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毫米波雷达实验设计

李军

雷达信号处理国家重点实验室

一、系统组成

二、工作原理

三、数据处理

四、实验要求及注意事项四实验要求及注意事项

2. 实验用无人机、角反射器

作为静运动标

——作为静止/运动目标3.上位机软件

——,1.

毫米波雷达系统

——数据可视化, 存储

数据至U 盘。

通过Labview 软件控制

实现测距、测速功能

2.信号调理电路

1.雷达前端

输出信号

4.上位机软件

信号采集

调制信号

3.信号采集卡

毫米波雷达发射信号并接收回波；

硬件调理电路对回波进行电压跟随、滤波、放大；

信号采集部分1）输出驱动信号，用于控制毫米波雷达发射波形；

2）采集回波数据，AD转换后将数据传回上位机。

上位机部分1）设置相关参数，观测回波波形数据；

2）利用matlab 软件进行数据处理并分析结果。

LFMCW 测距原理

要测量距离d ，在已知电磁波传播速度（

光速）的情况下，只要测量来回传播的时t 间t 即可。

由于来回传播时间t 极小，不便于直接测量t ，因此转化为测量频率差△f 。

距离

时延

频率差

△f

雷达发射信号：线性调频信号

线性调频信号是指频率随着时间线性变化的信号。

t 时域波形频率与时间变化关系

毫米波雷达简介

毫米波雷达地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波毫米波雷达

在毫米波波段可提供兆瓦级的峰值功率。在低噪声混频器方面，肖特基二极管（见晶体二极管、肖特基结）混频器在毫米波段已得到应用，在100吉赫范围，低噪声混频器噪声温度可低至500K(未致冷)或100K（致冷）。此外，在高增益天线、集成电路和鳍线波导等方面的技术也有所发展。70年代后期以来，毫米波雷达已经应用于许多重要的民用和军用系统中，如近程高分辨力防空系统、导弹制导系统、目标测量系统等。 4应用 ①导弹制导：毫米波雷达的主要用途之一是战术导弹的末段制导。毫米波导引头具有体积小、电压低和全固态等特点，能满足弹载环境要求。当工作频率选在35吉赫或94吉赫时，天线口径一般为10～20厘米。此外，毫米波雷达还用于波束制导系统，作为对近程导弹的控制。②目标监视和截获：毫米波雷达适用于近程、高分辨力的目标监视和目标截获，用于对低空飞行目标、地面目标和外空目标进行监测。③炮火控制和跟踪：毫米波雷达可用于对低空目标的炮火控制和跟踪，已研制成94吉赫的单脉冲跟踪雷达。④雷达测量：高分辨力和高精度的毫米波雷达可用于测量目标与杂波特性。这种雷达一般有多个工作频率、多种接收和发射极化形式和可变的信号波形。目标的雷达截面积测量采用频率比例的方法。利用毫米波雷达，对于按比例缩小了的目标模型进行测量，可得到在较低频率上的雷达目标截面积。此外，毫米波雷达在地形跟踪、导弹引信、船用导航等方面也有应用。 5特点与微波雷达相比，毫米波雷达的特点是： ①在天线口径相同的情况下，毫米波雷达有更窄的波束（一般为毫弧度量级），可提高雷达的角分辨能力和测角精度，并且有利于抗电子干扰、杂波干扰和多径反射干扰等。 ②由于工作频率高，可能得到大的信号带宽（如吉赫量级）和多普勒频移，有利于提高距离和速度的测量精度和分辨能力并能分析目标特征。 ③天线口径和元件、器件体积小，宜于飞机、卫星或导弹载用。 6传播特性毫米波在大气中的传播损失主要来自水蒸汽和氧分子对电磁能量的谐振吸收。传播损失与工作频率有一定的关系（见图）。在各谐振点之间存在着损失较小的以35吉赫、94吉赫、140吉赫、220吉赫等频率为中心的窗口。各窗口宽度不等，约为几十吉赫。毫米波雷达的工作频率选在这些窗口之内。图中还表示出在有雨、有雾等条件下，传播损失与工作频率的关系。在毫米波波段，这种损失主要来源于雨和雾对电磁能量的吸收。在有雨、有雾等条件下，毫米波的传播损失比微波严重得多，而且频率“窗口”不复存在。与光波（红外、可见光、紫外光）相比，毫米波在云雾、烟、尘中传播的损失要小得多。以传播损失来说，毫米波雷达比激光雷达优越。

