CN102819015A - 低距离旁瓣的调频中断连续波雷达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低距离旁瓣的调频中断连续波雷达该装置使用极化相互正交的A极化天线和B极化天线，交替的发射和接收两种极化正交的FMICW信号。同时，为了能够交替的发射和接收这两种极化正交的信号，又增加了功分器A3和合成器14，修改了收发端的射频开关器件A和射频开关器件B的结构以及相应的射频开关控制器。本发明能够实现低距离旁瓣的关键在于交替发射和接收极化正交的FMICW信号。这样，合成后的回波信号的采样数目提高了一倍，最小采样间隔减少了一倍，从而有效地降低了处理后的距离谱的旁瓣，提高了系统同时检测强弱目标的能力。

Description

低距离旁瓣的调频中断连续波雷达

技术领域

本发明涉及调频中断连续波雷达技术领域，涉及一种低距离旁瓣的调频中断连续波雷达。

 

背景技术

调频连续波（FMCW）雷达具有截获概率低、距离分辨力高、发射机功率低、接收机灵敏度高、结构简单以及成本低的优点，得到广泛的应用。然而，FMCW雷达存在发射信号功率的泄漏问题。泄漏的功率使得雷达接收机的灵敏度下降，接收机饱和，甚至将接收机烧毁。为此，泄漏问题严重限制了FMCW雷达在实际工程中的应用。解决FMCW雷达收发信号的隔离问题的有效方法之一是采用时间分割的方法，即在FMCW雷达收发结构的基础上，引入脉冲雷达收发异步的工作方式，使得接收机和发射机交替工作，这种工作波形被称为调频中断连续波（FMICW）。然而，FMICW雷达在获得良好收发隔离度的同时，其回波信号的不连续性会引起雷达的距离旁瓣过高。在实际的工程应用中，过高的回波距离旁瓣，会使得弱目标的回波信号被强目标的回波信号的距离旁瓣淹没，造成弱目标的漏检，从而降低了雷达的可靠性。

 

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种低距离旁瓣的FMICW雷达。其目的是提高FMICW雷达回波信号距离谱主瓣和旁瓣的幅度比，从而提高FMICW雷达对弱目标的检测能力，解决了现有技术中存在的技术问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，包括：

发射部分：产生FMCW信号，并将一路输出信号作为本振信号，另一路输出信号经器件分为两路发射时隙交替的FMICW信号作为发射信号，经两副极化正交的极化天线完成极化正交的FMICW信号的发射；

接收部分：交替接收两路极化相互正交的回波信号，将本振信号和回波信号混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号进行滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将数字信号输出给数字信号处理器；

信号处理和显示部分：将接收到的数字信号进行处理，再经显示部分显示输出；

上述的发射部分包括扫频驱动器10、射频VCO 1和定向耦合器2，其中，上述的扫频驱动器10激励上述的射频VCO 1产生FMCW信号，而射频VCO 1将产生的FMCW信号输入定向耦合器2，上述的定向耦合器2将一路输出信号直接或间接输入混频器，作为本振信号；

同时，上述的定向耦合器2将另一路信号输出，输出的信号经器件分成两路发射信号，每一路发射信号均经过至少一路射频开关器件A、一路环形器和一副极化天线，上述的射频开关器件A将FMCW信号截断，产生的FMICW信号分别输入与射频开关器件连接的环形器，利用环形器的环行特性，将FMICW信号输入与环形器连接的极化天线，从而完成极化正交的FMICW信号的发射；上述的发射部分还包括射频开关控制器11，在射频开关控制器11的控制下，上述两路发射信号分别经过的两路射频开关器件，在同一时隙内只有一路处于导通状态，从而使得在一个时隙内只发射一种极化形式的FMICW信号；

上述的接收部分包括同样是作为发射部分的两副极化天线、两路环形器以及射频开关控制器11，还包括单独设立的与两副极化天线分别连接的射频开关器件B、与射频开关器件B连接的合成器14、混频器15、滤波器、放大器和ADC；

上述的两副极化天线交替接收回波信号，并分别经两路环形器输入到接收部分的两路射频开关器件B，上述的射频开关控制器11同时控制发射部分的两路射频开关器件A和接收部分的两路射频开关器件B，使得在一个发射时隙内，只接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号； 上述的两种极化形式的回波信号经合成器14进行相加合成后，输入混频器15，再由混频器15将由定向耦合器2输入的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器、放大器，滤波器、放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号。

