调频连续波多普勒雷达的设计

摘要

多普勒雷达是一种成熟的机载导航设备，可配备导航计算机形成多普勒导航系统，也可作为组合导航系统的一部分。多普勒雷达无需地面设备就能自动连续测量出飞机相对于地面的速度信息，其工作不受地理和气象条件限制。同时多普勒雷达具有测量实时性高、速度误差无时间积累、体积小、重量轻、可靠性高等特点。因此多普勒雷达在国内外都得到了广泛应用，大量装备在各种飞机、导弹和宇宙飞船等飞行器上。 国外现役的机载多普勒雷达大部分是调频连续波体制，并具有自动海洋修正功能，在陆海上空都可以进行精确测速。而国内多普勒雷达均为连续波体制。目前尚无调频连续波多普勒产品，且国内多普勒雷达在海面上工作时需要进行手动修正，海面上的测速误差较大。 本文比较了国内外多普勒雷达的性能，针对调频连续波多普勒雷达的特点，对调频连续波多普勒雷达的天线和收发机设计进行了深入的研究，取得的主要研究成果为：(1)对海洋修正天线进行了研究。针对国内多普勒雷达天线海面回波频谱畸变大、测速误差大的缺点，提出了一种新的天线指向角设计方法，能够大幅度降低海面回波频谱畸变，减小海面偏移测速误差，使多普勒雷达在海面上空工作时，无需进行手动海洋修正，具备自动海洋修正能力。(2)对调频连续波多普勒雷达的性能特性进行了研究。介绍了收发机的设计方案，对天线收发隔离度、接收机灵敏度等需求进行了分析、并通过仿真确定了最优系统参数。 本文中得出的结论，可为调频连续波多普勒雷达的工程实践提供借鉴与指导作用。其中天线指向角的设计方法不仅可以应用在调频连续波多普勒雷达上，也可应用在连续波多普勒雷达上，使多普勒雷达具备自动海洋修正能力。

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