24G毫米波雷达在机车测距及避撞应用的探索

24G毫米波雷达在机车测距及避撞应用的探索最近接到一个项目，需要在机车上设计一款雷达产品，主要用于轨道交通方面的机车测距和避撞。在网上搜寻了一段时间，可以选择的有激光雷达、超声波雷达、红外雷达和毫米波雷达。对比了各个雷达的特点，激光雷达具有探测距离远，探测精确的特点，但是容易受到雨雾，特别是下雪和粉尘的干扰，这个在轨道交通行业中适应性不是很好。超声和红外雷达，具有价格低，设计简单的优点，但是同样容易受到温度变化的影响，在南方和北方会有很大的差别，另外探测的距离也有限。毫米波雷达探测的介质是电磁波，具有探测距离远、穿透能力强、环境适应性强以及实时性好等优点，尤其是波长较短者。俗话说万事开头难！在搜寻了各大厂商的方案之后，最终选择了UMS 的 24G 雷达方案，选择这个方案有几点好处： 1）方案比较灵活，可以选择集成度高、设计相对简单的单发双收的雷达芯片。也可利用分立器件自由组合出多个收发结合的方案，这样可以探测更加精准和扩展更广阔的探测范围。 2）拥有业界唯一的GaAs 工艺，工作温度范围为-40 度125 度，适用于机车工作环境。 3）开发工具和参考资料比较齐全。在笔者的项目中，选择的是集成度较高的单芯片方案CHC2442-QPG。从图1 CHC2442-QPG 的内部架构，可以看出其内部集成了低噪声的VCO、Tx PA、混频器、接收LNA 和中频放大器等核心功能。只需加上DSP 处理单元就可以完成雷达的功能设计。如图2 UMS 机车24G 雷达模块原理框图所示，雷达模块支持单发双收和一路视频，与车载控制单元之间通过CAN 总线以及以太网进行通讯。

毫米波雷达在安防上的应用

毫米波雷达在安防上的应用一、安防系统划分安防系统按照其作用范围划分可以分为周界安防和区域安防。周界安防主要作用于围界，为‘线’式安防。而区域安防主要作用于一个平面，为‘面’式安防。随着社会的发展，人们对安全防护的等级的要求也越来越高。迫切希望通过一种技术实现围界安防和区域安防，做到前期能提前预警，后期又能形成持续有效的追踪。这时毫米波雷达安防技术手段完美解决了上述问题。目前，国内外应用较多的周界安防系统可以分为以下几种类型：视频监控；红外对射、激光对射；振动电缆、振动光纤、泄漏电缆；毫米波雷达。视频监控系统是一种重要的安全防范系统，主要由摄像机、监视器、控制平台、录像/回放设备等组成。视频监控系统通常不是作为实时监控手段，而是事后调取录像，追查线索时使用。不能及时有效的处理警报。并且受天气（雨、雪、雾）、光线（夜间）影响较大。监控的范围会大大降低，并且很容易产生漏警。造成严重的安防防护隐患。红外对射的工作原理是：利用红外发光二极管发射的红外射线，再经过光学透镜做聚焦处理，使光线传至很远距离，最后光线由接收端的光敏晶体管接收。当有物体挡住发射端发射的红外射线时，由于接收端无法接收到红外线，所以会发出警报。红外对射安防系统缺陷较大，飞鸟、动物、温度、光线、空气流动、雾气、雨雪等等环境因素以及安装方式、角度、位置等因素都很容易引发误报。

