离速度信息。常用的调制方法为线性调频，线性调频连续波雷达具有发射功率小、无距离盲区，距离分辨率高等优点。但LFMCW在多个运动目标检测上存在一定难度，传统方法利用二维FFT处理技术对目标回波信号相位信息进行提取，可有效地的抑制固定杂波，对动目标进行检测。二维FFT对信号处理来说数据量大，运算复杂，运算时间长，且存在栅栏效应。

随着雷达测量技术的发展，社会各领域对雷达测距测速精度也有了新的要求，特别是针对港口、闸口缓慢船只地测量，需要一种高精度测船雷达。

技术实现要素：

本实用新型基于微波干涉仪原理，提供了一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达，可使用于港口、闸口慢速运动船只的测量，通过调整参数可使用于各种近距离，特别是1000m以内需要动目标检测的场合。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达，包括雷达信号处理器、射频前端装置、接收天线、发射天线。所述射频前端装置的信号输出端分别与所述雷达信号处理器的信号输入端、所述发射天线的信号输入端连接，所述接收天线的数据输出端与所述射频前端装置的信号输入端连接。

所述射频前端装置包括发射单元、接收单元；

所述发射单元包括L波段线性调频源、X波段频率源，所述L波段线性调频源、X波段频率源连接第一混频器、第一混频器连接第一带通滤波器，第一带通滤波器连接第一功率放大器，第一功率放大器连接功分器，功分器连接第二功率放大器；

所述接收单元包括依次连接的低噪声放大器、第二带通滤波器、第二混频器、中放电路。

功分器连接第二混频器。

所述第一混频器的第一信号输入端与所述L波段线性调频源的信号输出端连接，所述第一混频器的第二信号输入端与所述X波段频率源的信号输出端连接。

所述第一带通滤波器的信号输入端与所述第一混频器的信号输出端连接，所述第一带通滤波器的信号输出端与所述第一功率放大器的信号输入端连接。

所述功分器的信号输入端与所述第一功率放大器的信号输出端连接，所述功分器的第一信号输出端与所述第二功率放大器的信号输入端连接，所述功分器的第二信号输出端与所述第二混频器的第一信号输入端连接。

所述第二功率放大器的信号输出端与所述发射单元信号输入端连接，所述低噪声放大器的信号输入端与所述接收天线的信号输出端连接，所述低噪声放大器的信号输出端与所述第二带通滤波器的信号输入端连接。

所述第二混频器的第二信号输入端与所述第二带通滤波器的信号输入端连接，所述第二混频器的信号输出端与所述中放电路的信号输入端连接，所述中放电路的信号输出端与所述雷达信号处理器的信号输入端相连接。

本实用新型一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达，与现有技术相比，其优点在于：

1：主要应用于港口、闸口船只测量领域，采用雷达信号处理器、射频前端装置、接受天线和发射天线相组合，并且基于一种微波干涉仪的新算法，与传统的基于2-D FFT算法相比，尤其针对测量缓慢的船只而言，拥有更低的测速误差和更高的测速精度，同时具有测距功能。在研制中大量采用MMIC集成芯片，选用低功耗芯片实现了系统的小型化、低功耗。同时雷达天线采用微带平面天线，大幅度减小了雷达体积。

2：利用中频回波信号的相位特征来检测目标的速度信息，与传统的2-D FFT算法相比及三角波测距测速法相比，拥有更高的测速精度和更快的反应时间。

附图说明

图1是本实用新型一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达的结构框图。

图2是本实用新型一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达的射频前端装置的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一种基于微波干涉仪的高精度测船雷达，包括雷达信号处理器、射频前端装置、接收天线和发射天线,所述射频前端装置的信号输出端分别与所述雷达信号处理器的信号输入端和所述发射天线的信号输入端连接，所述接受天线的数据输出端与所述射频前端装置的信号输入端连接。

如图2所示，射频前端装置包括发射单元和接收单元，所述发射单元包括L波段线性调频源、X波段频率源、第一混频器、第一带通滤波器、第一功率放大器、第二功率放大器和功分器，所述接收单元包括低噪声放大器、第二带通滤波器、第二混频器和中放电路，所述第一混频器的第一信号输入端与所述L波段线性调频源的信号输出端连接，所述第一混频器的第二信号输入端与所述X波段频率源的信号输出端连接，所述第一带通滤波器的信号输入端与所述第一混频器的信号输出端连接，所述第一带通滤波器的信号输出端与所述第一功率放大器的信号输入端连接，所述功分器的信号输入端与所述第一功率放大器的信号输出端连接，所述功分器的第一信号输出端与所述第二功率放大器的信号输入端连接，所述功分器的第二信号输出端与所述第二混频器的第一信号输入端连接，所述第二功率放大器的信号输出端与所述发射天线信号输入端连接，所述低噪声放大器的信号输入端与所述接受天线的信号输出端连接，所述低噪声放大器的信号输出端与所述第二带通滤波器的信号输入端连接，所述第二混频器的第二信号输入端与所述第二带通滤波器的信号输入端连接，所述第二混频器的信号输出端与所述中放电路的信号输入端连接，所述中放电路的信号输出端与所述雷达信号处理器的信号输入端相连接。

基于DSS与PLL技术实现的L波段线性调频源，其产生的LFMCW具有较强的相位噪声和杂散抑制特性，同时还具有较好的线性度；它与基于PLL技术实现的具有高稳定性，较强的相位噪声和杂散抑制特性的X波段频率信号输入SIM-14+第一混频器进行上混频；混频后的输出信号输入第一带通滤波器，第一带通滤波器采用平面微带结构，拥有非常优秀的阻带，对于发射机中相对比较高的本振滤除的很干净；第一带通滤波器滤波后的输出信号输入第一功率放大器HMC441进行功率放大；第一功率放大器输出信号输入威尔金森功分器，输出两路信号； 威尔金森输出信号输入第二功率放大器HMC1082LP4E，第二功率放大器输出信号输入发射天线。

接收天线输出信号输入低噪声放大器HMC516，该型号集成低噪声放大器作为接收机的LNA，其具有较宽的工作带宽和动态范围，同时具有较高的增益和P1dB压缩点；低噪声放大器输出信号输入第二带通滤波器，第二带通带通滤波器在频带内，插入损耗小于2dB，阻带抑制超过15dB；第二带通滤波器输出信号与威尔金森功分器输出信号2输入SIM-14+第二混频器进行下混频，混频输出信号输入中放电路，中放选用带通滤波器，带宽设定为1KHz~106KHz，保证在最大程度接收到中频信号的情况下可以尽可能的抑制不需要的噪声信号。另外，本模块基于同相比例放大电路来设计中频放大电路。运算放大器选用ADI公司生产的双通道、低功耗、高速放大器AD8002，设置的增益为200倍，保证信号的幅度满足信号处理模块的要求；中放电路输出信号输入雷达信号处理器。

本实用新型专门针对港口、闸口缓慢行驶的船只测量而研制的高精度测速测距雷达。它最低可测量速度为0.1m/s船只,测速精度达到±0.05m/s,且同时具有测距功能，测距范围为1-350m，测距精度在±1m以内。