1、雷达测距实验报告 1. 实验目的和任务 1.1 实验目的 本次实验目的是掌握雷达带宽同目标距离分辨率的关系，通过演示实验了解雷达测距基本原理，通过实际操作掌握相关仪器仪表使用方法，了解雷达系统信号测量目标距离的软硬件条件及具体实现方法。 1.2 实验任务 本次实验任务如下： （ 1） 搭建实验环境； （ 2） 获得发射信号作为匹配滤波的参考信号； （ 3） 获得多个地面角反射器的回波数据，测量其各自位置，评估正确性； （ 4） 获得无地面角发射器的回波数据，与（ 3）形成对比，并进行分析。 2. 实验场地和设备 2.1 实验场地和环境条件 本次实验计划在雁栖湖西校区操场进行，环境温度 25，湿
2、度 40%。 实验场地如上图所示，除角反射器以外，地面上还有足球门、石块以及操场上运动的人等比较明显的目标。 2.2 实验设备 实验所需的主要仪器设备如下： （ 1） 矢量信号源 SMBV100A； （ 2） 信号分析仪 FSV4； （ 3） S 波段标准喇叭天线； （ 4） 角反射器 （ 5） 笔记本电脑 2.3 设备安装与连接 设备连接关系图如下： 雷 达 波 形 文 件 雷 达 回 波 数 据时 钟 同 步计 算 机 终 端S M B V 1 0 0 A矢 量 信 号 源F S V 4信 号 分 析 仪角 反 射 器交 换 机图 1 实验设备连接示意图 其中：蓝色连接线表示射频电缆，灰色
3、连接线表示网线。 3. 实验 步骤 3.1 实验条件验证 检查仪器工作是否正常，实验环境是否合适。 3.2 获取参考信号 1. 调节信号源参数，生成线性调频信号，作为匹配滤波的参考信号，然后通过射频电缆将信号源与频谱仪相连，利用频谱仪的 A/D对线性调频信号采样，并通过网线将数据传输给计算机，并保存为“ b1.dat”。参考信号的主要参数如下所示： 带宽： B=20MHz 脉冲持续时间： Tr=300us A/D 采样频率： fs=45MHz 幅度：？ 信号持续时间： T=3000us 有上面的数据可以知道，雷达的理论分辨率为 c/2B=7.5m 2. 用 MATLAB读取文件“ b1.dat
4、”，并会出参考信号的幅值，如下图所示： 3. 任意截取参考信号的一个周期，得到如下图所示的信号： 4. 用上面的信号在频域构造匹配滤波器，得到频谱滤波器的频谱如下图所示： 3.2 获取没有角反射器的回波信号 1. 将信号源和频谱仪分别与天线相连，调整信号功率，并开启仪器，采集没有角反射器的回波信号，并保存为“ b1_back2.dat”。 2. 用 MATLAB读取“ b1_back2.dat”，并画出该信号的幅值，如下图所示： 3. 截取上面的回波信号的一个周期，其实部如下图所示： 3.4 获取有角反射器的回波信号 1. 将信号源和频谱仪分别与天线相连，在操场上放置角反射器，调整信号功率，并
5、开启仪器，采集有角反射器的回波信号，并保存为“ b2_back2.dat”。 2. 用 MATLAB读取“ b2_back2.dat”，并画出该信号的幅值，如下图所示： 3. 截取上面的回波信号的一个周期，其实部如下图所示： 4. 实验数据处理与分析 4.1 对回波信号的一个周期进行脉冲压缩 截取回波信号的一个周期，并对其进行匹配滤波。由于信号从发射天线发出后会有一部分信号直接被接收天线接收，且这一部分信号强度比目标反射的信号强度大，所以脉冲压缩后，我们可以认为峰值点对应的距离是 0m。以此为基准，对距离进行进行调整，得到如下图所示的波形： 上图中蓝色线代表没有角反射器时的压缩结果，可以看出，
6、除了在 0m外，波形还在 20m、30-40m、 55m、 75m 处有比较明显的峰，这些峰应给是操场上如足球门之类的物体的回波。红线代表有角反射器时的压缩结果，可以看出在 35m、 53m、 75m 的地方有明显的峰，说明在这些地方有目标存在。 4.2 对回波信号的每个周期脉冲压缩，然后脉冲积累 接收的回波信号包含十个周期，上面只对一个周期进行了处理，这里对十个周期都进行脉冲压缩，然后以 0 米处的最高点为基准，对十次的脉冲压缩结果进行相加积累，得到如下图所示的结果： 将脉冲积累前后结果进行对比，发现效果并没有太大改善，原 因： 脉冲积累可以有效提高信噪比，这里对十个脉冲进行积累，可以提高
7、10dB，但是原来的信号新造比已经足够大了，而主瓣以外的旁瓣不是由噪声引起的，而是有地面上其他物体的回波引起的，因此，在这里使用脉冲积累技术并没有特别明显的效果。 5. 存在的问题 1. 做实验的时候 A 组没有获得数据，此次实验使用的是 B 组数据，对于与实验室的环境和角反射器的具体位置不清楚，所以无法判断实验结果的正确性。 2. 据 B组同学介绍，目标角反射器未知大概在 30m、 40m、 70m 处，这与实验结果存在较大差距，引起误差的原因有 3种： 1 发射天线和接收天线之间有一定距离，这个距离会引入一个固定误差，理论上只需直接在现在得到的距离的基础上减去这个误差即可，这个距离没有给出。 2 数据不准确。 3 处理方法有问题。