上述的射频开关控制器11在工作的过程中同时控制发射部分的射频开关器件A和接收部分的射频开关器件B，使得在一个工作时隙中只发射一种极化形式的FMICW信号，与此同时，只接收与正在发射的FMICW信号的极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号（如图2所示）。

更进一步的是：

上述的发射部分具体包括扫频驱动器10、射频VCO 1、定向耦合器2、功分器A 3、射频开关一4、射频开关二7、射频开关控制器11、环形器一5、环形器二8和极化正交的两副天线；其中，上述的扫频驱动器10激励上述的射频VCO 1产生FMCW信号，而射频VCO 1将产生的FMCW信号输入定向耦合器2，上述的定向耦合器2将一路输出信号直接输入混频器或经功分器B均分后输入混频器，作为本振信号；同时，上述的定向耦合器2将另一路输出信号作为发射信号，该发射信号经功分器A 3后平均分为两路到两个射频开关器件A，即射频开关一4和射频开关二7，在射频开关控制器11的控制下，射频开关一4和射频开关二7在一个时隙内只有一路处于导通状态，使得在一个时隙内只发射一种极化形式的FMICW信号，射频开关一4和射频开关二7将FMCW信号截断，产生的FMICW信号分别输入与射频开关一4和射频开关二7连接的环形器一5和环形器二8，利用环形器一5和环形器二8的环行特性，将FMICW信号输入与环形器一5和环形器二8分别连接的A极化天线6和B极化天线9，完成极化正交的FMICW信号的发射。

上述的接收部分具体包括同样作为发射部分的A极化天线6、B极化天线9以及射频开关控制器11、环形器一5和环形器二8，还包括两路射频开关器件B，即单独设置的射频开关三12和射频开关四13、合成器14、混频器15、滤波器/放大器和ADC；其中，在上述任一种极化形式的FMICW信号发射的同时，A极化天线6和B极化天线9接收回波信号，并分别经环形器一5和环形器二8输入到接收部分的射频开关三12和射频开关四13，上述的射频开关控制器11在控制射频开关一4和射频开关二7的同时，也控制射频开关三12和射频开关四13，使得在同一时隙内，只能接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号； 上述的两种极化形式的回波信号经合成器14相加合成后，输入混频器15，再由混频器15将由定向耦合器2输入的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器，滤波器/放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入到数字信号处理器。

上述的接收部分具体包括同样作为发射部分的A极化天线6和B极化天线9、环形器一5和环形器二8以及射频开关控制器11，还包括两路射频器件B，即单独设置的射频开关三12、射频开关四13、 、混频器A、混频器B、滤波器/放大器A、滤波器/放大器B和ADC A和ADC B；其中，在上述的任一种极化形式的FMICW信号的发射的同时，A极化天线6和B极化天线9接收回波信号，并分别经环形器一5和环形器二8输入到接收端的射频开关三12和射频开关四13，上述的射频开关控制器11在控制射频开关一4和射频开关二7的同时，控制射频开关三12和射频开关四13，使得在同一时隙内，只能接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW信号的回波信号（如图2所示）； 上述的回波信号经射频开关三12后，输入混频器A，混频器A将由功分器B输入的本振信号一和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器A，滤波器/放大器A将信号滤波、放大后输入ADC A，ADC A将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入数字信号处理器；在相邻的下一个时隙，与前一个时隙的回波信号极化形式正交的回波信号经射频开关四13后，输入混频器B，混频器B将由功分器B输入的本振信号二和该回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器B，滤波器/放大器B将信号滤波、放大后输入ADC B，ADC B将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入数字信号处理器。

上述的射频开关控制器11在控制发射部分的射频开关一4和射频开关二7的同时，控制接收部分的射频开关三12和射频开关四13，且射频开关控制器11对发射部分射频开关一4和射频开关二7的控制信号和对接收部分射频开关三12和射频开关四13的控制信号相反，从而使得：当射频开关一4导通时，射频开关二7断开，射频开关三12断开，射频开关四13导通；当射频开关二7导通时，射频开关一4断开，射频开关三12导通，射频开关四13断开。

上述的发射部分具体包括扫频驱动器10、射频VCO 1、定向耦合器2、单刀双掷型射频开关3A、射频开关控制器11、环形器一5、环形器二8和极化正交的两副天线；其中，上述的扫频驱动器10激励上述的射频VCO 1产生FMCW信号，而射频VCO 1将产生的FMCW信号输入定向耦合器2，上述的定向耦合器2将一路输出信号直接输入混频器15，作为本振信号；同时，上述的定向耦合器2将另一路输出信号作为发射信号，该发射信号输入单刀双掷型射频开关3A，在射频开关控制器11的控制下，单刀双掷型射频开关3A的输出端3-1和输出端3-2，在一个时隙内只有一个与输入端导通，使得在一个时隙内只发射一种极化形式的FMICW信号，单刀双掷型射频开关3A的两个输出端3-1和3-2分别和环形器一5、环形器二8连接，环形器一5、环形器二8再分别与A极化天线6和B极化天线9连接，完成极化正交的FMICW信号的发射。

