连续波雷达测距原理

篇一：调频连续波(FMCW)雷达微波物位计的工作原理 篇一

调频连续波（FMCW）雷达/微波物位计的工作原理

FMCW是取英文Frequency Modulated Continuous Wave的词头的缩写。FMCW 技术是在雷达物位测量设备中最早使用的技术。

FMCW微波物位计采用线性的调制的高频信号，一般都是采用10GHz或24GHz微波信号。它是一种基于复杂数学公式的间接测量方法，由频谱计算出物位距离。天线发射出被线性调制的连续高频微波信号并进行扫描，同时接收返回信号。发射微波信号和返回的微波信号之间的频率差与到介质表面的距离成一定比例关系。

如果我们认为被线性调制的发射微波信号的斜率为K,发射信号和反射信号的频率为rf,滞后时间差为rt,发射天线到介质表面的距离为R，C为光速。

那么我们可以得到：rt = 2R/C

由于采用的是调频的微波信号，因此我们可得：rf = K×rt； 两式合并后，我们得到公式： R = C× rf/2K （公式2）

根据公式2，我们可以看到，天线到介质表面的距离R与发射频率和反射频率差rf成正比关系。

信号处理部分将发射信号和回波信号进行混合处理，得到混合信号频谱，并通过独立的快速傅立叶（FFT）变化来区分不同的频率信号

现代雷达技术第3章 连续波雷达

第3章 连续波雷达

本章介绍

本章简介– 连续波雷达简介– 简单连续波雷达 – 三角波调频连续波雷达 – 正弦波调频连续波雷达 – 相位编码调制连续波雷达 – 单边线性调频连续波雷达 – 噪声连续波雷达

第3章 连续波雷达

连续波雷达简介

连续波雷达简介– 优点 能测量很近的距离(数米),测量精度较高 简单、小巧、 轻便 带宽大，平均发射功率低，被截获概率小 – 缺点 收发间很难完善隔离，发射功率受限，距离近 – 典型应用

近炸引信、武器寻的、测速仪、汽车防撞等

第3章 连续波雷达

简单连续波雷达

简单连续波雷达– 发射非调制波，用于测速，不能测距– 收发信号在接收机前端混频得到拍频，即多普 勒频移信号

简单连续波雷达的零差拍接收机原理框图

第3章 连续波雷达

简单连续波雷达

简单连续波雷达(续)– 为提高收发隔离度，常采用双天线方式– 为避开低频闪烁噪声，常采用中频放大

简单连续波雷达的超外差式接收机原理框图

第3章 连续波雷达

三角波调频连续波雷达

三角波调频连续波雷达– 三角波调频，拍频与目标距离和速度都有关f ft 2R0 c fr ft Tm 2 0 f fb 0 fb+ t1 fb- fbar t

%本程序用于雷达球坐标系到正弦空间坐标系的转换,以及相控阵雷达的波位编排。070129, by goodtony.

0228添加波位数据保存 clear all close all clc

%波束宽度,单位：度 BeamWidth = 3.6;

theta05 = round(sin(BeamWidth*pi/180)*1000)/1000; %雷达作用空域

AZ = [-15 15]; %方位角范围(雷达球坐标系)，单位：度 EL = [0 30]; %俯仰角范围(雷达球坐标系)，单位：度 %阵面倾角，单位：度 thetaT

=

atan(-(cos(EL(1)*pi/180)

-

cos(EL(2)*pi/180))/(sin(EL(1)*pi/180)

sin(EL(2)*pi/180))*cos(AZ(2)*pi/180))*180/pi; %左边界 az = AZ(1); el = EL(1):EL(2);

alpha1 = cos(el*pi/180)*sin(az*pi/180); beta1

sin(el*pi/180)*cos(thet

1. 简述雷达测距、测角和测速的物理依据。

2. 已知常规脉冲雷达的发射信号脉冲宽度为2?s，求该雷达的距离分辨力。

3. 已知一X波段雷达，其工作波长为3cm，若一目标以300km/s向着雷达站飞行，计算

回波信号的多普勒频移。

4. 已知某雷达波长??10cm，Pt?2MW，G?5000，Si.min?0.05pW，求其对一架

有效反射面积??10m的飞机的最大探测距离。

5. 所需条件仍与上题一致，求当目标在波束轴上距离雷达为300km时，接收机输入的实际

回波功率Sr为多少？

6. 雷达常用的发射机哪两类，特点是什么？接收机通常采用什么形式？如何理解超外差？ 7. 雷达进行目标检测时，门限电平与发现概率和虚警概率的关系是怎样的？要在虚警概率

