式中，rect(t)為矩形脈沖，而線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的幅度的表達(dá)式為A，脈沖寬度的表達(dá)式為τ，中心頻率的表達(dá)式為f0，帶寬的表達(dá)式為B，線(xiàn)性調(diào)頻系數(shù)的表達(dá)式為μ=B/τ。

Part.3 捷變頻信號(hào)

雷達(dá)系統(tǒng)由于大氣影響以及友源的相互干擾和信道阻塞而導(dǎo)致的頻率快速變化被稱(chēng)之為頻率捷變。然而除了受外界的影響，有時(shí)雷達(dá)系統(tǒng)也會(huì)主動(dòng)進(jìn)行這樣的操作，其目的就是為了避免被其他探測(cè)雷達(dá)所監(jiān)測(cè)到。同時(shí)這項(xiàng)技術(shù)也被應(yīng)用在許多其他不同的領(lǐng)域，例如鐳射和無(wú)線(xiàn)電收發(fā)機(jī)上。所以在雷達(dá)系統(tǒng)中，可以用捷變頻技術(shù)對(duì)雷達(dá)脈沖進(jìn)行調(diào)制，得到的調(diào)制信號(hào)即為捷變頻信號(hào)，其數(shù)學(xué)定義表達(dá)式如下：

A（t）是信號(hào)包絡(luò)，ψ0是信號(hào)相位。

Part.4 相位編碼信號(hào)

相位編碼信號(hào)的英文表達(dá)是 Binary Phase-Shift Keying(BPSK)，一般雷達(dá)系統(tǒng)中較為常用的是二相編碼信號(hào)。所以一般BPSK 又被稱(chēng)之為2PSK，如圖 4所示：

圖4 BPSK 信號(hào)

鑒于 BPSK 信號(hào)能夠承受的噪聲和干擾值是所有相控鍵移信號(hào)中使得調(diào)制解調(diào)器剛好會(huì)處理出錯(cuò)的最大承受值，所以其一直被視為PSK 信號(hào)中最強(qiáng)健的信號(hào)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

f0為頻率，A是幅度。如果在一個(gè)編碼的周期T內(nèi)，當(dāng)NC表示相位變化次數(shù)，TC表示碼片寬度時(shí)，相位編碼的周期T=NCTC。

03 確定FMCW Chirp信號(hào)時(shí)域特性

為了準(zhǔn)確測(cè)量FMCW Chirp信號(hào)的性能參數(shù)，必須首先確定FMCW Chirp信號(hào)的時(shí)域特性參數(shù)，例如：Chirp頻率帶寬( BWChirp)、 Chirp周期(TChirp)、Chirp幀周期(frame Period)、功率占空比(Power Duty Cycle)等。

時(shí)域參數(shù)測(cè)量?jī)x器一般有示波器、頻譜分析儀、功率分析儀等。由于FMCW Chirp技術(shù)主要應(yīng)用在毫米波雷達(dá)領(lǐng)域。因此要求測(cè)量?jī)x器要么直接支持高達(dá)77 GHz(甚至更高頻率)的信號(hào)處理，要么需要通過(guò)外部變頻或檢波部件將信號(hào)降至較低的頻率處理?？紤]實(shí)際應(yīng)用中頻譜分析儀的便利性和經(jīng)濟(jì)性，下文主要針對(duì)使用頻譜分析儀測(cè)量FMCW Chirp信號(hào)時(shí)域特性進(jìn)行討論。

04 實(shí)驗(yàn)方法

1. 測(cè)量線(xiàn)路連接圖

測(cè)量線(xiàn)路連接如圖5所示。

圖5  測(cè)量連接圖

2. 測(cè)量方法步驟

使用信號(hào)源發(fā)射FMCW信號(hào)，并用頻譜儀進(jìn)行分析。

05 示例

頻譜儀測(cè)量FMCW信號(hào)時(shí)域特性

1) 使用頻譜分析儀測(cè)量 FMCW Chirp信號(hào)時(shí)域特性，需采用分析儀的零掃寬(Zero-Span)測(cè)量模式。通過(guò)Zero-Span模式，可以捕獲FMCW Chirp信號(hào)的時(shí)域信息，見(jiàn)圖6所示。

圖6. FMCW信號(hào)時(shí)域特性

2) 頻譜分析儀的分辨率帶寬(RBW)是有限的，只能捕捉目標(biāo)頻率點(diǎn)附近RBW 帶寬內(nèi)FMCW信號(hào)有限帶寬的信息，無(wú)法反應(yīng)整個(gè) FMCW信號(hào)的完整信息。RBW越大，捕獲的信息越能充分復(fù)現(xiàn)信號(hào)的特性。然而，即使 RBW有限，也可以提供不少有用的信息，例如 Chirp幀(Chirp frame)、Chirp幀周期(frame Period)和每個(gè)幀的Chirp 數(shù)量等。