上述的接收部分具体包括同样作为发射部分的A极化天线6和B极化天线9、环形器一5和环形器二8以及射频开关控制器11，还包括单独设置的单刀双掷型射频开关10A、合成器14、混频器15、滤波器/放大器和ADC；其中，在上述的任一种极化形式的FMICW信号的发射的同时，A极化天线6和B极化天线二9接收回波信号，并分别经环形器一5和环形器二8输入到接收部分的单刀双掷型射频开关10A的输入端10-1和输入端10-2；射频开关控制器11在控制发射部分的单刀双掷型射频开关3A的同时，也控制接收部分的单刀双掷型射频开关10A，在一个时隙内，单刀双掷型射频开关10A的两个输入端只有一个和输出端导通，使得在同一个时隙内，只接收与正在发射的FMICW信号的极化形式正交的FMICW信号，上述的回波信号经合成器14合成后，输入混频器15，再由混频器15将由定向耦合器2来的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器，滤波器/放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入数字信号处理器。

上述的射频开关控制器11同时控制单刀双掷型射频开关3A和单刀双掷型射频开关10A。在射频开关控制器11的控制下，在一个时隙内，当单刀双掷型射频开关3A的输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，同时输入端10-1与单刀双掷型射频开关10A的输出端断开，输入端10-2与单刀双掷型射频开关10A的输出端导通；当单刀双掷型射频开关3A的输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，同时输入端10-1与单刀双掷型射频开关10A的输出端导通，输入端10-2与单刀双掷型射频开关10A的输出端断开。

上述的A极化天线6和B极化天线9分别是垂直极化天线和水平极化天线，或者分别是左旋圆极化天线和右旋圆极化天线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够实现低距离旁瓣。本发明能够实现低距离旁瓣的关键在于交替发射和接收极化正交的FMICW信号。在射频开关控制器、收发端的射频开关以及极化正交的两副天线的配合下，在同一时隙内，发射机发射一种极化信号时，接收机接收另一种与发射信号极化正交的信号，即交替发射，交替接收，利用信号的极化正交性来保证系统的收发隔离度。这样，合成后的回波信号的采样数目提高了一倍，最小采样间隔减少了一倍，从而有效地降低了处理后的距离谱的旁瓣，提高了系统同时检测强弱目标的能力。

 

附图说明

图1是现有技术中FMICW雷达的结构框图；

图2 是本发明的工作过程说明图；

图3是本发明对应的FMICW雷达的原理结构框图；

图4是本发明对应的FMICW雷达实施例1的结构框图；

图5是本发明对应的FMICW雷达实施例2的结构框图；

图6是图1装置采用伪随机码控制时回波信号距离谱；

图7是图3装置采用伪随机码控制时回波信号距离谱。

 

具体实施方式

为了更好的理解本发明的技术方案及带来的技术效果，先再叙述一下本发明是在什么样的技术背景之下进行的改革和变换。

参照图1，是一种现有的FMICW雷达装置，扫频驱动器的输出信号输入射频VCO ，射频VCO 的输出信号输入到定向耦合器，定向耦合器将一路FMCW信号输入混频器，一路FMCW信号输入射频开关器件A ，射频开关器件A在射频开关控制器的一路输出信号控制下，将FMCW信号截断，产生FMICW信号。发射时，FMICW信号经环形器后由天线辐射到空间中；接收时，接收信号由天线输入环形器，环形器的输出信号输入射频开关器件B，射频开关器件B在射频开关控制器的另一路输出信号的控制下，将其输出信号输入到混频器，混频器将输出信号输入滤波器/放大器，滤波器/放大器将输出信号输入ADC，ADC将输入信号转化为数字信号，ADC的输出信号输入数字信号处理器，数字信号处理器对输入的数字信号进行FFT运算，检测目标信息，数字信号处理器将检测的目标信息输入显示器，进行显示输出。这种装置中，射频开关器件A、射频开关器件B在射频开关控制器的控制下交替通断，即一个时隙内不能同时处于同一种通断状态。

