95GHz毫米波测速雷达前端设计与精度分析

毫米波测速雷达前端研究 在现代科技领域，95GHz测速雷达前端因其独特的性能在众多应用场景中展现出强大的潜力，特别是在战场侦察、目标跟踪、精确制导和交通监控等领域。本文由唐小宏、吴涛、马海虹和王占平四位专家来自电子科技大学，他们设计了一套基于多普勒原理的95GHz测速雷达系统，旨在精确测量10m/s至2000m/s速度范围内的物体。 毫米波选择在W波段工作，这一频段的优势在于其波长短，穿透力相对较强，即使在存在烟雾和灰尘的环境中也能保持较高的信噪比（SNR），有助于在低目标径向速度情况下检测和识别目标。通过选择95GHz作为发射频率，研究人员能够实现毫米波的高精度测速，其前端设计着重于体积紧凑和接收灵敏度的提升。他们采用了收发共用天线，这减少了系统的尺寸，并采用了超外差体制，以增强接收机的性能。 雷达前端的核心部分包括一个环形器，它除了实现发射和接收信号的隔离，还允许部分发射功率耦合到混频器的本振信号中，作为微波混频检波器的参考，从而准确检测多普勒频率信号fd。这种设计确保了毫米波本振频率与多普勒频率分离，使得本振的选择更具灵活性。 测速过程依赖于多普勒效应，即根据公式(2)中的关系，通过测量多普勒频率变化计算目标的径向速度。系统需要考虑信号处理精度带来的误差，包括多普勒频率精度误差Δfd导致的速度误差Δv1，以及发射频率稳定度引起的误差Δv2。通过精细的设计和优化，这套95GHz测速雷达前端能够提供非常高的测速精度，优于1×10^(-2)m/s，即使对于目标截面积为0.5m²的目标，其作用距离也能超过10米。 95GHz测速雷达前端的研究不仅深入剖析了多普勒原理的应用，而且展示了如何通过技术创新来提升毫米波雷达的性能，为实际应用提供了可靠的解决方案。未来，随着技术的进步，这种类型的雷达系统有望在更多领域得到广泛应用，如自动驾驶、无人机监测和工业自动化等。