线缆型防护系统主要有震动电缆、泄漏电缆、振动光缆。震动电缆和振动光缆都安装在金属护栏上。而泄漏电缆通常需要埋入地下1米。震动电缆主要缺点是在大风天气条件时，无法正常工作，会产生非常多的误警。振动电缆对振动敏感，并随温度变化而变化，因此误报率高，维护成本高。泄漏电缆则存在施工复杂，地面受潮积水后影响系统工作的问题。二、毫米波雷达原理毫米波雷达作用于安防是最近新兴的技术，原理是电磁波由发射机通过雷达天线发射，遇到障碍物反射，再由接收机接收。根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。在特大暴雨时，雷达性能会降低，减少其监测范围。总而言之，上述防护系统各有优缺点，没有哪一套系统能够独立解决全部问题。三、毫米波雷达优势市场需求能够促进技术发展。为了弥补上述系统的不足，毫米波雷达逐渐走进安防领域。随着技术的进步，器件成本的下降，原本用于军事领域的毫米波雷达用于安防已不是问题。新型毫米波安防雷达采FMCW技术，实现了对监测区内空间无任何间断全程覆盖，具有体积小、重量轻、可靠性高以及距离盲区小、无速度盲点、高距离分辨力、良好的抗干扰性能等优点。与红外对射系统相比，安防雷达提供的是一个具有一定高度和厚度的连续的毫米波雷达墙，没有钻越和跳越的可能。与线缆型系统相比，安防雷达不仅能对侵入目标进行定位，而且可以获取监控场景内移动物体的速度、方向、距离、角度信息，24小时无间隙监控。与具有同步变焦激光补光灯的高速球型摄像机配合，可以实现目标跟踪，不仅可以立即定位入侵点位，而且能够获得很好的图像信息，便于安保人员做出快速响应，从而避免事故发生。毫米波雷达的优势在于，单台雷达可以实现360°区域覆盖，任何具有一定表面积的

毫米波雷达的应用及发展

第19卷第4期2004年8月光电技术应用 ELECTRO-OPTIC TECH NOLOGY APPLICATION Vol.19,No.4 Aug.2004毫米波雷达的应用及发展同武勤,凌永顺,蒋金水,张鑫 (合肥电子工程学院,安徽合肥230037) 摘要:随着毫米波技术的应用,毫米波频率的雷达也得到了更深的研究和发展.毫米波雷达具有导引精度高、抗干扰能力强、多普勒分辨率高、等离子体穿透能力强等特点;因此其广泛的用于末制导、引信、工业、医疗等方面.评述了毫米波雷达的优缺点,以及它的应用,详细阐述了军用毫米波雷达发展的新技术和新方法. 关键词:毫米波;毫米波雷达;毫米波集成电路;毫米波雷达应用中图分类号:TN958.5文献标识码:A Application and Development of M illimeter Wave Radar TONG Wu-qin,LING Yong-shun,JIANG Jin-shui,ZHANG Xin (Electronic Eng ineering I nstitute,Hefei230037,China) Abstract:With the development of millimetre w ave(M MW)technology,the MMW radar has been stud-ied and developed.Based on the features such as high guidance precision,better ant-i jamming ability, high Doppler resolution and plasma penetration ability etc,the M MW radar has been w idely used in end g uidance,fuse,industry and medical treatment etc.The features and applications are discussed in this pa-per,and the new technolog y and methods of the military M MW radar are presented. Key words:millimetre w ave;MM W radar;M MW integrated circuit;application of M MW radar 毫米波雷达技术的研究起步很早,有文献称,在二战结束前后即已开始,19世纪50年代就已在毫米波器件研制及毫米波传播损耗,水蒸汽与氧气等吸收谱等方面均已取得相当成就,并已研制成功机场交通管制用的毫米波雷达[1,2].最初,对发展毫米波雷达的推动力主要来自要在用小口径天线即可获得比微波雷达更窄的天线波束,高的天线增益.窄波束具有的高分辨率和由于空间选择性好而带来的高抗干扰能力. 近年来海湾战争、科索沃战争的实践已经表明,/远程打击,精确打击0技术在军事应用中非常重要,高精度、高分辨率测量、精确制导和精确目标指示、实现自动目标识别(AT R)等需求对毫米波(M MW)雷达的发展提供了巨大的新的推动力. 毫米波雷达的应用主要限制在近程雷达上,其主要原因有两个:一是难以获得要求的高发射功率和相应的低损耗传输馈线;二是毫米波在大气中传输时损耗大.例如,在8m m和3mm窗口,单程传播损耗分别为0.08dB/km和0.3dB/km 左右[3]. 1毫米波雷达的系统概念如图1所示,发射信号按雷达计算机控制的速率,通过双工器输出.回波信号的返回时间也由该计算机控制,该信号被输入到接收机,在此, 收稿日期:2004-02-24 作者简介:同武勤(1980-),男,陕西韩城人,硕士研究生,研究方向为毫米波电子对抗研究;凌永顺(1937-),男,安徽定远人,中国工程院院士,研究方向为电子工程;蒋金水(1964-),男,安徽含山人,副教授(博士后),研究方向为毫米波对抗;刘勇(1982-),男,四川资阳人,研究方向为雷达对抗.