下面结合附图对本发明的原理作进一步阐述。

本发明是一种低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，如图3所示，包括：

发射部分：产生FMCW信号，并将一路输出信号作为本振信号，另一路输出信号经器件分为两路发射时隙交替的FMICW信号作为发射信号，经两副极化正交的极化天线完成极化正交的FMICW信号的发射；

接收部分：交替接收两路极化相互正交的回波信号，将本振信号和回波信号混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号进行滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将数字信号输出给数字信号处理器；

信号处理和显示部分：将接收到的数字信号进行处理，再经显示部分显示输出；

上述的发射部分包括扫频驱动器10、射频VCO 1和定向耦合器2，其中，上述的扫频驱动器10激励上述的射频VCO 1产生FMCW信号，而射频VCO 1将产生的FMCW信号输入定向耦合器2，上述的定向耦合器2将一路输出信号直接或间接输入混频器，作为本振信号；

同时，上述的定向耦合器2将另一路输出信号输出，输出的信号经器件分成两路发射信号，每一路发射信号均经过至少一路射频开关器件A、一路环形器和一副极化天线，上述的射频开关器件A将FMCW信号截断，产生的FMICW信号输入分别与射频开关器件连接的环形器，利用环形器的环行特性，将FMICW信号输入与环形器连接的极化天线，从而完成极化正交的FMICW信号的发射；上述的发射部分还包括射频开关控制器11，在射频开关控制器11的控制下，上述两路发射信号分别经过的两路射频开关器件，在一个时隙内只有一路处于导通状态，从而使得在一个时隙内只发射一种极化形式的FMICW信号；

上述的接收部分包括同样是作为发射部分中的两副极化天线、两路环形器以及射频开关控制器11，还包括单独设立的与两副极化天线分别连接的射频开关器件B、与射频开关器件B连接的合成器14、混频器15、滤波器、放大器和ADC；

上述的两副极化天线交替接收回波信号，并分别经两路环形器输入到接收部分的两路射频开关器件B，上述的射频开关控制器11同时控制发射部分的两路射频开关器件A和接收部分的两路射频开关器件B，使得在一个发射时隙内，只接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号； 上述的两种极化形式的回波信号经合成器14合成后，输入混频器15，再由混频器15将由定向耦合器2来的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器、放大器，滤波器、放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号。

如图2所示，上述的射频开关控制器11在工作的过程中同时控制发射部分的射频开关器件A和接收部分的射频开关器件B，使得在一个时隙中只发射一种极化形式的FMICW信号，与此同时只接收与正在发射的FMICW信号的极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号。在图2中，A和B表示两种相互正交的极化形式。

 

实施例1

图4是本发明的一种实现方式。在该实现方式中，扫频驱动器10的输出信号输入射频VCO 1，射频VCO 1的输出信号输入定向耦合器2，定向耦合器2的一路输出信号输入混频器15，一路输出信号输入单刀双掷型射频开关3A。在射频开关控制器11的控制下，在一个时隙内，当输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，输出端3-1的输出信号输入环形器一5，环形器一5的输出信号输入A极化天线6（在此实施例中是垂直极化天线），完成垂直极化的FMICW信号的发射；与此同时，B极化天线9（在此实施例中是水平极化天线）接收水平极化的回波信号，B极化天线9的输出信号输入环形器二8，环形器二8的输出信号输入单刀双掷型射频开关10A的输入端10-2，在射频开关控制器11的控制下，此时只有输入端10-2与单刀双掷型射频开关10A的输出端导通，单刀双掷型射频开关10A的输出信号输入混频器15。在相邻的下一个时隙内，在射频开关控制器11的控制下，输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通，输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，输出端3-2的输出信号输入环形器二8，环形器二8的输出信号输入B极化天线9，完成水平极化的FMICW信号的发射；与此同时，A极化天线6接收垂直极化的回波信号，A极化天线6的输出信号输入环形器一5，环形器一5的输出信号输入单刀双掷型射频开关10A的输入端10-1，在射频开关控制器11的控制下，此时只有输入端 10-1与单刀双掷型射频开关10A的输出端导通。单刀双掷型射频开关10A的输出信号输入混频器15，混频器15将输出信号输入滤波器/放大器16，滤波器/放大器16将信号滤波、放大后输出到ADC 17进行模拟信号到数字信号的转换，ADC 17输出的数字信号输入数字信号处理器18，对的信号进行FFT运算和目标的检测处理后，将输出信号输入显示器19。

