低成本微型测距雷达设计

2011-06-30 09:15:04来源: 互联网

0 引言
    随着电子技术的飞速发展,雷达技术也得到了长足的进步。雷达是以军事目的发展起来的,在当今主基调为和平与发展的年代,雷达技术越来越多地向民用方面转移。像我国普遍用于交通方面的测速雷达,正在飞速发展的汽车防撞雷达等。随着成本的不断降低,雷达在民用方面的用途会越来越广泛。
    雷达进行测距,与激光测距相比,不受气候条件限制,距离远,精度高。本文将主要叙述微型测距雷达的原理及组成。
    微型测距雷达主要用于以下几个方面:
    (1)导弹和炮弹的微波引信;
    (2)汽车前视防撞雷达;
    (3)堆积物和小山头的高度测量;
    (4)高速公路及城市道路的机动车流量测量;
    (5)建筑行业的楼层测量;
    (6)罐装液面高度测量;
    (7)其他要求精确近距离测量的地方。

1 微型测距雷达的原理及组成
1.1 测距方法

    通常雷达测距的方法有三种:脉冲法测距;调频连续波法测距;相位法测距。常用的为前两种。脉冲法测距分辨率要达到距离精度1 m以下,脉冲宽度必须小于6.67 ns,即使当今脉冲雷达普遍采用脉冲压缩的情况下,精度要做到厘米级是相当困难的,何况是以增大接收机带宽,降低接收灵敏度为代价,电路上也难以实现。因而对于较精确的距离测量,一般都采用调频连续波测距的方法。
    调频连续波测距有三角波调制和正弦波调制两种,这里选择三角波调制。
    在三角波调制中,测距公式为:
   
式中:R为距离;c为光速;为三角波正向发射频率与接收频率之差,fb-为三角波负向发射频率与接收频率之差;f为三角波调制频率;△fm为受调制的发射频率最大频偏的二分之一。
    三角波调制频率的选择与距离分辨率有关。假如选择f=200 Hz,△fm=100 MHz,而此时测出的频率fbav为50 kHz,则可以计算出R≈ 93.750 0 m;如果测出的频率fbav=50.001 kHz,R=93.751 8 m,二者之差为1.8 mm,即每1 Hz代表1.8 mm的距离。提高调制频率f的值,分辨率还可以增加。假如f=1 000 Hz,其他参数不变,同样测出的频率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的距离。
    如果是运动目标,根据测速公式:
   
    求出运动目标的速度。式中V为目标的径向速度,λ为发射微波的波长。当然,固定目标的fb+与fb-的值相等。
1.2 组成
    根据三角波调制的雷达原理,首先必须有一个微波头,微波头可在测速微波头的基础上,将体效应振荡器加一个变容管改为压控式振荡,直接混频。同时还需要一个三角波发生器。为了修正压控振荡器的非线性,使之频率线性变化,必须进行非线性修正。
    为了增强效果,可采用模拟滤波器组进行积累处理。当然也可以通过高速A/D采样后将模拟信号变为数字信号用DSP进行数字信号处理,不过成本较高。
    和工控机、PC104模块相比,采用单片机控制电路比较简单,且成本较低,由于没有复杂的运算,速度完全能够满足要求。
    这个设计功耗较小,用电池就可满足电源供给要求。
    微型测距雷达的组成框图如图1所示。


1.3 工作原理
   
三角波调制频率选200 Hz,D/A选择12位,ROM为16位数据输出,12位数据作为D/A的输入;一位作为三角波正斜率和负斜率变化时的脉冲输出,正斜率为“1”,负斜率为“0”;另一位作为一个三角波周期间的过零信号,送单片机的中断INT0,当三角波正负斜率变化时,输出脉冲信号。单片机产生过零中断后,判断正负信号,为“1”,得到的是fb+;为“O”,得到的是fb-。
    雷达工作时,单片机控制窄带滤波器不断的进行扫描,当某一个滤波器有信号时,由可重触发单稳态电路组成的信号检测电路输出由“0”变为“1”,单片机根据输出的窄带滤波器获得带内频率,判断出精度不太高的距离范围,利用放大整形输出进行计数或测量脉冲的周期,获得足够精确的频率值,即为准确距离。根据公式计算出R和V送显示器予以显示,或通过RS 232串口送上一级的计算机系统。

[1] [2]

关键字:低成本  微型测距雷达

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2011/0630/article_2852.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
低成本
微型测距雷达

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved