微型测距雷达的事理及组成_频率_暗记

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　　微型测距雷达紧张用于以下几个方面：

　　(1)导弹和炮弹的微波引信;

微型测距雷达的事理及组成_频率_暗记智能

　　(2)汽车前视防撞雷达;

　　(3)堆积物和小山头的高度丈量;

　　(4)高速公路及城市道路的机动车流量丈量;

　　(5)建筑行业的楼层丈量;

　　(6)罐装液面高度丈量;

　　(7)其他哀求精确近间隔丈量的地方。

　　1 微型测距雷达的事理及组成

　　1.1 测距方法

　　常日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间隔精度1 m以下，脉冲宽度必须小于6.67 ns，纵然当今脉冲雷达普遍采取脉冲压缩的情形下，精度要做到厘米级是相称困难的，何况因此增大吸收机带宽，降落吸收灵敏度为代价，电路上也难以实现。
因而对付较精确的间隔丈量，一样平常都采取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为间隔;c为光速;

为三角波正向发射频率与吸收频率之差，fb-为三角波负向发射频率与吸收频率之差;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间隔分辨率有关。
如果选择f=200 Hz，△fm=100 MHz，而此时测出的频率fbav为50 kHz，则可以打算出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的间隔。
提高调制频率f的值，分辨率还可以增加。
如果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的间隔。

　　如果是运动目标，根据测速公式：

　　求出运动目标的速率。
式中V为目标的径向速率，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事理，首先必须有一个微波头，微波头可在测速微波头的根本上，将体效应振荡器加一个变容管改为压控式振荡，直接混频。
同时还须要一个三角波发生器。
为了改动压控振荡器的非线性，使之频率线性变革，必须进行非线性改动。

　　为了增强效果，可采取仿照滤波器组进行积累处理。
当然也可以通过高速A/D采样后将仿照旗子暗记变为数字旗子暗记用DSP进行数字旗子暗记处理，不过本钱较高。

　　和工控机、PC104模块比较，采取单片机掌握电路比较大略，且本钱较低，由于没有繁芜的运算，速率完备能够知足哀求。

　　这个设计功耗较小，用电池就可知足电源供给哀求。

　　微型测距雷达的组成框图如图1所示。

1.3 事情事理

　　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革时的脉冲输出，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旗子暗记，送单片机的中断INT0，当三角波正负斜率变革时，输出脉冲旗子暗记。
单片机产生过零中断后，判断正负旗子暗记，为“1”，得到的是fb+;为“O”，得到的是fb-。

　　雷达事情时，单片机掌握窄带滤波器不断的进行扫描，当某一个滤波器有旗子暗记时，由可重触发单稳态电路组成的旗子暗记检测电路输出由“0”变为“1”，单片机根据输出的窄带滤波器得到带内频率，判断出精度不太高的间隔范围，利用放大整形输出进行计数或丈量脉冲的周期，得到足够精确的频率值，即为准确间隔。
根据公式打算出R和V送显示器予以显示，或通过RS 232串口送上一级的打算机系统。

　　2 各部分的组成

　　2.1 微波头

　　微波头包括喇叭天线、体效应振荡器、环行器、混频器。
体效应振荡器产生发射微波，喇叭天线作为微波对外收发之用，环行器将收发进行隔离，混频器取出发射频率和吸收频率的差值。
微波头国外常用的有24 GHz，35 GHz和77 GHz，可采取Wisewave公司的产品。
其功率输出为+10 dBm，频偏DC为100 MHz，波束宽度120，园极化。

　　2.2 三角波发生器

　　三角波发生器采取数字形成。
D/A为12位，要产生200 Hz的调制频率，则振荡器约为0.819 2 MHz。
考虑到一样平常晶体的频率为MHz量级，地址产生器为一个13位的计数器，选用74HC4040，计数器不用最低位，那么振荡器的频率为200 Hz×212×2=1.638 4 MHz，可以用TTL门电路作振荡器，这个设计用的是74HC04。

　　波形存储选用E2PROM芯片AT28C64，晶体选用1.683 4MHz。
最主要的一点是必须测出微波头的非线性曲线，以便在非线性改动ROM中装入改动数据，简化起见，可以在波形存储ROM中烧制改动数据，无须再加专用的非线性改动电路。

　　2.3 窄带滤波器

　　仿照器件的发展与集成为小型化供应了充分的条件，像松下公司的MN6515，仅为8脚，其带通滤波器的中央频率f0可由外加的时钟频率fcp掌握，其比值fcp/f0约为15.7。
只要改变fcp的值，带通滤波器的中央频率就会在O～32 kHz范围内移动，非常方便，可采取图2办法进行掌握。

其余还有一种窄带滤波器MAXIM的MAX262，由编码输入掌握f0和Q的值，共有64阶滤波器，128级Q值掌握。
同时也可以掌握振荡频率，由多片MAX262组成，使窄带滤波器的阶数达到几百乃至上千。
掌握Q值的不同，在频率的低端到高端，可以将窄带滤波器的3 dB带宽设计成相同或附近的宽度。

　　2.4 放大与AGC放大电路

　　前级放大电路可采取各公司的低噪声运放，AGC电路选用AD公司的AD603，或BB公司的VGA610，放大整形可选用TI公司或其他公司新出的R～R输出的运放。

　　2.5 单片机

　　单片机选用Atmel公司的AT89C51，也可选用其他公司的单片机，如PIC或AVR系列。
这些单片机都是低本钱且为人们所常用。

　　3 软件组成

　　软件用汇编措辞编写，流程图如图3所示。

　4 结语

　　低本钱微型测距雷达经实验在事理上是行得通的，但间隔较近，实际测试后创造微波头采取直接混频办法输出灵敏度较低。
下一步改进须要增加一个中频，放大后解调，再进行视频放大。