射频开关控制器11对发射部分的单刀双掷型射频开关3A的控制信号和对接收部分的单刀双掷型射频开关10A的控制信号相反，从而使得当单刀双掷型射频开关3A的输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，同时输入端10-1与单刀双掷型射频开关10A的输出端断开，输入端10-2与单刀双掷型射频开关10A的输出端导通；当单刀双掷型射频开关3A的输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，同时输入端10-1与单刀双掷开关10A的输出端导通，输入端10-2与单刀双掷开关10A的输出端断开。

图6和图7分别是图1和图4对应的雷达在采用m序列（常用伪随机码的一种）作为射频开关控制器的控制信号时采用计算机仿真得到的距离谱。在生成图6和图7的过程中，采用的是线性调频连续波，每个调频周期内包含一个m序列的循环周期。码元“1”对应于发射水平极化的线性调频中断连续波，接收垂直极化的线性调频中断连续波的回波信号；码元“0”则与之相反。采用移位长除法生成m序列，反馈系数为“1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1”，移位寄存器初始状态为“1 0 1 1 0 0 1 1 0 1 0 1”。雷达系统与目标参数设定如下：一个循环周期的m序列长度                                                

，码元宽度

，调频周期

，起始频率

，扫频带宽

，目标距雷达的距离，目标相对雷达的速度

。对比图5和图6可知，两种雷达装置均能正确的识别目标的位置，但是图6中的距离旁瓣比图5中的距离旁瓣低。

 

实施例2

图5是本发明的另一种实现方式。在该实现方式中，扫频驱动器10的输出信号输入射频VCO 1，射频VCO 1的输出信号输入定向耦合器2，定向耦合器2的一路输出信号输入接收部分的功分器B ，一路输入发射部分的功分器A 3。在一个时隙内，发射部分的功分器A 3将FMCW的功率平均分配给单刀单掷型射频开关一4和单刀单掷型射频开关二7。在射频开关控制器11的控制下，在一个时隙内，当射频开关一4导通时，射频开关二7断开，射频开关一4的输出信号输入环形器一5，环形器一5的输出信号输入A极化天线6（在此实施例中是左旋极化天线），完成左旋极化的FMICW信号的发射；与此同时，B极化天线9（在此实施例中是右旋极化天线）接收右旋极化的回波信号，B极化天线9的输出信号输入环形器二8，环形器二8的输出输入射频开关四13，射频开关三12和射频开关四13在射频开关控制器11的控制下，此时只有射频开关四13导通，射频开关四13的输出信号输入混频器B 15-2，混频器B 15-2将功分器B 输入的本振信号二和射频开关四13输入的射频信号进行混频，将射频信号转化为中频信号，输入滤波器/放大器B 16-2,滤波器/放大器B 16-2对输入信号进行滤波放大，并将输出信号输入ADC B 17-2，ADC B 17-2将输入的模拟信号转化为数字信号，并输入数字信号处理器18。在相邻的下一个时隙，在射频开关控制器11的控制下，射频开关二7导通，射频开关一4断开，射频开关二7的输出信号输入环形器二8，环形器二8的输出信号输入B极化天线9，完成右旋极化的FMICW信号的发射；与此同时，A极化天线6接收左旋极化的回波信号，A极化天线6的输出信号出入环形器一5，环形器一5的输出信号输入射频开关三12, 射频开关三12和射频开关四13在射频开关控制器11的控制下，此时只有射频开关三12导通，射频开关三12的输出信号输入混频器A 15-1，混频器A 15-1将功分器B 输出的本振信号一和射频开关三12输入的射频信号进行混频，将射频信号转化为中频信号，并输入滤波器/放大器A 16-1,滤波器/放大器A 16-1对输入信号进行滤波放大，并将输出信号输入ADC A 17-1，ADC A 17-1将输入的模拟信号转化为数字信号，并输入数字信号处理器18，数字信号处理器18将输入的不同时隙的信号进行相加，并对相加之后的信号进行FFT运算和目标的检测处理后，将输出信号输入显示器19。

射频开关控制器11对发射部分的射频开关的控制信号和对接收部分的射频开关的控制信号相反，从而使得：当射频开关一4导通时，射频开关二7断开，同时，射频开关三12断开，射频开关四13导通；当射频开关二7导通时，射频开关一4断开，同时，射频开关三12导通，射频开关四13断开（如图2所示）。

 