毫米波雷达技术及其发展趋势

1.引言毫米波的工作频率介于微波和光之间，因此兼有两者的优点。它具有以下主要特点： 1）极宽的带宽。通常认为毫米波频率范围为26.5～300GHz，带宽高达273.5GHz。超过从直流到微波全部带宽的10倍。即使考虑大气吸收，在大气中传播时只能使用四个主要窗口，但这四个窗口的总带宽也可达 135GHz，为微波以下各波段带宽之和的5 倍。这在频率资源紧张的今天无疑极具吸引力。 2）波束窄。在相同天线尺寸下毫米波的波束要比微波的波束窄得多。例如一个 12cm的天线，在9.4GHz时波束宽度为18度，而94GHz时波速宽度仅1.8度。因此可以分辨相距更近的小目标或者更为清晰地观察目标的细节。 3）与激光相比，毫米波的传播受气候的影响要小得多，可以认为具有全天候特性。 4）和微波相比，毫米波元器件的尺寸要小得多。因此毫米波系统更容易小型化。由于毫米波的这些特点，加上在电子对抗中扩展频段是取得成功的重要手段。毫米波技术和应用得到了迅速的发展。 2.毫米波技术的应用表面上看来毫米波系统和微波系统的应用范围大致是一样的。但实际上两者的性能有很大的差异，优缺点正好相反。因此毫米波系统经常和微波系统一起组成性能互补的系统。下面分述各种应用的进展情况。 2.1毫米波雷达毫米波雷达的优点是角分辨率高、频带宽因而有利于采用脉冲压缩技术、多普勒颇移大和系统的体积小。缺点是由于大气吸收较大，当需要大作用距离时所需的发射功率及天线增益都比微波系统高。下面是一些典型的应用实例。 2.1.1 空间目标识别雷达它们的特点是使用大型天线以得到成像所需的角分辨率和足够高的天线增益，使用大功率发射机以保证作用距离。例如一部工作于35GHz的空间目标识别雷达其天线直径达36m。用行波管提供10kw的发射功率，可以拍摄远在16，000km处的卫星的照片。一部工作于 94GHz的空间目标识别雷达的天线直径为13.5m。当用回族管提供20kw的发射功率时，可以对14400km 远处的目标进行高分辨率摄像。 2.1.2汽车防撞雷达因其作用距离不需要很远，故发射机的输出功率不需要很高，但要求有很高的距离分辨率（达到米级），同时要能测速，且雷达的体积要尽可能小。所以采用以固态振荡器作为发射机的毫米波脉冲多普勒雷达。采用脉冲压缩技术将脉宽压缩到纳秒级，大大提高了距离分辨率。利用毫米波多普勒颇移大的特点得到精确的速度值。 2.1.3直升飞机防控雷达现代直升飞机的空难事故中，飞机与高压架空电缆相撞造成的事故占了相当高的比率。因此直升飞机防控雷达必须能发现线径较细的高压架空电缆，需要采用分辨率较高的短波长雷达，实际多用3mm雷达。 2.1.4精密跟踪雷达实际的精密跟踪雷达多是双频系统，即一部雷达可同时工作于微波频段（作用距离远而跟踪精度较差）和毫米波频段（跟踪精度高而作

