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LFMCW雷达料位仪测距原理研究及应用

王建文  
【摘要】: 测距是雷达的基本功能,高精度测距,特别是近程高精度测距是雷达的重要民用领域。线性调频连续波(LFMCW)雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制系统。线性调频连续波雷达由于具有无距离盲区、高分辨率、低发射功率等方面的优点,近年来受到广泛关注,其理论、关键技术和应用得到迅速发展。本文基于这一应用对高精度LFMCW测距雷达及其信号处理进行了理论分析和工程实践。 本文首先介绍了LFMCW雷达技术的优缺点和当前在各个领域的应用情况,分析了线性调频连续波雷达系统构成。引入经典雷达测距方程,从原理上研究采用不同类型的调制信号去调制雷达发射波的效果和用途。主要研究了线性调频连续波雷达的相关测距算法,包括影响LFMCW雷达测距精度的因素,雷达发射波线性度和模糊函数对于测距精度的影响和意义,以及提高频率分辨率的办法。 文章重点研究了雷达料位仪发射源硬件部分的实现,分析雷达发射源VCO压控振荡器、隔离器、环行器、混频器、天线等器件的工作原理,确定硬件性能指标。在电路部分,主要研究了信号发生电路、温度补偿电路、滤波网络的设计与实现,分析了料位仪信号处理模块的工作原理和流程。 最后,设计了雷达料位仪系统调试实验,在模拟现场进行微波差频信号稳定性和测量距离精度的实验,验证了样机的工作稳定性和准确性。 本文的主要工作有: 1、研究线性调频连续波雷达的测距原理和提高精度的算法。 2、根据测距原理和实际需求,提出系统设计方案,仿真雷达收发系统工作过程。 3、利用相关仪器调试雷达发射源硬件组成,提出实际需要的性能指标。 4、设计、调试硬件电路板。 5、设计仪器形状结构,调试料位仪硬件系统,现场实验样机效果。


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