【雷达】简单的雷达系统设计附Matlab代码

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🔥 内容介绍

雷达系统通过电磁波的发射与接收实现对目标的探测，尽管复杂雷达系统功能强大、结构精密，但简单的雷达系统同样能满足基础的探测需求，其设计围绕核心功能展开，注重实用性和简洁性。

简单雷达系统的核心组成部分包括发射机、接收机、天线、信号处理单元以及电源模块，各部分协同工作，完成从信号发射到目标信息提取的全过程。

发射机是产生雷达发射信号的关键部件，在简单设计中，通常采用固态振荡器来生成高频电磁波，如脉冲调制的正弦波信号。脉冲信号的设计需确定脉冲宽度和重复频率：脉冲宽度影响雷达的距离分辨率，较窄的脉冲宽度能区分更近的目标；重复频率则与雷达的最大探测距离相关，较低的重复频率可实现更远距离的探测，但需避免距离模糊问题。发射机的输出功率无需过高，满足短距离或中距离探测需求即可，同时要保证信号的稳定性和一致性，为后续的回波处理提供可靠的基准。

天线负责电磁波的发射与接收，在简单雷达系统中，常采用共用一副天线的设计，通过收发开关实现发射与接收状态的切换，以简化结构、降低成本。天线类型可选择基本的喇叭天线或微带天线，其增益和方向图需根据探测范围设计：若需实现全向探测，可选择全向天线；若针对特定方向探测，定向天线能提高能量集中程度，增强探测能力。天线的工作频率应与发射机、接收机的频率特性匹配，通常选择微波频段，如 X 波段（8-12GHz），该频段在短距离探测中具有较好的穿透性和分辨率。

接收机用于接收目标反射的回波信号，由于回波信号通常非常微弱，接收机需具备高灵敏度和低噪声特性。简单接收机的结构包括低噪声放大器、混频器、中频放大器和检波器：低噪声放大器对微弱回波信号进行初步放大，减少噪声引入；混频器将高频回波信号与本振信号混频，得到中频信号，便于后续处理；中频放大器进一步放大中频信号，提高信号强度；检波器则将中频信号转换为视频信号，即包含目标信息的基带信号。

信号处理单元是提取目标信息的 “大脑”，在简单雷达系统中，可采用单片机或小型嵌入式系统实现基本处理功能。其核心任务包括：对接收机输出的视频信号进行采样和数字化；通过门限检测区分目标回波和噪声，当信号幅度超过设定门限时，判定为存在目标；根据发射脉冲与回波脉冲的时间差，计算目标距离（距离 = 光速 × 时间差 / 2）；若系统设计有测速功能，可通过多普勒效应检测回波信号的频率偏移，进而计算目标相对速度。处理结果可通过简单的显示屏输出，如显示目标距离、有无目标等信息。

电源模块为整个系统供电，需根据各部件的电压和电流需求，提供稳定的直流电源。可采用电池供电以实现系统便携性，或通过交流电源适配器供电用于固定场景。电源模块还需具备一定的滤波功能，减少电源噪声对发射机、接收机等敏感部件的影响。

简单雷达系统的工作流程清晰明了：发射机在控制信号作用下产生脉冲信号，经天线辐射到空间；电磁波遇到目标后反射形成回波，由天线接收并通过收发开关送入接收机；接收机对回波信号进行放大、混频、检波等处理，输出视频信号；信号处理单元对视频信号进行分析，提取目标距离等信息，并显示结果。

这种简单的雷达系统设计适用于短距离、低精度的探测场景，如小型无人机避障、停车场障碍物检测、小型船只近距预警等。其优势在于结构简单、成本低廉、易于实现，可为雷达技术入门学习、基础应用开发提供实用的平台。同时，基于该设计可逐步扩展功能，如增加多目标检测算法、提高测距精度等，向更复杂的雷达系统演进。

简单的雷达系统设计以满足基础探测需求为目标，通过优化核心部件的选型和协同工作，在低成本、低复杂度的前提下实现对目标的距离等信息的探测，具有重要的实用价值和学习意义。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 周宇,张林让,田慧.基于Matlab/Simulink的雷达系统仿真[J].计算机仿真, 2004(11):235-238.DOI:10.3969/j.issn.1006-9348.2004.11.069.

[2] 窦林涛,程健庆,李素民.基于Matlab的雷达信号处理系统仿真[J].指挥控制与仿真, 2006, 28(2):5.DOI:10.3969/j.issn.1673-3819.2006.02.021.

[3] BassemR.Mahafza.雷达系统分析与设计:MATLAB版[M].电子工业出版社,2008.

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