一種低成本微型測距雷達的設計

0 引言

　　隨著(zhù)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，雷達技術(shù)也得到了長(cháng)足的進(jìn)步。雷達是以軍事目的發(fā)展起來(lái)的，在當今主基調為和平與發(fā)展的年代，雷達技術(shù)越來(lái)越多地向民用方面轉移。像我國普遍用于交通方面的測速雷達，正在飛速發(fā)展的汽車(chē)防撞雷達等。隨著(zhù)成本的不斷降低，雷達在民用方面的用途會(huì )越來(lái)越廣泛。

　　雷達進(jìn)行測距，與激光測距相比，不受氣候條件限制，距離遠，精度高。本文將主要敘述微型測距雷達的原理及組成。

　　微型測距雷達主要用于以下幾個(gè)方面：

　　(1)導彈和炮彈的微波引信；

　　(2)汽車(chē)前視防撞雷達；

　　(3)堆積物和小山頭的高度測量；

　　(4)高速公路及城市道路的機動(dòng)車(chē)流量測量；

　　(5)建筑行業(yè)的樓層測量；

　　(6)罐裝液面高度測量；

　　(7)其他要求精確近距離測量的地方。

1 微型測距雷達的原理及組成

　　1．1 測距方法

　　通常雷達測距的方法有三種：脈沖法測距；調頻連續波法測距；相位法測距。常用的為前兩種。脈沖法測距分辨率要達到距離精度1 m以下，脈沖寬度必須小于6．67 ns，即使當今脈沖雷達普遍采用脈沖壓縮的情況下，精度要做到厘米級是相當困難的，何況是以增大接收機帶寬，降低接收靈敏度為代價(jià)，電路上也難以實(shí)現。因而對于較精確的距離測量，一般都采用調頻連續波測距的方法。

　　調頻連續波測距有三角波調制和正弦波調制兩種，這里選擇三角波調制。

　　在三角波調制中，測距公式為：

　　式中：R為距離；c為光速；為三角波正向發(fā)射頻率與接收頻率之差，fb-為三角波負向發(fā)射頻率與接收頻率之差；f為三角波調制頻率；△fm為受調制的發(fā)射頻率最大頻偏的二分之一。

　　三角波調制頻率的選擇與距離分辨率有關(guān)。假如選擇f=200 Hz，△fm=100 MHz，而此時(shí)測出的頻率fbav為50 kHz，則可以計算出R≈ 93．750 0 m；如果測出的頻率fbav=50．001 kHz，R=93．751 8 m，二者之差為1．8 mm，即每1 Hz代表1．8 mm的距離。提高調制頻率f的值，分辨率還可以增加。假如f=1 000 Hz，其他參數不變，同樣測出的頻率fbav=50 kHz，R=18．750 O m；fbav=50．001 kHz，R=18．750 4 m，相差0．4 mm，每1 Hz代表O．4 mm的距離。

　　如果是運動(dòng)目標，根據測速公式：

　　求出運動(dòng)目標的速度。式中V為目標的徑向速度，λ為發(fā)射微波的波長(cháng)。當然，固定目標的fb+與fb-的值相等。

　　1．2 組成

　　根據三角波調制的雷達原理，首先必須有一個(gè)微波頭，微波頭可在測速微波頭的基礎上，將體效應振蕩器加一個(gè)變容管改為壓控式振蕩，直接混頻。同時(shí)還需要一個(gè)三角波發(fā)生器。為了修正壓控振蕩器的非線(xiàn)性，使之頻率線(xiàn)性變化，必須進(jìn)行非線(xiàn)性修正。

　　為了增強效果，可采用模擬濾波器組進(jìn)行積累處理。當然也可以通過(guò)高速A／D采樣后將模擬信號變?yōu)閿底中盘栍?NOBR id=nobr218 style="CURSOR: pointer; COLOR: #cb4bfc; BORDER-BOTTOM: rgb(102,0,255) 1px dotted; BACKGROUND-COLOR: transparent; TEXT-DECORATION: underline" jQuery1287744499421="67">DSP進(jìn)行數字信號處理，不過(guò)成本較高。

　　和工控機、PC104模塊相比，采用單片機控制電路比較簡(jiǎn)單，且成本較低，由于沒(méi)有復雜的運算，速度完全能夠滿(mǎn)足要求。

　　這個(gè)設計功耗較小，用電池就可滿(mǎn)足電源供給要求。

　　微型測距雷達的組成框圖如圖1所示。