仅适用于窄带的雷达类型应用?

信息处理 fft 雷达 波束成形 软问题
2022-02-24 11:56:31

不确定这是否是提出这个问题的合适论坛,但我仍然在尝试我的运气。

我正在寻找一个应用程序(在任何领域、医疗、国防或任何其他领域)(如果存在),这样我们就想通过发送波形来检测某些东西并在线性阵列上进行重新调谐并确定目标的确切位置从返回信号。问题是由于我们不能使用宽带波形的情况或物理限制。(我们知道线性调频或具有更高带宽的wavefrom有助于空间分辨率,但由于某些限制,我们不能使用它。)此外,无法提高采样率,因此我们无法形成相关矩阵以获得更好的空间分辨率。这也可能意味着目标变化很快,我们必须只依赖时间快照

在这种情况下,我们似乎坚持使用傅立叶波束成形。

问题是:是否存在真正存在上述约束的任何此类应用程序。

任何想法都将受到高度赞赏。

1个回答

这些限制是绝对存在的。有规范!我们只能在最疯狂的梦想中希望使用尽可能宽的带宽。雷达系统中有许多区域限制了带宽的宽度,我们将直接介绍一些。我们主要讨论的是由于天线和波导以及信号处理要求造成的限制。

天线和波导

对于天线,尤其是阵列,它们的几何形状可以用波长来定义。给定波长和频率,我们可以得出天线的方向图。需要强调的是,当您通常查看天线方向图时,它仅适用于单个射频频率

即使是简单的脉冲在射频频率附近也有一些带宽,但通常不会太大。这使我们能够进行窄带近似,即天线方向图对于 RF 频率附近的频率是相同的,这就是定义方向图的方式。

使用异常宽带波形,传输的频率现在相距更远,因此天线方向图本身可以在脉冲内发生显着变化。这些影响在较低的 RF 频率下更为极端,其中所需的带宽正好在发射频率的数量级内。

这些影响是不可取的,因为(包括但不限于):

  1. 有效辐射功率在脉冲期间不再相同。
  2. 由于天线方向图本身在脉冲期间发生变化,它会扭曲波形本身,并且会导致 SNR 下降以及不希望的相位行为,这可能会导致其他问题,例如角度测量误差。

波导本身以及其他接收器/激励器组件需要支持感兴趣的带宽,因此需要使用某些技术和工艺来支持它。这是一种很好的说法,您将花费大量金钱并在尺寸、重量和功率 (SWaP) 方面做出牺牲。

信号处理

假设您的 RF 硬件得到妥善处理,那么数据收集和前端信号处理就会出现问题。高带宽波形需要高采样率。引入更高的采样率具有以下首要问题

  1. 高采样率模数转换器 (ADC) 可能非常昂贵……对于一个好的转换器来说。
  2. 根据所需的带宽和脉冲宽度,您可能需要处理大量样本。在火控雷达等关键应用中,您的计算资源(通常是 FPGA/CPU)需要能够在非常严格的时间表内处理常见任务,例如脉冲压缩、FFT、内存复制等。

这些只是几个例子。我希望很清楚,窄带限制是设计系统时的标准的许多倍。值得庆幸的是,技术正在进步,我们可以比过去更容易获得更高的带宽。