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1、无线电定位系统与技术实验报告1 实验目的及要求(1) 实验目的 通过几个定性的实验深入理解雷达测距、测速的原理，了解信号源、频谱仪 和 示波器的操作。(2) 实验要求 完成连续波雷达信号测速和脉冲雷达信号测距两项实验内容， 记录相关数据 并思考其中的原因。2 实验原理(一) 雷达测距原理 测距是定位系统的基本功能之一本次实验使用的是一种雷达系统常用的测 距方 法：脉冲测距法。脉冲测距法的基本原理是：雷达发射机经天线发射脉冲电磁波，接收机接收 目 标的回波信号。通过测出发射波与回波信号之间的延迟时间 ，就可以确定 目标距离。(二) 雷达测速原理测速雷达主要系利用多普勒效应(Doppler Eff
2、ect)原理：当目标向雷达天线靠近 时，反射信号频率将高於发射机频率；反之，当目标远离天线而去时，反射 信号频 率将低於发射机率。如此即可借由频率的改变数值，计算出目标与雷达的 相对速 度。3 实验环境(1)实验设备设备型号数量信号源Agile nt E4438C1台频谱仪Agile nt E4402B1台示波器Agiel nt DSO6052A1台喇叭天线西安恒达HD-32HA20+N2个角反射器1个反射板1个连接线缆BNC-BNC 线缆4根BNC-SMA 线缆1根GPIB-USB 线缆1根插线板2个电缆盘1个推车1个(2)实验配置发封天线 LF+S 发湄4 实验结果及分析4.1根据实验数据
3、(附上图形)，分析连续波雷达测速的原理，求出速度值。分析：图（a）为带金属板靠近，（b）为带金属板远离，（c）人作目标远离，（d）人作目标靠近。计算：2 =Vd = 2f0d其中 fo =2.9GhZc 为光速，由图可知fd为15hz，所以可以求出目标速度为0.77m/s。4.2 根据实验数据（附上图形），分析脉冲雷达测距的原理，估测出距离。分析 一下 测距效果是否理想？改进途径是什么？由图可知测量得到发射波和回波之间的延迟时间为 230ns 根据可得R=31 5m,目测距离15m,有一定的偏差，实验结果的准确性不够理想。这可能 是由于在室内测距时，有墙壁等周围环境带来的杂波干扰，当然自身也发
4、生了 混叠，使 得测量数据与真实值有所偏差。可以尝试在室外进行测量操作,或是对雷 达系统添加抑 制杂波的模块。CV 体制,杂波谱在零频,动目标的谱在非零频,对回波做 FT 即可检测运动目标谱；脉冲体制,固定杂波回波相位不变,而运动目标回波 相位 变,做 MT 即可检测运动目标回波。3）不同实验条件下,噪声频谱、杂波频谱和运动目标回波频谱各有什么特点？八在不同实验条件下,噪声频谱都近似为白噪声,频谱近似直线；杂波频谱都是 近似服从统计分布的谱,通常服从高斯分布或瑞利分布；连续波雷达运动目标回波 频谱是偏移的峰（由于多普勒频移,形成多峰）；脉冲雷达运动目标回波频谱是偏移 的 sine 函数。4）写
5、出从取得的实验波形和数据中得出的其它结论和思考。（1） 矢量信号发生器产生信号频率范围应设多少？ 矢量信号发生器产生信号频率范围应为喇叭天线和频谱仪频率范围的交集,即2.6GHz 3GHz。(2) 喇叭天线增益和频率之间的关系是什么？ 增益是指：在输入功率相等的条件下，实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处 所产 生的信号的功率密度之比。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度。 增益显 然与天线方向图有密切的关系，方向图主瓣越窄，副瓣越小，增益越高。G = D。没有涉及频率，书上说，频率越咼，喇叭天线增益越咼。(3) 两个喇叭天线之间的互耦影响和什么有关系？ 天线副瓣越高，距离越近，互耦影响 越大。(4) 实验环境有什么强杂波影响？ 室内实验，墙的反射相当于雷达强杂波，我们的图片中出现了很多的毛刺，由 于还有其他运动目标运动导致的。(5) 如何消除强杂波的影响？CW体制，杂波谱在零频，动目标的谱在非零频，对回波做FT即可检测运动目标谱； 脉冲体制，固定杂波回波相位不变，而运动目标回波相位变，做MTI即可检测运动目标回波。(6) 目标回波强弱和其大小、形状有什么关系？目标回波大小和其 RCS 成正比，目标 RCS 和形状、尺寸、结构、材料、电磁波 极化 方向、波长、姿态等因素都有关系。5 心得体会
