李莎莎

(黑龙江工程学院,哈尔滨 150008)

0 引言

调频连续波(FMCW)雷达由于低功率的特性，在雷达技术的早期，大多只能在某些特定区域使用[1-2]。但是在过去的20年中，民用毫米波雷达组件甚至收发器已集成在单个芯片上,毫米波FMCW雷达被广泛用于工业和汽车领域中。

雷达截面(RCS)是物体自身的基本属性之一[3-4]。针对9 mm原始子弹模型的RCS长宽比变化的测量问题，采用普通商业雷达系统开展实验研究，并将实验结果与仿真结果进行比较，意义在于证明该领域的技术研究与开发并不一定只局限于专业的消声室或矢量网络分析仪。

1 基本原理

1.1 RCS测量原理

RCS测量的常规做法是使用VNA收集频域数据，并通过IFFT将其转换为时域数据[5-8]。文中使用中频(IF)段的同相正交(I/Q)复数数据，该数据来自商用FMCW雷达收发器芯片中内置的16位模数转换器(ADC)。在离线处理期间，此数据用于构建雷达数据立方体，并在时域做256点的FFT，计算范围轮廓[9]。在FFT中不使用零填充，也不使用截断。

RCS可表示为目标反向散射功率Pb与雷达透射功率Pt之比[10-11]：

(1)

由于电磁波的功率与其电场或磁场强度的平方成正比，式(1)被广泛写为[10,12]：

(2)

式中：R为雷达到目标的距离；Eb和Et分别为电场的反向散射和透射的复振幅。

1.2 校准RCS测量原理

采用普通的商用FMCW雷达系统测量RCS，反向散射的回波还要经历放大，本地振荡器的频率混合，IF信号的转换，ADC数字化处理几个附加过程。在这些过程中，尽管保留了有关距离和速度的信息，但在雷达上接收到的原始反向散射回波的幅度发生了较大的变化，如使用该数据进行后续的信号处理，式(2)将无法获得RCS的精确值。……