3mm多通道探测YX目标定位研究

3mm波段阵列探测YX技术（第四篇） 3mm多通道探测YX目标定位探讨 摘要本报告探讨一种新型二维定位的主被动复合毫米波阵列探测系统，主要进行了系统电磁干扰源的分析，介绍了电磁干扰的抑制措施，并进行了结果仿真。在此基础上对目标进行了三维精确定位的探讨，分析了系统在扫描过程中回波状态的改变，给出不同波束间延迟时间的计算方法，并利用研制胜利的小型化YX样机进行了测试， 测试结果满意指标要求。 关键词3mm,多通道,YX,目标定位 英文摘要The report studies a new type of two-dimensional positioning active and passive complex MMW array detection system. It mainly analyses the source of electromagnetic interference analysis and introduces the control means, and carries out results simulation. On this basis, it researches three-dimensional precision orientation to target. It analyses echoes state change during system scanning. The of calculating delay time between different beams is given. It is tested used successfully developed prototype, the results meet target requirement. 引言 1 探讨目标 2 2009年度工作完成状况 2.1完成的主要内容 2.2 关键技术 2.3 主要技术指标 3 探讨内容 3.1电磁干扰源的产生 在毫米波主被动复合探测系统中，由于存在数字电路、大功率器件电路、高频放射电路和中低频放大电路，系统内部组件之间、电路之间电磁干扰很严峻。放射机工作频率高，放射功率大，很简洁对系统内部电路产生干扰；另外系统对目标的微弱回波信号进行接收、放大和处理，灵敏度要求很高，因此对干扰极为敏感。要抑制电磁干扰，提高系统的灵敏度，就要从查找干扰源和干扰途径入手。系统中的干扰源主要有 （1）系统中的数字脉冲产生电路。当系统中存在脉冲波形时，其波形的前沿和后沿越陡峭，它的傅立叶变换的频谱范围就会越宽，会产生宽带高频干扰。放射系统对脉冲波形的上升时间和下降时间要求特别短，通常是级的，数字开关电路具有快速通断的特点，在其通断瞬间，振荡频率高达几百兆赫兹，因此会产生尖峰信号干扰。而且为了满意测距范围的要求，脉冲电路产生的脉冲要足够窄，这样系统的测距盲区才会很小，这也是带来干扰的缘由之一。 （2）在大功率驱动电路中，为将数字窄脉冲从TTL电平放大为可驱动放射源的高压大电流窄脉冲，功率电路的开关元件在开关过程中，大脉冲电流的瞬间改变很快引起的干扰，其很大，快速改变的电流通过导体将产生感应电压，形成干扰，通过传输线和地线传导，也可干脆向空间辐射，不仅影响驱动电路，而且还会通过电源、地进入信号处理电路。 （3）高频部分的本振和放射源不仅通过混频器和天线向空间放射电磁波，而且还会通过腔体连接的缝隙辐射泄漏出来，这些泄漏的高频电磁波会在机箱内部以放射、反射和衍射等方式不断传播，使系统内部电磁环境更加恶劣。 （4）由于在驱动电路中采纳高压开关电源供电，开关电源的瞬变电流和电压会产生肯定强度的电场和磁场向外辐射，而且会通过供电传输线将干扰传到其它部件。电源电压的水纹起伏和其它干扰会通过公共阻抗和地线传递，相互串扰。 现实环境中存在电磁干扰的途径很多，状况相对困难。因此系统的电磁兼容性成为其研制过程中考核的重要指标之一。 3.2抑制干扰的措施 （1）合理布局 系统的信号传输电路布局和连接要首先确定，合理的布局可以削减相互干扰。将干扰源的位置远离敏感部件电路和信号传输线，并留有肯定空间使其简洁隔离屏蔽。信号传输方向上，应紧密靠近的部件电路，距离不宜过大，尽量削减传输线的长度，削减受干扰的概率。系统中各部件电路的连接和相互关系困难，尽量减小连接电阻，降低传导干扰。避开迂回走线和平行走线，削减线间的相互耦合。 （2）有效屏蔽 电磁屏蔽就是以金属隔离的原理来限制电磁干扰由一个区域向另外一个区域感应和辐射传播的方法。即以切断干扰路径的方法限制电磁干扰。在未加屏蔽之前干扰源A和敏感器件B之间，由于存在，产生耦合电容，于是由、、构成了耦合回路，如图6.1a所示。那么在敏感器件B上产生的干扰电压由下式计算 3.1 由式3.1可见，在敏感电路B上产生的干扰电压，与A、B之间的耦合电容有关，减小耦合电容的方法可以通过增大干扰源和敏感器件之间的距离来实现，然而系统的大小受限，也不行能采纳一味增大距离的消极方法。在A、B之间加入接地金属屏蔽外壳S，如图1b所示，则原来的耦合电容被分割成、。若屏蔽体对地阻抗为，则电路B上的干扰电压为 3.2 （a） b 图1 电场屏蔽原理图 由此可见，欲使减小，必需减小、、，由于，，只有，才能使干扰电压为零。从这里可以看出屏蔽体必需良好接地，才能将干扰源产生的电磁干扰阻断。 为使系统有效屏蔽，采纳各部件分别用导电良好的金属铝盒屏蔽，为保证接地良好，将部件的屏蔽盒用螺丝旋紧固定在机箱内，为防止铝盒表面氧化引起的接地不良，采纳镀铬或镀银的方法阻挡氧化层的形成和减小接地电阻。各部件电路间采纳屏蔽线连接，依据各部件连接间的频率凹凸和信号强弱不同，可以采纳不同的屏蔽线。易敏感的混频器至中频放大器的连接线可采纳屏蔽效果好的半刚性电缆；大功率脉冲信号线采纳双层屏蔽电缆线，且走线要短、粗，防止信号传输过程中的衰减和辐射；电源线和低频小信号线可采纳双绞屏蔽线；各地线连接都要就近，这样可削减内部部件间的相互干扰。系统整体再用一个大的机箱屏蔽，机箱上留有通风孔，可用自然空气对流对系统散热，减小系统热噪声。 （3）良好接地 在系统中，按电路特性将地线分为小信号地（中放、视放）、大信号地（功放）、干扰地（振荡器、高压开关电源）、金属构件地（机壳、底板）和数字地（数字信号处理、数字脉冲产生电路）。首先数字地和模拟地应分开，然后分别连接，并统一接入基准地。小信号电路由于工作电平低，信号幅度弱小，简洁受干扰，地线应避开与其它地线混杂；大信号电路的工作电流大，地线系统中的电流也较大，因此要与敏感电路的地分开，避开地线耦合产生的干扰；高干扰电路设备在系统中除了屏蔽隔离外，地线也分开连接；机壳、机箱地为人员运用平安可选择大地连接。 采纳接地的方法可依据电路工作频率的不同来选择，低频电路选择单点接地，可以防止各电路间相互干扰和地回路干