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”，單dan片pian機ji根gen據ju輸shu出chu的de窄zhai帶dai濾lv波bo器qi獲huo得de帶dai內nei頻pin率lv，判pan斷duan出chu精jing度du不bu太tai高gao的de距ju離li範fan圍wei，利li用yong放fang大da整zheng形xing輸shu出chu進jin行xing計ji數shu或huo測ce量liang脈mai衝chong的de周zhou期qi，獲huo得de足zu夠gou精jing確que的de頻pin率lv值zhi，即ji為wei準zhun確que距ju離li。根gen據ju公gong式shi計ji算suan出chuR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you24GHz
，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yu2～3m，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。