实施例3

本实施例是将实施例1的发射部分和实施2接收部分以及两者通用的信号处理和显示部分相结合来实现的。

具体来说，本实施例中：

扫频驱动器10的输出信号输入射频VCO 1，射频VCO 1的输出信号输入定向耦合器2，定向耦合器2的一路输出信号输入功分器B，另一路输出信号输入单刀双掷型射频开关3A。在射频开关控制器11的控制下，在一个时隙内，当输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，输出端3-1的输出信号输入环形器一5，环形器一5的输出信号输入A极化天线6，完成A极化的FMICW信号的发射；与此同时，B极化天线9接收B极化的回波信号，B极化天线9的输出信号输入环形器二8，环形器二8的输出信号输入射频开关四13，射频开关三12和射频开关四13在射频开关控制器11的控制下，此时只有射频开关四13导通，射频开关四13的输出信号输入混频器B 15-2，混频器B 15-2将功分器B 输出的本振信号二和射频开关四13输入的射频信号进行混频，将射频信号转化为中频信号，输入滤波器/放大器B 16-2,滤波器/放大器B 16-2对输入信号进行滤波放大，并将输出信号输入ADC B 17-2，ADC B 17-2将输入的模拟信号转化为数字信号，并输入数字信号处理器18；在相邻的下一个时隙内，在射频开关控制器11的控制下，输出端3-2与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通，输出端3-1与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，输出端3-2的输出信号输入环形器二8，环形器二8的输出信号输入B极化天线9，完成B极化的FMICW信号的发射；与此同时，A极化天线6接收A极化的回波信号，A极化天线6的输出信号出入环形器一5，环形器一5的输出信号输入射频开关三12, 射频开关三12和射频开关四13在射频开关控制器11的控制下，此时只有射频开关三12导通，射频开关三12的输出信号输入混频器A 15-1，混频器A 15-1将功分器B 输出的本振信号一和射频开关三12输入的射频信号进行混频，将射频信号转化为中频信号，并输入滤波器/放大器A 16-1,滤波器/放大器A 16-1对输入信号进行滤波放大，并将输出信号输入ADC A 17-1，ADC A 17-1将输入的模拟信号转化为数字信号，并输入数字信号处理器18，数字信号处理器18将输入的不同时隙的信号进行相加，并对相加之后的信号进行FFT运算和目标的检测处理后，将输出信号输入显示器19。

射频开关控制器11对发射部分的射频开关的控制信号和对接收部分的射频开关的控制信号相反，从而使得：当单刀双掷型射频开关3A的输出端3—1与单刀双掷型射频开关3A的输入端导通时，输出端3-2与输入端断开，同时，射频开关三12断开，射频开关四13导通；当单刀双掷型射频开关3A的输出端3—2与射频开关3A的输入端导通时，输出端3-1与输入端断开，同时，射频开关三12导通，射频开关四13断开。

在本实施例中，两副极化天线可以分别是垂直极化天线和水平极化天线，或者分别是左旋极化天线和右旋极化天线。

实施例4

本实施例是结合实施例1的接收部分、实施例2的发射部分以及通用的信号处理及显示部分得到的具体实施方式。在此就不详细叙述了。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (9)

1.低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，包括：

发射部分：产生FMCW信号，并将一路输出信号作为本振信号，另一路输出信号经器件分为两路发射时隙交替的FMICW信号作为发射信号，经两副极化正交的极化天线完成极化正交的FMICW信号的发射；

接收部分：交替接收两路极化相互正交的回波信号，将本振信号和回波信号混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号进行滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将数字信号输出给数字信号处理器；

信号处理和显示部分：将接收到的数字信号进行处理，再经显示部分显示输出；

所述的发射部分包括扫频驱动器（10）、射频VCO （1）和定向耦合器（2），其中，所述的扫频驱动器（10）激励所述的射频VCO （1）产生FMCW信号，而射频VCO （1）将产生的FMCW信号输入定向耦合器（2），所述的定向耦合器（2）将一路输出信号直接或间接输入混频器，作为本振信号；

其特征在于：同时，所述的定向耦合器（2）将另一路输出信号输出，输出的信号经器件分成两路发射信号，每一路发射信号均经过至少一路射频开关器件A、一路环形器和一副极化天线，所述的射频开关器件A将FMCW信号截断，产生的FMICW信号输入分别与射频开关器件A连接的环形器，利用环形器的环行特性，将FMICW信号输入与环形器连接的极化天线，从而完成极化正交的FMICW信号的发射；所述的发射部分还包括射频开关控制器（11），在射频开关控制器（11）的控制下，所述两路发射信号分别经过的两路射频开关器件，在一个时隙内只有一路处于导通状态，从而使得在一个时隙内只能发射一种极化形式的FMICW信号；

所述的接收部分包括同样是作为发射部分的两副极化天线、两路环形器以及射频开关控制器（11），还包括单独设立的与两副极化天线分别连接的射频开关器件B、与射频开关器件B连接的合成器（14）、混频器（15）、滤波器、放大器和ADC；