毫米波雷达的应用及发展趋势

87 科协论坛·2009年第1期（下）科研探索与知识创新 1 引言最初，对发展毫米波雷达的推动力主要来自于用小口径天线即可获得比微波雷达更窄的天线波束，更高的天线增益。窄波束具有高分辨率和由于空间选择性好而带来的高抗干扰能力。近年来海湾战争、科索沃战争的实践已经表明，“远程打击，精确打击”技术在军事应用中非常重要，高精度、高分辨率测量、精确制导和精确目标指示、实现自动目标识别(ATR)等需求对毫米波(MMW)雷达的发展提供了巨大的新的推动力。毫米波雷达的应用主要限制在近程雷达上，其主要原因有两个：一是难以获得要求的高发射功率和相应的低损耗传输馈线；二是毫米波在大气中传输时损耗大，例如，在8mm 和3mm 窗口，单程传播损耗分别为0.08dB/km 和0.3dB/km 左右。 2 毫米波雷达的系统概念如图1所示，发射信号按雷达计算机控制的速率，通过双工器输出。回波信号的返回时间也由该计算机控制，该信号被输入到接收机，在此，它经下变频处理并采样。得到的信号由数字脉冲压缩系统压缩处理。该数字信号被记录在一个“廉价硬盘冗余阵列”(redundant array of inexpensive disks)(RAID)记录系统上,并且也输入到一个阵列处理机上, 该阵列处理机对这些数字实施综合处理。 3 毫米波雷达的优缺点（1）毫米波雷达的优点与其他传感器系统比较，毫米波雷达有如下优点：1)高分辨率，小尺寸；由于天线和其他的微波元器件尺寸与频率有关，因此毫米波雷达的天线和微波元器件可以较小，小的天线尺寸可获得窄波束；2)干扰，大气衰减虽然限制了毫米波雷达的性能，但有助于减小许多雷达一起工作时的相互影响；3)与常常用来与毫米波雷达相比的红外系统相比，毫米波雷达的一个优点是可以直接测量距离和速度信息。（2）毫米波雷达的缺点1)与微波雷达相比，毫米波雷达的性能有所下降，原因如下：①发射机的功率低；②波导器件中的损耗大；2)与天气的关系很大，降雨时更为严重；3)在防空环境中，不可避免的会出现距离模糊和速度模糊；4)毫米波器件昂贵，不能大批量生产装备。 4 毫米波雷达的应用需求与特征4.1 对毫米波雷达的应用需求 (1)进行高精度、高分辨测量，精确制导和目标指示；(2)获得宽带信号与增大回波信号多普勒带宽；(3)获得高天线增益，获得高雷达能量(发射机平均功率，发射天线增益和接收天线口径的乘积，即PavGtAr)； (4)获得精细的距离———多普勒图像和目标识别；(5)测量复杂目标的结构；(6)改善雷达的抗干扰能力；(7)观测小尺寸目标；(8)空间雷达，空间飞行器交汇雷达；(9)受体积、重量严格限制的平台上的雷达，例如安装在坦克、导弹、飞机,特别是直升机和无人机等上的雷达，例如导弹上的寻的头，机载地形跟随，地形回避等； (10)低角跟踪、测高、抑制多径干扰；(11)毫米波无源探测。4.2 毫米波对目标高精度探测目标的高分辨测量，在纵向距离维，主要依靠大的雷达信号瞬时带宽(Δｆ=1GHz)，其理论距离分辨Δθ。 ΔRcr=λ/(2Δθ) 由于毫米波雷达波长比微波雷达短许多，故为获得同样的ΔRcr ，Δθ可相应降低，因而实现转角Δθ所需的目标飞行时间(亦称雷达观察时间)也相应降低，这对在远距离高机动飞行目标(例如在空间变轨的卫星和导弹目标)进行成像特别有意义。为了说明这一点，若设目标相对于雷达的切向飞行速度为υtang ，目标至雷达的距离为Rt ，为实现要求的横向分辨率ΔRcr 所需时间为Ｔobs ，则有：Tobs=λRt/(2υtang ΔRcr)。图2中ａ为对λ=8.57mm ，图中ｂ为对λ=3cm 时要求的观察时间Ｔobs 与目标相对于雷达的切向飞行速度Vtang 的关系图。将来Ｒｔ设为1000km ，要求的△Rcr 为0.3ｍ。由此不难看出，如果目标远离雷达，即使是对高速飞行导弹目标，为了获得很高的横向分辨率，对雷达观察时间的要求仍是很高，因此，即使采用Ｘ波段，仍嫌不够，必须毫米波波段雷达。毫米波雷达的应用及发展趋势 □ 刘荣丰李博（91550部队第210所辽宁·大连 116023）摘要毫米波雷达具有导引精度高、抗干扰能力强、多普勒分辨率高、等离子体穿透能力强等特点；因此其广泛的用于末制导、引信、工业、医疗等方面。本文评述了毫米波雷达的优缺点，以及它的应用，详细阐述了军用毫米波雷达发展的新技术和新方法。关键词毫米波毫米波雷达毫米波集成电路毫米波雷达应用中图分类号：TN95 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2009）01-087-02

