一种低成本微型测距雷达的设计

2010-10-22 18:49:38来源: 现代电子技术

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:

测距公式

  式中:R为距离;c为光速;三角波正向发射频率与接收频率之差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:

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。

微型测距雷达的组成框图

  

[1] [2]

关键字:测距雷达  微波  三角波调制  正负斜率  过零检测

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/1022/article_2728.html
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