地面雷達系統之設計--硬體架構與校準

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姓名

陳道穎(Tao-Ying Chen) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

地面雷達系統之設計--硬體架構與校準
(The design of Ground-based Radar system--hardware and calibration)

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摘要(中)

本論文將會討論C波段地面雷達系統，尤其針對硬體架構與校準，不同於衛載雷達和空載雷達觀測距離較遠，地面雷達架設高度低，設備與維修成本較為低廉，且機動性較高。
本系統是利用向量網路分析儀作為收發機，配合個人電腦作控制與量測信號儲存裝置，向量網路分析儀具有很好的訊號處理能力，例如系統的校準及時域的gating 均可以輕易地來達成。另外向量網路分析儀有發射線性調變（linear FM）信號或步進頻率（step frequency）信號之功能，並且接收信號可由頻域經過快速傅立業轉換（FFT）轉為時域，所以在本系統由網路分析儀配合其他元件所組成。而要求得正確的RCS值，需要了解實際發射信號功率、天線增益、…等，本論文內部校正使用回授信號，進而求得實際RCS值。

關鍵字(中)

★ 網路分析儀
★ 雷達

關鍵字(英)

★ Radar
★ VNA

論文目次

第一章緒論…………………………………………………1
1.1研究動機與目的…………………………………………1
1.2 章節介紹…………………………………………………2
第二章雷達系統原理………………………………………4
2.1雷達方程式………………………………………………4
2.2 雷達距離解度……………………………………………6
2.3 線性頻率調變與脈波壓縮技術…………………………8
2.4 以連續波步階式頻率（step frequency）實現脈波壓縮……………………………………………………………10
2.5雷達方向（azimuth）解析度…………………………15
2.6側視雷達（Side-Looking Radar）……………………17
第三章硬體架構與性能……………………………………20
3.1 網路分析儀（vector network Analyzers）…………20
3.2 以網路分析儀實現雷達系統…………………………23
3.3 使用天線與兩天線互相干擾…………………………25
3.4放大器與偶合器……………………………………27
3.5系統接收機靈敏度與動態範圍……………………28
3.6 相位準確度…………………………………………32
3.7 X波段系統…………………………………………33
3.8系統控制程式………………………………………34
第四章功率校準與系統測試結果……………………37
4.1輻射功率校準………………………………………37
4.1.1內部功率校準（Internal Calibration）…37
4.1.2外部功率校準（External Calibration）…41
4.2 各使用元件實際量測值……………………………42
4.3系統測試結果………………………………………44
4.3.1距離解析度實驗………………………………… 44
4.3.2量測RCS值實驗………………………………… 49
第五章結論與展望……………………………………55
5.1 結論…………………………………………………55
5.2 展望…………………………………………………55
參考文獻…………………………………………………57

參考文獻

【1】陳錕山, 丘增杰, 林昇州, 蔡木金, 曾裕強, 陳繼藩, 丘祈榮,“地面遙測影像雷達系統之研製與應用(計劃編號：NSC 90-2212-E-008-039)”, 國立中央大學太空及遙測中心, 計劃申請書。
【2】吳志雄, “地面遙測影像雷達及數位信號處理之設計”,國立中央大學通訊研究所碩士論文, 2003.
【3】 F. T. Ulaby, R. K. Moore, and A. K. Fung, “Microwave Remote Sensing, Vol. II ”, Artech House, Norwood, MA, 1982.
【4】Donald R .Wehner ,”High-Resolution Radar”, Artech House, Norwood, MA,1995.
【5】Charles Elachi, ”Spaceborne Radar Remote Sensing Application and Techniques” ,IEEE press,1989.
【6】Asoke K.Bhattacharyya ,D.L. Sengupta, ”Radar Cross Section Analysis and Control”, Artech House, Norwood, MA,1991.
【7】David M. Pozar , “MICROWAVE Engineering”,2nd. Edition, John Wiley &Sons,U.S.A 1998.
【8】D. Leva, G. Nico, D. Tarchi, J. Fortuny-Guasch, and A. Sieber, “Temporal analysis of a landslide by means of a ground-based SAR interferometer,”IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol. 41, Apr. 2003.
【9】H. Rudolf, D. Leva, D. Tarchi, and A. J. Sieber, “A mobile and versatile SAR system,” in Proc. IGARSS, 1999, pp. 595–594.
【10】Massimiliano Pieraccini, Guido Luzi, and Carlo Atzeni, “Terrain mapping by ground-based interferometric radar,” IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing, vol. 39, pp. 2176–2181, Oct. 2000.
【12】G.S. Gill, ”simultaneous pulse compression and Dopper processing with step frequency waveform”,IEE electronics letter, 1996.
【13】Guido Luzi, Massimiliano Pieraccini, Daniele Mecatti, Linhsia Noferini, Gabriele Guidi, IEEE, Fabio Moia, and Carlo Atzeni.”Ground-Based Radar Interferometry for Landslides Monitoring: Atmospheric and Instrumental Decorrelation Sources on Experimental Data”, IEEE Trans. Geosci. Remote Sensing,VOL. 42, NO. 11, NOVEMBER 2004.
【14】Agilent technology, “8753ES and 8753ET Network Analyzers
Reference Guide”,2001.
【15】Agilent technology,” 8753ES and 8753ET Network Analyzers
User’s Guide”,2001.
【16】惠汝生,”自動量測系統－Labview”,全華科技圖書股份有限公司,1992.

指導教授

莊堯棠、陳錕山
(Yau-Tarng Juang、Kun-Shan Chen)

審核日期

2005-6-28

推文