毫米波相控阵雷达及其应用发展_石星

文章编号:1001-893X(2008)01-0006-07 毫米波相控阵雷达及其应用发展* 石星 (中国西南电子技术研究所,成都610036) 摘要:概述了毫米波相控阵雷达的特点,介绍了电扫原理和主要毫米波电扫技术,以及相位控制扫描和多种移相器技术。针对毫米波相控阵雷达的特点,叙述了其主要应用领域,结合雷达和半导体技术对毫米波相控阵雷达的发展进行了展望。关键词:毫米波雷达;相控阵雷达;电扫天线;移相器;数字波束形成中图分类号:TN958.92文献标识码:A M illi m eter-W ave Phased-Array Radar and its Application Progress S H I X i ng (Southw est China I nstitute o f E lectron ic Techno l o gy,Chengdu610036,Ch i n a) Abstract:The characteristics ofM illi m eter-W ave(MMW)Phased-A rray R adar(P AR)are descri b ed, t h e pr i n ciple of electron ica ll y scanned array(ESA)and pri m ary e l e ctronically scanned techn i q ues for MMW array are presented,as w ell as phase-con tro lled scan and phase shifter techn iques.M a i n app lication fields ofMMW P AR are ill u m i n ated and its progress is antici p ated on the basis o f radar and se m iconductor techniques. Key w ords:MMW radar;phased-array radar(PAR);electr onically scanned array(ESA);phase sh ifter; dig ita l bea m for m i n g(DBF) 1概述随着雷达技术的发展以及不同应用领域日益提高的需要,远距离和高数据率、宽带和高分辨、多目标跟踪和识别、低截获和抗干扰、多功能和高可靠已经成为现代侦察、监视以及火控等雷达的基本要求。毫米波同相控阵雷达的发展和结合应用,在多个方面适应了现代雷达发展的这些需求。毫米波段(1~10mm)相对应的频率为30~ 300GH z,其低端毗邻厘米波段,具有厘米波段全天候的特点,高端邻接红外波段,具有红外波的高分辨力特点。毫米波雷达波束窄,角分辨力高,频带宽,隐蔽性好,抗干扰能力强,体积小,重量轻。与红外、激光设备相比较,它具有很好的穿透烟、尘、雨、雾的传播特性,具备良好的抗干扰、反隐身、反低空突防和对抗反辐射导弹(/四抗0)的能力。由于受器件功率和大气条件的影响,毫米波雷达的作用距离受到了一定限制,但这并没有妨碍毫米波雷达的广泛应用。相控阵雷达,特别是有源相控阵雷达,具有波束扫描快、波形变化灵活、功率孔径积大、易于全固态化和轻小型化、可靠性高等特点,容易实现天线共形设计并具备低截获概率和抗干扰的优良性能。自20世纪50年代末问世以来,相控阵雷达在地基、空基、海基和天基雷达中得到广泛的应用。特别是80年代后,砷化镓(Ga A s)等半导体器件的出现极大促进了有源相控阵雷达的迅速发展,有源相控阵雷达大量取代现役的机械扫描雷达,代表了现代雷达的 #6 # *收稿日期:2007-10-18;修回日期:2007-12-28

毫米波雷达的详细资料介绍和其应用说明

毫米波雷达的详细资料介绍和其应用说明所谓的毫米波是无线电波中的一段，我们把波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波的理论和技术分别是微波向高频的延伸和光波向低频的发展。所谓的毫米波雷达，就是指工作频段在毫米波频段的雷达，测距原理跟一般雷达一样，也就是把无线电波(雷达波)发出去，然后接收回波，根据收发之间的时间差测得目标的位置数据。毫米波雷达就是这个无线电波的频率是毫米波频段。由于毫米波的波长介于厘米波和光波之间，因此毫米波兼有微波制导和光电制导的优点。同厘米波导引头相比，毫米波导引头具有体积小、质量轻和空间分辨率高的特点。与红外、激光、电视等光学导引头相比，毫米波导引头穿透雾、烟、灰尘的能力强，具有全天候(大雨天除外)全天时的特点。另外，毫米波导引头的抗干扰、反隐身能力也优于其他微波导引头。毫米波雷达是测量被测物体相对距离、现对速度、方位的高精度传感器，早期被应用于军事领域，随着雷达技术的发展与进步，毫米波雷达传感器开始应用于汽车电子、无人机、智能交通等多个领域。毫米波雷达的特性 1、频带极宽，在目前所利用的35G、94G这两个大气窗口中可利用带宽分别为16G和23G，适用与各种宽带信号处理; 2、可以在小的天线孔径下得到窄波束，方向性好，有极高的空间分辨力，跟踪精度高; 3、有较高的多普勒带宽，多普勒效应明显，具有良好的多普勒分辨力，测速精度较高; 4、地面杂波和多径效应影响小，跟踪性能好; 5、毫米波散射特性对目标形状的细节敏感，因而，可提高多目标分辨和对目标识别的能力与成像质量; 6、由于毫米波雷达以窄波束发射，具有低被截获性能，抗电子干扰性能好;

