式中，rect(t)為矩形脈沖，而線性調(diào)頻信號的幅度的表達(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，線性調(diào)頻系數(shù)的表達(dá)式為μ=B/τ。

Part.3 捷變頻信號

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之為頻率捷變。然而除了受外界的影響，有時雷達(dá)系統(tǒng)也會主動進(jìn)行這樣的操作，其目的就是為了避免被其他探測雷達(dá)所監(jiān)測到。同時這項技術(shù)也被應(yīng)用在許多其他不同的領(lǐng)域，例如鐳射和無線電收發(fā)機上。所以在雷達(dá)系統(tǒng)中，可以用捷變頻技術(shù)對雷達(dá)脈沖進(jìn)行調(diào)制，得到的調(diào)制信號即為捷變頻信號，其數(shù)學(xué)定義表達(dá)式如下：

A（t）是信號包絡(luò)，ψ0是信號相位。

Part.4 相位編碼信號

相位編碼信號的英文表達(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。所以一般BPSK 又被稱之為2PSK，如圖 4所示：

圖4 BPSK 信號

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

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

03 確定FMCW Chirp信號時域特性

為了準(zhǔn)確測量FMCW Chirp信號的性能參數(shù)，必須首先確定FMCW Chirp信號的時域特性參數(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。

時域參數(shù)測量儀器一般有示波器、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。因此要求測量儀器要么直接支持高達(dá)77 GHz(甚至更高頻率)的信號處理，要么需要通過外部變頻或檢波部件將信號降至較低的頻率處理。考慮實際應(yīng)用中頻譜分析儀的便利性和經(jīng)濟(jì)性，下文主要針對使用頻譜分析儀測量FMCW Chirp信號時域特性進(jìn)行討論。

04 實驗方法

1. 測量線路連接圖

測量線路連接如圖5所示。

圖5  測量連接圖

2. 測量方法步驟

使用信號源發(fā)射FMCW信號，并用頻譜儀進(jìn)行分析。

05 示例

頻譜儀測量FMCW信號時域特性

1) 使用頻譜分析儀測量 FMCW Chirp信號時域特性，需采用分析儀的零掃寬(Zero-Span)測量模式。通過Zero-Span模式，可以捕獲FMCW Chirp信號的時域信息，見圖6所示。

圖6. FMCW信號時域特性

2) 頻譜分析儀的分辨率帶寬(RBW)是有限的，只能捕捉目標(biāo)頻率點附近RBW 帶寬內(nèi)FMCW信號有限帶寬的信息，無法反應(yīng)整個 FMCW信號的完整信息。RBW越大，捕獲的信息越能充分復(fù)現(xiàn)信號的特性。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)和每個幀的Chirp 數(shù)量等。