一種解決FMCW雷達發射機功率泄漏的方法

摘要 針對3 mm波段調頻連續波雷達發射信號泄漏問題，在分析泄漏機理的基礎上，提出相應的對消技術改進方案，只要合理設定、調整兩個支路間的耦合量和幅度衰減值，在保證參考信號與泄漏信號幅度基本相等的情況下，只需通過移相器調整對消信號的相位，便可達到對消泄漏信號的目的，降低了泄漏信號對接收機靈敏度的影響，實驗結果與分析結果基本一致。
關鍵詞 信號泄漏；矢量對消；調頻連續波

隨著電子信息技術的迅速發展，雷達已應用于海、陸、空等各個領域，承擔著軍事和民用任務，可進行定位測速，搜索，偵查等，它不僅是奪取電磁頻譜控制權的主要方面，也是獲取目標信息和控制信息的主要手段。其中，具有抗偵察與抗干擾能力的“隱身雷達”——連續波雷達，容易在小峰值功率條件下獲得大的時寬、帶寬乘積，測距精度高，在頻率域內抑制雜波能力強、沒有速度模糊、體積小、重量輕，被截獲概率低。然而，由于連續波體制雷達在時間上收發沒有可分性，導致其發射機對接收機的影響不能像脈沖體制雷達那樣可以采用收發開關來消除。另外由于受到體積、重量、成本等限制，大多數連續波體制的雷達導引頭采用單天線技術，這樣收發隔離不足使發射信號泄漏到接收機中將產生泄漏信號，信號泄漏將給連續波體制雷達帶來如下兩個問題。首先，強泄漏信號會使中放飽和，甚至使微波混頻器或前置低噪聲放大器飽和。其次，發射機泄漏信號的噪聲邊帶落入到接收帶寬之內將引起接收機靈敏度下降。
所以設計時必須采取措施降低泄漏信號噪聲對接收機靈敏度的影響。對消技術是解決FMCW雷達信號泄漏問題的一個常用方法。

1 對消技術的基本思想
對消的基本思想是產生泄漏信號矢量的估計矢量，應用線性疊加原理和原矢量進行對消。為便于分析，先考慮單一矢量UL的情形。由數學分析得，矢量a、b及b的正交矢量b’存在如下關系

通過式(2)可以得到如圖1所示的矢量分解對消原理圖，其中矢量a對應矢量UL，矢量b對應矢量Ur，矢量b’對應矢量Ur’。

由圖1(a)知，UL在Ur和Ur’上的投影分別為式(4)、式(5)

根據以上分析，對消技術的系統原理框圖如圖2所示。

雷達輸出信號經耦合器分為兩路：一路為發射信號；另一路為參考信號。由于收發隔離不夠，發射信號將泄漏到接收通道。通過移相器與衰減器對參考信號的調整，使參考信號和泄漏信號幅度相等，相位相反進行疊加，便可與泄漏信號對消。
在實際工程應用中，通常使用移相器、衰減器或矢量調制器對信號進行幅度和相位的調整，但在3 mm波波段，沒有矢量調制器可供使用，所以使用衰減器和移相器進行幅度和相位的調整。