所述的两副极化天线交替接收回波信号，并分别经两路环形器输入到接收部分的两路射频开关器件B，所述的射频开关控制器（11）同时控制发射部分的两路射频开关器件A和接收部分的两路射频开关器件B，使得在一个时隙内，只接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号； 所述的两种极化形式的回波信号经合成器（14）合成后，输入混频器（15），再由混频器（15）将由定向耦合器（2）来的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器、放大器，滤波器、放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号；

所述的射频开关控制器（11）在工作的过程中同时控制发射部分的射频开关器件A和接收部分的射频开关器件B，使得在一个时隙中只发射一种极化形式的FMICW信号，与此同时，只接收与正在发射的FMICW信号的极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号。

2.如权利要求1所述的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的发射部分具体包括扫频驱动器（10）、射频VCO （1）、定向耦合器（2）、功分器A（3）、射频开关一（4）、射频开关二（7）、射频开关控制器（11）、环形器一（5）、环形器二（8）和极化正交的两副极化天线；其中，所述的扫频驱动器（10）激励所述的射频VCO （1）产生FMCW信号，而射频VCO （1）将产生的FMCW信号输入定向耦合器（2），所述的定向耦合器（2）将一路输出信号直接输入混频器或经功分器B均分后输入混频器，作为本振信号；同时，所述的定向耦合器（2）将另一路输出信号作为发射信号，该发射信号经功分器A（3）后平均分为两路到两个射频开关器件A，即射频开关一（4）和射频开关二（7），在射频开关控制器11的控制下，射频开关一（4）和射频开关二（7）在一个时隙内只有一路处于导通状态，使得在一个时隙内只发射一种极化形式的FMICW信号，射频开关一（4）和射频开关二（7）将FMCW信号截断，产生的FMICW信号输入分别与射频开关一（4）和射频开关二（7）连接的环形器一（5）和环形器二（8），利用环形器一（5）和环形器二（8）的环行特性，将FMICW信号输入与环形器一5和环形器二（8）分别连接的A极化天线（6）和B极化天线（9），完成极化正交的FMICW信号的发射。

3.如权利要求2所的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的接收部分具体包括同样作为发射部分的A极化天线（6）、B极化天线（9）以及射频开关控制器（11）、环形器一（5）和环形器二（8），还包括两个射频开关器件B，即单独设置的射频开关三（12）和射频开关四（13）、合成器（14）、混频器（15）、滤波器/放大器和ADC；其中，在所述任一种极化形式的FMICW信号发射的同时，A极化天线（6）和B极化天线（9）接收回波信号，并分别经环形器一（5）和环形器二（8）输入到接收端的射频开关三（12）和射频开关四（13），所述的射频开关控制器（11）在控制射频开关一（4）和射频开关二（7）的同时，控制射频开关三（12）和射频开关四（13），使得在一个时隙内，只能接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW极化信号的回波信号； 所述的两种极化形式的回波信号经合成器（14）合成后，输入混频器（15），再由混频器（15）将由定向耦合器（2）输出的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器，滤波器/放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入到数字信号处理器。

4.根据权利要求2所述的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的接收部分具体包括同样作为发射部分的A极化天线（6）和B极化天线（9）、环形器一（5）和环形器二（8）以及射频开关控制器（11），还包括两个射频器件B，即单独设置的射频开关三（12）、射频开关四（13）、功分器B、混频器A、混频器B、滤波器/放大器A、滤波器/放大器B和ADC A和ADC B；其中，在所述的任一种极化形式的FMICW信号的发射的同时，A极化天线（6）和B极化天线（9）接收回波信号，并分别经环形器一（5）和环形器二（8）输入到接收端的射频开关三（12）和射频开关四（13），所述的射频开关控制器（11）在控制射频开关一（4）和射频开关二（7）的同时，控制射频开关三（12）和射频开关四（13），使得在同一时隙内，只能接收与正在发射的FMICW信号极化形式正交的FMICW信号的回波信号； 所述的回波信号经射频开关三（12）后，输入混频器A，再由混频器A将由功分器B来的本振信号一和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器A，滤波器/放大器A将信号滤波、放大后输入ADC A，ADC A将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入数字信号处理器；在相邻的下一个时隙，与前一个时隙的回波信号极化形式正交的回波信号经射频开关四（13）后，输入混频器B，再由混频器B将由功分器B来的本振信号二和该回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器B，滤波器/放大器B将信号滤波、放大后输入ADC B，ADC B将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入数字信号处理器。

