雷达测距实验报告
1. 实验目的和任务
1.1 实验目的
本次实验目的是掌握雷达带宽同目标距离分辨率的关系，通过演示实验了解雷达测距基本原理，通过实际操作掌握相关仪器仪表使用方法，了解雷达系统信号测量目标距离的软硬件条件及具体实现方法。
1.2 实验任务
本次实验任务如下：
（1）搭建实验环境；
（2）获得发射信号作为匹配滤波的参考信号；
（3）获得多个地面角反射器的回波数据，测量其各自位置，评估正确性；
（4）获得无地面角发射器的回波数据，与（3）形成对比，并进行分析。
2. 实验场地和设备
2.1 实验场地和环境条件
本次实验计划在雁栖湖西校区操场进行，环境温度25℃，湿度40%。
实验场地如上图所示，除角反射器以外，地面上还有足球门、石块以及操场上运动的人等比较明显的目标。
2.2 实验设备
实验所需的主要仪器设备如下： （1） 矢量信号源SMBV100A ； （2） 信号分析仪FSV4； （3） S 波段标准喇叭天线； （4） 角反射器 （5） 笔记本电脑
2.3 设备安装与连接
设备连接关系图如下：
雷达波形文件雷达回波数据
时钟同步
计算机终端
SMBV100A 矢量信号源
FSV4信号分析仪
角反射器
交换机
图1 实验设备连接示意图
其中：蓝色连接线表示射频电缆，灰色连接线表示网线。
3. 实验步骤
3.1 实验条件验证
检查仪器工作是否正常，实验环境是否合适。
3.2 获取参考信号
1. 调节信号源参数，生成线性调频信号，作为匹配滤波的参考信号，然后通过射频电缆将信号源与频谱仪相连，利用频谱仪的A/D 对线性调频信号采样，并通过网线将数据传输给计算机，并保存为“b1.dat ”。
参考信号的主要参数如下所示：
带宽：B=20MHz
脉冲持续时间：Tr=300us
A/D采样频率：fs=45MHz
幅度：？？？
信号持续时间：T=3000us
有上面的数据可以知道，雷达的理论分辨率为c/2B=7.5m
2. 用MATLAB读取文件“b1.dat”，并会出参考信号的幅值，如下图所示：
3. 任意截取参考信号的一个周期，得到如下图所示的信号：
4. 用上面的信号在频域构造匹配滤波器，得到频谱滤波器的频谱如下图所示：
3.2 获取没有角反射器的回波信号
1. 将信号源和频谱仪分别与天线相连，调整信号功率，并开启仪器，采集没有角反射器的回波信号，并保存为“b1_back
2.dat”。
2. 用MATLAB读取“b1_back2.dat”，并画出该信号的幅值，如下图所示：
3. 截取上面的回波信号的一个周期，其实部如下图所示：
3.4 获取有角反射器的回波信号
1. 将信号源和频谱仪分别与天线相连，在操场上放置角反射器，调整信号功率，并开启仪器，采集有角反射器的回波信号，并保存为“b2_back
2.dat”。
2. 用MATLAB读取“b2_back2.dat”，并画出该信号的幅值，如下图所示：
3. 截取上面的回波信号的一个周期，其实部如下图所示：
4. 实验数据处理与分析
4.1 对回波信号的一个周期进行脉冲压缩
截取回波信号的一个周期，并对其进行匹配滤波。
由于信号从发射天线发出后会有一部分信号直接被接收天线接收，且这一部分信号强度比目标反射的信号强度大，所以脉冲压缩后，我们可以认为峰值点对应的距离是0m。
以此为基准，对距离进行进行调整，得到如下图所示的波形：
上图中蓝色线代表没有角反射器时的压缩结果，可以看出，除了在0m外，波形还在20m、30-40m、55m、75m处有比较明显的峰，这些峰应给是操场上如足球门之类的物体的回波。
红线代表有角反射器时的压缩结果，可以看出在35m、53m、75m的地方有明显的峰，说明在这些地方有目标存在。
4.2 对回波信号的每个周期脉冲压缩，然后脉冲积累
接收的回波信号包含十个周期，上面只对一个周期进行了处理，这里对十个周期都进行脉冲压缩，然后以0米处的最高点为基准，对十次的脉冲压缩结果进行相加积累，得到如下图所示的结果：
将脉冲积累前后结果进行对比，发现效果并没有太大改善，原因：
脉冲积累可以有效提高信噪比，这里对十个脉冲进行积累，可以提高10dB，但是原来的信号新造比已经足够大了，而主瓣以外的旁瓣不是由噪声引起的，而是有地面上其他物体的回波引起的，因此，在这里使用脉冲积累技术并没有特别明显的效果。
5. 存在的问题
1. 做实验的时候A组没有获得数据，此次实验使用的是B组数据，对于与实验室的环境和角反射器的具体位置不清楚，所以无法判断实验结果的正确性。
2. 据B组同学介绍，目标角反射器未知大概在30m、40m、70m处，这与实验结果存在较大差距，引起误差的原因有3种：
·1 发射天线和接收天线之间有一定距离，这个距离会引入一个固定误差，理论上只需直接在现在得到的距离的基础上减去这个误差即可，这个距离没有给出。
·2 数据不准确。
·3 处理方法有问题。