基于跳频技术的FMCW雷达超宽带调频抗干扰方法

冯建利

(西安石油大学 计算机学院，西安 710065)

0 引 言

调频连续波(Frequency Modulation Continuous Wave，FMCW)雷达具有探测距离远，不受云、雾、雨、雪等天气的影响，可以全天候、全天时工作等优点[1]，在汽车与船舶防撞、工业检测、近距离成像等需要高精度测距的领域得到了广泛的应用[2]。

典型的FMCW雷达测距/定距系统主要由调制信号产生电路、压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator，VCO)、天线、混频器及信号处理等几部分组成。其中VCO通常为变容管调谐的宽带振荡器，具有不可避免的电调谐非线性特性，通常称其为VCO的非线性特性，在不进行线性度校正的情况下调频线性度只有百分之几甚至更低。根据雷达测距原理可知，当VCO线性度低时，发射信号频率与回波信号频率均会产生频率偏移，进而引起两者的差频信号非线性波动及频谱展宽，最终影响雷达所测距离速度的准确度及精度[3-5]。因此，人们开展了很多关于FMCW的调频非线性的校正或补偿工作。譬如，从电路设计角度对VCO进行预失真处理技术[6-8]以及电路优化[9]，从信号处理角度出发提出了多项式估计法[10-11]、相位补偿法[12]、频率估计算法[13]、周期非线性估计法[14]等。这些方法在一定程度上补偿了调频非线性对测距精度造成的影响，但是增加了系统的硬件复杂性或是算法运算量与复杂度，而且往往只能实现小带宽范围内的近似线性，并不能达成测距测速要求的绝对线性，因此并不能解决非线性带来的频谱展宽所造成的邻道频谱混叠问题。

跳频是一种频谱扩展技术，它的……