中心議題：

• 微型測距雷達的原理及組成
• 微型測距雷達各部分的組成
• 控製軟件的流程

解決方案：

• 脈衝法測距
• 調頻連續波法測距
• 相位法測距

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：脈衝法測距;調頻連續波法測距;相位法測距。常用的為前兩種。脈衝法測距分辨率要達到距離精度1m以下，脈衝寬度必須小於6.67ns，jishidangjinmaichongleidapubiancaiyongmaichongyasuodeqingkuangxia，jingduyaozuodaolimijishixiangdangkunnande，hekuangshiyizengdajieshoujidaikuan，jiangdijieshoulingminduweidaijia，dianlushangyenanyishixian。yinerduiyujiaojingquedejuliceliang，yibandoucaiyongtiaopinlianxubocejudefangfa。
　　
調頻連續波測距有三角波調製和正弦波調製兩種，這裏選擇三角波調製。
　　在三角波調製中，測距公式為：


式中：R為距離;c為光速;

為三角波正向發射頻率與接收頻率之差
，fb-為三角波負向發射頻率與接收頻率之差;f為三角波調製頻率;△fm為受調製的發射頻率最大頻偏的二分之一。

三角波調製頻率的選擇與距離分辨率有關。假如選擇f=200Hz，△fm=100MHz，而此時測出的頻率fbav為50kHz，則可以計算出R≈93.7500m;如果測出的頻率fbav=50.001kHz

，R=93.7518m
，二者之差為1.8mm，即每1Hz代表1.8mm的距離。提高調製頻率f的值，分辨率還可以增加。假如f=1000Hz
，其他參數不變，同樣測出的頻率fbav=50kHz，R=18.750Om;fbav=50.001kHz，R=18.7504m，相差0.4mm，每1Hz代表O.4mm的距離。
　　
如果是運動目標
，根據測速公式：


求出運動目標的速度。式中V為目標的徑向速度，λ為發射微波的波長。當然，固定目標的fb+與fb-的值相等。
　　
1.2組成
　　
genjusanjiaobotiaozhideleidayuanli，shouxianbixuyouyigeweibotou
，weibotoukezaicesuweibotoudejichushang，jiangtixiaoyingzhendangqijiayigebianrongguangaiweiyakongshizhendang，zhijiehunpin。tongshihaixuyaoyigesanjiaobofashengqi。weilexiuzhengyakongzhendangqidefeixianxing，shizhipinlvxianxingbianhua，bixujinxingfeixianxingxiuzheng。
　　
為了增強效果，可采用模擬濾波器組進行積累處理。當然也可以通過高速A/D采樣後將模擬信號變為數字信號用DSP進行數字信號處理，不過成本較高。
　　
和工控機、PC104模塊相比
，采用單片機控製電路比較簡單，且成本較低
，由於沒有複雜的運算，速度完全能夠滿足要求。
　　
這個設計功耗較小，用電池就可滿足電源供給要求。
　　
微型測距雷達的組成框圖如圖1所示。

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1.3工作原理
　　
三角波調製頻率選200Hz，D/A選擇12位，ROM為16位數據輸出
，12位數據作為D/A的輸入;一位作為三角波正斜率和負斜率變化時的脈衝輸出，正斜率為“1”，負斜率為“0”;另一位作為一個三角波周期間的過零信號
，送單片機的中斷INT0，當三角波正負斜率變化時，輸出脈衝信號。單片機產生過零中斷後，判斷正負信號，為“1”
，得到的是fb+;為“O”
，得到的是fb-。
　　
雷達工作時，單片機控製窄帶濾波器不斷的進行掃描，當某一個濾波器有信號時

，由可重觸發單穩態電路組成的信號檢測電路輸出由“0”變為“1”
，danpianjigenjushuchudezhaidailvboqihuodedaineipinlv，panduanchujingdubutaigaodejulifanwei

，liyongfangdazhengxingshuchujinxingjishuhuoceliangmaichongdezhouqi，huodezugoujingquedepinlvzhi，jiweizhunquejuli。genjugongshijisuanchuR和V送顯示器予以顯示，或通過RS232串口送上一級的計算機係統。
　　
2各部分的組成
　　
2.1微波頭
　　
微波頭包括喇叭天線、體效應振蕩器、環行器、混(hun)頻(pin)器(qi)。體(ti)效(xiao)應(ying)振(zhen)蕩(dang)器(qi)產(chan)生(sheng)發(fa)射(she)微(wei)波(bo)
，喇(la)叭(ba)天(tian)線(xian)作(zuo)為(wei)微(wei)波(bo)對(dui)外(wai)收(shou)發(fa)之(zhi)用(yong)，環(huan)行(xing)器(qi)將(jiang)收(shou)發(fa)進(jin)行(xing)隔(ge)離(li)，混(hun)頻(pin)器(qi)取(qu)出(chu)發(fa)射(she)頻(pin)率(lv)和(he)接(jie)收(shou)頻(pin)率(lv)的(de)差(cha)值(zhi)。微(wei)波(bo)頭(tou)國(guo)外(wai)常(chang)用(yong)的(de)有(you)24GHz，35GHz和77GHz，可采用Wisewave公司的產品。其功率輸出為+10dBm
，頻偏DC為100MHz，波束寬度120，園極化。