5.根据权利要求3或4所述的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的射频开关控制器（11）在控制发射部分的射频开关一（4）和射频开关二（7）的同时，控制接收部分的射频开关三（12）和射频开关四（13），且射频开关控制器（11）对发射部分射频开关一（4）和射频开关二（7）的控制信号和对接收部分射频开关三（12）和射频开关四（13）的控制信号相反，从而使得：当射频开关一（4）导通时，射频开关二（7）断开，同时，射频开关三（12）断开，射频开关四（13）导通；当射频开关二（7）导通时，射频开关一（4）断开，同时，射频开关三（12）导通，射频开关四（13）断开。

6.根据权利要求1所述的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的发射部分具体包括扫频驱动器（10）、射频VCO（1）、定向耦合器（2）、单刀双掷型射频开关（3A）、射频开关控制器（11）、环形器一（5）、环形器二（8）和极化正交的两副极化天线；其中，所述的扫频驱动器（10）激励所述的射频VCO （1）产生FMCW信号，而射频VCO（1）将产生的FMCW信号输入定向耦合器（2），所述的定向耦合器（2）将一路输出信号直接输入混频器（15），作为本振信号；同时，所述的定向耦合器（2）将另一路输出信号作为发射信号，该发射信号输入单刀双掷型射频开关（3A），在射频开关控制器（11）的控制下，单刀双掷型射频开关（3A）的输出端（3-1）和（3-2），在一个时隙内只有一个与输入端导通，使得在一个时隙内只发射一种极化形式的FMICW信号，单刀双掷型射频开关（3A）的两个输出端（3-1）和（3-2）分别和环形器一（5）、环形器二（8）连接，环形器一（5）、环形器二（8）再分别与A极化天线（6）和B极化天线（9）连接，完成极化正交的FMICW信号的发射。

7.根据权利要求6所述的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的接收部分具体包括同样作为发射部分的A极化天线（6）和B极化天线（9）、环形器一（5）和环形器二（8）以及射频开关控制器（11），还包括单独设置的单刀双掷型射频开关（10A）、合成器（14）、混频器（15）、滤波器/放大器和ADC；其中，在所述的任一种极化形式的FMICW信号的发射的同时，A极化天线（6）和极化天线二（9）接收回波信号，并分别经环形器一（5）和环形器二（8）输入到接收部分的单刀双掷型射频开关（10A）的输入端（10-1）和（10-2）；射频开关控制器（11）在控制发射部分的单刀双掷型射频开关（3A）的同时，也控制接收部分的单刀双掷型射频开关（10A），在一个时隙内，单刀双掷型射频开关（10A）的两个输入端只有一个和输出端导通，使得在一个时隙内，只接收与正在发射的FMICW信号的极化形式正交的FMICW信号，所述的回波信号经合成器（14）合成后，输入混频器（15），再由混频器（15）将由定向耦合器（2）来的本振信号和回波信号进行混频，将接收的射频信号转化为中频信号，并将中频信号输入滤波器/放大器，滤波器/放大器将信号滤波、放大后输入ADC，ADC将输入的模拟信号转化为数字信号，并将转化的数字信号输入数字信号处理器。

8.根据权利要求7所述的低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：射频开关控制器（11）同时控制发射部分的单刀双掷型射频开关（3A）和接收部分的单刀双掷型射频开关（10A），使得单刀双掷型射频开关（3A）的两个输出端和单刀双掷型射频开关（10A）的两个输入端在一个时隙内均只有一个有效，并且对单刀双掷型射频开关（3A）的控制信号和单刀双掷型射频开关（10A）的控制信号相反，从而使得：当单刀双掷型射频开关（3A）的输出端（3-1）与单刀双掷型射频开关（3A）的输入端导通时，输出端（3-2）与单刀双掷型射频开关3A的输入端断开，同时，输入端（10-1）与单刀双掷型射频开关（10A）的输出端断开，输入端（10-2）与单刀双掷型射频开关（10A）的输出端导通；当单刀双掷型射频开关（3A）的输出端（3-2）与单刀双掷型射频开关（3A）的输入端导通时，输出端（3-1）与单刀双掷型射频开关（3A）的输入端断开，同时，输入端（10-1）与单刀双掷开关10A的输出端导通，输入端（10-2）与单刀双掷开关（10A）的输出端断开。

9.根据权利要求1—8所述的任一种低距离旁瓣的调频中断连续波雷达，其特征在于：所述的A极化天线（6）和B极化天线（9）分别是垂直极化天线和水平极化天线，或者分别是左旋圆极化天线和右旋圆极化天线。

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