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):
- 有效辐射功率在脉冲期间不再相同。
- 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
- 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。
- 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。