2.2三角波發生器
　　
三角波發生器采用數字形成。D/A為12位
，要產生200Hz的調製頻率，則振蕩器約為0.8192MHz。考慮到一般晶體的頻率為MHz量級，地址產生器為一個13位的計數器，選用74HC4040，計數器不用最低位
，那麼振蕩器的頻率為200Hz×212×2=1.6384MHz，可以用TTL門電路作振蕩器，這個設計用的是74HC04。
　　
波形存儲選用E2PROM芯片AT28C64，晶體選用1.6834MHz。最重要的一點是必須測出微波頭的非線性曲線，以便在非線性修正ROM中裝入修正數據，簡化起見，可以在波形存儲ROM中燒製修正數據，無須再加專用的非線性修正電路。
　　
2.3窄帶濾波器
　　
模擬器件的發展與集成為小型化提供了充分的條件，像鬆下公司的MN6515，僅為8腳
，其帶通濾波器的中心頻率f0可由外加的時鍾頻率fcp控製，其比值fcp/f0約為15.7。隻要改變fcp的值
，帶通濾波器的中心頻率就會在O～32kHz範圍內移動，非常方便，可采用圖2方式進行控製。


另外還有一種窄帶濾波器MAXIM的MAX262，由編碼輸入控製f0和Q的值，共有64階濾波器，128級Q值控製。同時也可以控製振蕩頻率
，由多片MAX262組成
，使窄帶濾波器的階數達到幾百甚至上千。控製Q值的不同，在頻率的低端到高端
，可以將窄帶濾波器的3dB帶寬設計成相同或相近的寬度。
　　
2.4放大與AGC放大電路
　　
前級放大電路可采用各公司的低噪聲運放，AGC電路選用AD公司的AD603
，或BB公司的VGA610，放大整形可選用TI公司或其他公司新出的R～R輸出的運放。
　　
2.5單片機
　　
單片機選用Atmel公司的AT89C51，也可選用其他公司的單片機，如PIC或AVR係列。這些單片機都是低成本且為人們所常用。
　　
3軟件組成
　　
軟件用彙編語言編寫

，流程圖如圖3所示。


低(di)成(cheng)本(ben)微(wei)型(xing)測(ce)距(ju)雷(lei)達(da)經(jing)實(shi)驗(yan)在(zai)原(yuan)理(li)上(shang)是(shi)行(xing)得(de)通(tong)的(de)



，但(dan)距(ju)離(li)較(jiao)近(jin)，實(shi)際(ji)測(ce)試(shi)後(hou)發(fa)現(xian)微(wei)波(bo)頭(tou)采(cai)用(yong)直(zhi)接(jie)混(hun)頻(pin)方(fang)式(shi)輸(shu)出(chu)靈(ling)敏(min)度(du)較(jiao)低(di)。下(xia)一(yi)步(bu)改(gai)進(jin)需(xu)要(yao)增(zeng)加(jia)一(yi)個(ge)中(zhong)頻(pin)，放(fang)大(da)後(hou)解(jie)調(tiao)，再(zai)進(jin)行(xing)視(shi)頻(pin)放(fang)大(da)。
　　
對(dui)於(yu)要(yao)求(qiu)測(ce)距(ju)更(geng)遠(yuan)的(de)雷(lei)達(da)，可(ke)通(tong)過(guo)增(zeng)加(jia)發(fa)射(she)功(gong)率(lv)，增(zeng)大(da)天(tian)線(xian)麵(mian)積(ji)的(de)方(fang)法(fa)。當(dang)功(gong)率(lv)較(jiao)大(da)時(shi)

，考(kao)慮(lv)到(dao)連(lian)續(xu)波(bo)雷(lei)達(da)泄(xie)露(lu)的(de)影(ying)響(xiang)，需(xu)要(yao)將(jiang)發(fa)射(she)天(tian)線(xian)與(yu)接(jie)收(shou)天(tian)線(xian)分(fen)開(kai)。對(dui)於(yu)更(geng)近(jin)距(ju)離(li)的(de)測(ce)量(liang)，例(li)如(ru)小(xiao)於(yu)2～3m，可采用超聲波測量。微型測距雷達的用途非常廣闊
，今後必將大量用於民用的許多領域。