基于FMCW的探冰雷达数字中频系统的设计与实现

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chirp信号声呐是采用线性调频信号检测海冰的回波信号，滤波处理过后可以
得到比较高的分辨率。实际测量表明距离精度高于1 cm。因此使用chirp声呐的海
冰监测设备能够满足探测渤海厚度小于O.Sm的薄冰的要求【19]0
1.3.4电磁感应测量法
20世纪90年代采用电磁感应探测海冰厚度的技术思想引起人们的关注[}ZO]0
电磁感应测量法主要是经济型电磁感应设备(EM)和附加在其上的处理模块
(PM)o EM测量是利用海水和海冰的导电性不同来达到分辨两者的目的。我们一
般认为，海水是导电体，而海冰是非导电体。EM发出的脉冲产生一个磁场，叫做
主磁场，这个磁场穿过冰层之后形成副磁场，最后到达接收线圈。下半部分空间
的外部传导可以由主副磁场的比值代表，假设海水和海冰具有连续的传导性，则该
比值仅仅和海面到设备的距离有关，得到dEM;设备和海平面的高度利用激光测距
仪测量得到，dLaser，算得冰厚}21}, EM仪器和PM处理模块的示意图如图1-5，公
式为Z二dEM-d.Laser -dH，其中dH为激光测距仪底部和EM设备的高度差。

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2.4.1雷达分辨率的影响
由((2-5)可知，FMC W雷达扫频信号的扫频周期远大于最大回波延时时间，由
(2-6)可知目标的反射信号和发射信号的差频(中频)和距离是正比的关系。图2-2发
射信号的扫频周期为T，调频带宽为耳，中频信号在兀=T-鱿时间内是有效时宽，
这个时间内是单一频率的信号，其带宽为有效时宽的倒数1/兀，由于T;Ot,，则
兀、T o FMCW雷达的频谱幅度具有单一频率形式，根据峰值可以检测出中频信
号的频率[[39]，在测量冰层厚度的情况下，当两个中频频率相差很大(冰厚较厚)
时，在频谱图中很容易的分辨出两个频率，FFT算法很容易得到两个距离和冰层
的厚度;当两个中频频率相差很小(冰厚较薄)时，两个频率就会混叠在一起，
频谱中就会只看到一个相位很宽的频率，简单的算法不容易分辨出两个信号。因
此我们可以得出，中频信号的频率分辨率和测量冰厚的距离分辨率密不可分。

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