车载毫米波雷达应用研究

0 引言毫米波雷达作为汽车主动安全领域关键传感器部件，可有效穿透雾、烟、灰尘，实现全天时、全天候工作负荷要求。目前市场上多以24GHz 和77GHz 毫米波雷达产品为主，汽车辅助驾驶系统安装毫米波雷达近年来快速增加，主要产品有车载自适应巡航装置（ACC）、前端碰撞预警系统（FCW）、辅助变道系统（LCA）、自动跟车系统（S&G）、车尾端盲区探测装置（BSD）、侧向探测系统（CTA）等车载应用毫米雷达。车载雷达通过对目标大小、速度（相对）、距离、角度、数量等参数进行测量、计算、分析、显示、预警、自动控制等操作。随着汽车市场的日益开拓，车载毫米波雷达技术测量精度更高，数据处理时间更短，探测目标更密集且搜索预警半径更大，安全可靠性更高端。而且随着技术不断成熟，车载毫米波雷达生产成本更加低廉，将能够满足无人驾驶雷达系统需求 [1] 。 1 车载毫米雷达应用市场分析随着ADAS 市场渗透率加速提升，车载毫米波雷达一些关键部件需求量逐年递增。而目前我国车载雷达核心配件市场多依赖进口，国内自主车载毫米波雷达产品以24GHz、77GHz 为主。据世界专业预测机构分析，明年我国ADAS 市场30%渗透率进行估算，每套ADAS 配备4个短距和1个长距毫米波雷达计算，则整个车载毫米波雷达市场需求总量会达7200万个，中国汽车毫米波雷达行业的产值会达到400亿元人民币，目前，中国已经成为全球最大的汽车消费市场。 2 车载毫米雷达技术分析 2.1 车载毫米雷达频段毫米雷达毫米波为电磁波，其波长介于1-10mm，具有抗干扰强、波长短、窄波束易实现、频段宽、动态分辨率高等优点。毫米雷达波应用集中在汽车电子、无人机、军事雷达监测、智慧医疗、交通、家居等领域。世界很多国家在频率应用上多对车载毫米波雷达分配在24GHz 和77GHz 频段，日本等少数国家则采用60GHz 频段。由于77GHz 频段的部件体积小、天线尺寸短，容易实现单芯片集成结构，具备更高的速度分辨率、信噪比和输出功率，有利于减少成本等有点，未来全球车载毫米波雷达的频段将选择76-81GHz 频段。 2.2 车载毫米波雷达原理车载毫米波雷达原理在于内置雷达信号接收模块和发射模块，通过内置天线向外发射毫米波信号，信号遇到目标后反射回波，雷达系统接受模块及时接收反射回波后，对信号进行FFT 处理、解析，从而获得精度极高的周围目标物体间的相对速度、相对距离、角度、运动方向等物理环境信息，计算机系统对这些信息进行识别、分类以及实施目标追踪、安全控制等，信息处理单元与自己车辆行驶信息匹配后，经过混频、滤波后把数据进行融合处理，最后车载中央处理单元（ECU）进行行驶信息的决策，同时通过语音、灯光等方式对驾驶员进行提醒、警告，或者自主进行安全操作干预，提高了驾驶的安全性能，避免事故发生。 2.3 车载雷达收发调频体制收发调频体制是车载雷达频率工作的核心部件，其设计好坏直接影响雷达的性能。其影响着雷达目标分辨率、测速、测距、测向范围、测量精度、自动识别的模糊度等重要指标。由于雷达辐射电磁波的方式多样，因此，车载毫米波雷达可分为两种工作体制：连续波和脉冲波。连续波又有频移键控 (FSK)、相移键控（PSK）、恒频连续波 (CW)、线性调频连续波

