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雷达大角度探测不稳定

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问题描述:从ADC采数数据仿真分析来看,在方位面±30°内雷达能探测到40m,但到+50°时,一部分雷达探测距离到不了40m,但同时﹣50°有些又能检测到目标,检测不稳定。

几个考虑:

1.仿真或算法处理的方式对结果有影响。

仿真分析的数据为ADC采样的原始数据,经MATLAB进行处理得出,暂未牵扯到算法层面;

2. 天线角度问题。
若是一边能检测到另一边不能检测到或者检测不稳定,从天线角度出发,可能存在方位面波束不对称或者某些角度能量值塌陷的情况;

天线仿真结果,裸板的仿真结果方位面和俯仰面都是对称的,且不存在能量值塌陷的情况。

2T4R model

天线E/H_Plane@77.5G
  
TX俯仰@77.5G    
  TX方位@77.5G
 

RX俯仰@77.5G 

  

    RX方位@77.5G

3.加工带来的误差。
考虑到PCB加工批量一致性,可能会引入一些误差。若加工误差引起的增益变弱,对探测距离影响是怎样的?
对增益的变化,比如降低1dB或者增加1dB,主要考虑的是雷达的探测距离是如何变化的。

雷达方程

根据雷达方程,在接收天线和发射天线形式一样的情况下,Gt=Gr,Pr是系统最小可检测信号强度,σ为目标的RCS,很明显,在芯片发射功率和系统工作频率以及雷达板最小可检测信号强度一定的前提下,雷达的探测距离是和目标类型以及收发天线的增益强度相关的。

设Pt=12dBm,Pr=-120dBm,f=76G,以下为几组计算数据:


从上面的计算数据可以看出,在增益强度±1dbi的变化,且在同类目标的情况下,最大的可探测距离会存在5m(RCS=0.1)-15m(RCS=10)左右的探测误差。

4.天线罩材料的影响

雷达天线罩的不合理的空气间隙和壁厚,是有可能在某些角度导致雷达性能恶化的。

天线罩模型

天线不同频段的方位面

根据上面的仿真结果来看,天线罩的不合理设计在大角度确实存在增益下降比较厉害的情况(供应商提供天线罩材料特性表,且要保证材料的均匀一致性),尤其在±50°的位置,再结合上面不同的增益下降强度对探测距离的影响以及加工带来的误差来看,增益的骤降对雷达的探测距离影响是非常大的。

来源:雷达天线站
MATLAB芯片材料
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首次发布时间:2023-06-06
最近编辑:1年前
雷达天线站
硕士 专注天线仿真和设计
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