θavg=θ01+θ12+θ20 (2-7)
2.3.2 FFT法比相原理
一个长度为N的序列的离散傅里叶变换(DFT)的分析式为 (2-8)
式中WN=exp(-j(2π/N))。
假设x(n)=exp[j(2πfdnT+ )],则有
(2-9)
式中:fd为目标的多普勒频率;fs为雷达视频回波信号的采样频率。
由式2-9可见DFT的选频特性相当于一个滤波器。当fd/fs-k/N=0, =0时, 为1,与n无关,此时DFT结果X(k)为DFT的点数N,即得到频域幅度的最大值。
根据式2-8,可以将 中的exp(j )提取出来,且在fd/fs-k/N=0时,X(k)相位为φ,且保持不变,信号的初相位相同。可见当DFT等效滤波器带宽足够小的时候,DFT前后信号的初始相位不变。在三通道干涉仪中,同一目标雷达回波(连续波或简单脉冲雷达)被三通道天线中的任意两个阵元接收之后,得到两路信号。分别对它们做FFT,由于式2-9中fd/fs-k/N相同,则一个阵元接收信号FFT结果的第k点谱乘以另一个阵元接收信号FFT结果的第k点谱的复共轭,得到的复数相位就是两通道天线接收信号的相位差,此乃FFT法鉴相的原理。又由于fd/fs-k/N=0时信噪比最大,所以此时得到的比相结果误差最小。在本设计中,将三通道天线阵子同时检测到目标的FFT结果两两共轭相乘,求得的相角即为特定目标的不同通道天线之间的相位差(即 , 和 )。
2.3.3 三通道干涉仪测向系统的实现
图2.3为基于三通道干涉仪雷达信号的处理系统框图。三通道毫米波接收天线经过低噪声高增益放大后,首先送至三路同步模数转换器(ADC)进行带通采样,其次进行数字下变频,从而得到基带雷达回波信号并使预处理单元对其进行脉冲压缩(二相编码信号)和积累,然后进行相参处理和检测,最后根据三路检测的结果,利用动目标检测(MTD)后频域数据进行三通道干涉仪测角,从而得到目标方向信息。因为该系统采用相位法测向,所以需要进行多个接收通道的幅相校准,至于个中原理在此不做赘述。
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