毫米波雷达

毫米波雷达到目前为止是车用探测雷达中最为重要的探测部件，但目前的毫米波雷达只能进行二维扫描和平面扫描。毫米波雷达与其他传感器对比，具有工作频率高，波长短，具有较高的分辨率，同时具备全天候测量能力，对比天气影响因素较小，雨雪天气情况下依然能够正常使用，特别适用于车辆使用。一、毫米波雷达系统工作过程传统毫米波雷达通过辐射的毫米波利用对探测物的反射波进行定位与回波显示，其工作的过程主要是：雷达通过射频系统辐射电磁波对被探测物体进行电磁波的检测与扫描，利用反射回来的电磁波，进行放大与信号解析计算，可以计算出物体的远近距离以及结合不同的方位角计算出物体的左右间距离。利用多普勒效应在最终计算出移动物体探测的速度，方位等。雷达系统通过辐射电磁波和接收物体反射电磁波对目标进行检测和定位，其工作过程主要为：雷达通过天线发射特定波形的电磁波，在有效辐射范围内被目标截获，目标反射电磁波至很多方向上，其中一部分能量返回至天线处被雷达接收，并通过放大，信号处理等过程最终计算出目标相对雷达的位置，移动速度，方位等信息。现阶段毫米波雷达主要广泛应用于车辆前部，进行车辆前部碰撞预警，主要波束的工作模式为连续波和雷达脉冲波束，工作模式为连续波束，主要波形为LMCW，CW，FSK。毫米波雷达系统包含射频模块，信号处理模块，以及电路部分，目前的毫米波雷达俯仰角一般为平行于水平面±2度，形成低俯仰角平面波束，对前方车辆能够进行位置速度的测量。二、车载毫米波雷达数据处理方式研究对比目前的车载毫米波雷达对于探测到的回波数据直接使用平面探测数据，或者进行毫米波数据探测计算，根据车辆运动的特征情况，形成毫米波雷达报警信号，目前报警信号分为两种：一种为阈值报警，当达到一定的距离时，信号进行报警，此种报警方式较

(完整版)毫米波雷达

1.毫米波雷达毫米波是指波长在1-10mm的电磁波。毫米波雷达的应用主要限制在近程雷达上,其主要原因有两个:一是难以获得符合要求的高发射功率和相应的低损耗传输馈线;二是毫米波在大气中传输时损耗大。例如,在8mm 和3mm窗口,单程传播损耗分别为0.08dB/km和0.3dB/km左右。优点： ·高分辨率,小尺寸;由于天线和其它的微波元器件尺寸与频率有关,因此毫米波雷达的天线和微波元器件可以较小,小的天线尺寸可获得窄波束; ·干扰,大气衰减虽然限制了毫米波雷达的性能,但有助于减小许多雷达一起工作时的相互影响; ·与红外系统相比,毫米波雷达的一个优点是可以直接测量距离和速度信息。与微波雷达相比，毫米波雷达体积小、质量轻，提高了雷达的机动性与隐蔽性；波束窄、分辨力高，能进行目标识别与成像，有利于低仰角跟踪；频带宽，天线旁瓣低，有利于抗干扰。同激光与红外制导武器相比，毫米波制导武器在其传输窗口的大气衰减和损耗低，穿透云层、雾、尘埃和战场烟雾能力强，能在恶劣的气象和战场环境中正常工作。缺点：毫米波虽然较红外和可见光具有相对较好的穿透烟、尘埃的能力，但其传输距离受气象条件的影响相当大，图1是大气和雨对电磁波的双程衰减。在恶劣的天气情况下，毫米波的传输衰减相当大。除了雨之外，雪、雹、雾、云等对毫米波传输也有相当的影响，在防护时首先应尽可能利用天气的自然防护作用。

毫米波在穿越树叶丛、地面覆盖物等时会受到很大的衰减，图2是毫米波双程衰减与单程叶丛深度的关系。由图可以看出，衰减随叶丛深度的增加而增加，将目标隐藏在树林或其他植被下是一种有效的对付毫米波制导武器的隐蔽手段。与微波雷达相比,毫米波雷达的性能有所下降,原因如下: 1）发射机的功率低 ; 2) 波导器件中的损耗大 ;