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在复杂的战场背景环境中,现有毫米波引信系统存在抗干扰能力不足的问题,单一模式和常规频段的探测器已经不能满足军事作战任务。为提高探测性能,必须开拓新的频段和多模式复合的毫米波系统。非大气窗口频段毫米波的大气衰减十分严重,难以适应远距离通信、远距离雷达探测等系统的要求,而毫米波引信的作用距离仅为几米到几百米,探测系统性能受传播衰减的影响较小,此外,非大气窗口毫米波系统对于敌方的侦查和干扰具有十分优越的对抗能力。因此将非大气窗口作为毫米波引信工作频段具有十分广阔的应用前景。本文重点研究非大气窗口频段毫米波的传播特性。根据ITU-R给出的传播衰减模型,对毫米波在晴朗天气条件下的大气吸收、散射和折射效应进行了计算,结果表明大气吸收对毫米波传播过程的衰减起主要作用,且毫米波在60GHz、118.8GHz和183GHz处出现吸收峰。同时分析了降雨和雾霾天气对毫米波传播过程的影响,在两种天气条件下建立了衰减模型并进行了仿真计算,由计算结果可以看出在降雨条件下毫米波的传播衰减剧烈,而在雾霾中的毫米波衰减很小,表明毫米波具有较强的穿透雾霾的能力,而穿透雨的能力较差。基于传播特性分析,理论计算传播衰减对非大气窗口探测系统作用距离的影响。进一步探究工作在60GHz和118.8GHz非大气窗口频段毫米波系统的反侦察特性和抗有源干扰特性。用35GHz大气窗口频段毫米波探测系统的工作性能作仿真对比分析。分析结果在理论上验证了非大气窗口频段应用于近程毫米波引信的可行性。在可行性验证的基础上,本文对60GHz非大气窗口频段FMCW主动探测系统进行了方案论证和信号处理部分的设计。首先说明了FMCW主动测距的原理。然后在时域上和频域上对差频信号进行了分析,并讨论了系统参数选择的原则。其次基于FPGA对60GHz毫米波主动探测系统的信号处理部分进行了软件和硬件设计。最后对以上的系统设计和实现并进行了实验验证,实验结果表明60GHz非大气窗口毫米波系统的测距范围达到120m以上,且测距误差小于5%,满足系统测距要求。非大气窗口频段的传输特性理论分析、建模仿真以及主动探测系统设计和实验验证为该频段应用于近程探测和毫米波引信提供了理论和数据支撑。