保持不变的情况下提高发现概率，则应调整哪些参数？

8. 积累可提高接收机输出信噪比，在其他参数不变的情况下，81个脉冲的理想相干积累将

使雷达作用距离提高为原来的多少倍？

9. 在脉冲法测距中，测距模糊的出现原因是什么？若常规脉冲雷达发射信号脉冲宽度

2??1?s，脉冲重复周期Tr?5kHz，则最大单值不模糊距离和距离分辨力各为多少？

10. 已知一毫米波雷达，其参数为??3mm（-2.5），Pt?4kW（3

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且没有显示，操作使用很不方便。本文介绍一种以AT89C2051或GSM97C2051单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。

1 超声波测距原理

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。

由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。其系统框图如图1所示。

2 AT89C2051的功能特点

AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应

超声波测距原理:

超声波传感器分机械方式和电气方式两类，它实际上是一种换能器，在发射端它把电能或机械能转换成声能，接收端则反之。本次设计超声波传感器采用电气方式中的压电式超声波换能器，它是利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声波电路中，发射端输出一系列脉冲方波，脉冲宽度越大，输出的个数越多，能量越大，所能测的距离也越远。超声波发射换能器与接收换能器其结构上稍有不同，使用时应分清器件上的标志。

超声波测距的方法有多种：如往返时间检测法、相位检测法、声波幅值检测法。本设计采用往返时间检测法测距。其原理是超声波传感器发射一定频率的超声波，借助空气媒质传播，到达测量目标或障碍物后反射回来，经反射后由超声波接收器接收脉冲，其所经历的时间即往返时间，往返时间与超声波传播的路程的远近有关。测试传输时间可以得出距离。假定s为被测物体到测距仪之间的距离，测得的时间为t／s，超声波传播速度为v／m·s－1

超声波测距主要应用于倒车雷达、建筑施工工地以及一些工业现场，例如：液位、井深、管道长度等场合。目前国内一般使用专用集成电路设计超声波测距仪，但是专用集成电路的成本很高，并且没有显示，操作使用很不方便。本文介绍一种以AT89C2051或GSM97C2051单片机为核心的低成本、高精度、微型化数字显示超声波测距仪的硬件电路和软件设计方法。实际使用证明该仪器工作稳定，性能良好。

1 超声波测距原理

超声波测距是通过不断检测超声波发射后遇到障碍物所反射的回波，从而测出发射和接收回波的时间差t,然后求出距离S=Ct/2，式中的C为超声波波速。

由于超声波也是一种声波，其声速C与温度有关，表1列出了几种不同温度下的声速。在使用时，如果温度变化不大，则可认为声速是基本不变的。如果测距精度要求很高，则应通过温度补偿的方法加以校正。声速确定后，只要测得超声波往返的时间，即可求得距离。这就是超声波测距仪的机理。其系统框图如图1所示。

2 AT89C2051的功能特点

AT89C2051是一个2k字节可编程EPROM的高性能微控制器。它与工业标准MCS-51的指令和引脚兼容，因而是一种功能强大的微控制器，它对很多嵌入式控制应

激光雷达原理读书笔记

激光雷达原理

-------读书笔记

99121-19 邓洪川 一.概念:

“雷达”(Radio Detection and Range,Radar)是一种利用电磁波探测目标位置的电子设备.电磁波其功能包括搜索目标和发现目标;测量其距离,速度,角位置等运动参数;测量目标反射率,散射截面和形状等特征参数。

传统的雷达是微波和毫米波波段的电磁波为载波的雷达。激光雷达以激光作为载波.可以用振幅、频率、相位和振幅来搭载信息，作为信息载体。

激光雷达利用激光光波来完成上述任务。可以采用非相干的能量接收方式，这主要是一脉冲计数为基础的测距雷达。还可以采用相干接收方式接收信号，通过后置信号处理实现探测。激光雷达和微波雷达并无本质区别，在原理框图上也十分类似，见下图

微波雷达

信号 显示 混 天线 控制 处理 控制 频 本振主频 辐射 振荡 收发激光雷达

前言 测试原理及工作方法简介 第01页 共05页

探测原理

地质雷达是以超高频电磁波作为探测场源，由一个发射天线向地下发射一定中心频率的无载波电磁脉冲波，另一天线接收由地下不同介质界面产生的反射回波，电磁波在介质中传播时，其传播时间、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质（如介电常数E?）及测试目标体的几何形态的差异而产生变化，根据接收的回波旅行时间、幅度和波形等信息，可探测地下目的体的结构和位置信息。其工作原理示意图如下：

输出显示 分析计算处理后 反射、散射脉冲 无载波脉冲时域接收机 发射电磁接收反射介质1

目的体 介质2

接收天线所接收的反射回波旅行时间为：

t=

4h?V2x

2式中：t 反射回波走时（ns）

h 反射体深度（m）

X 发射天线与接收天线的距离（m） V 雷达脉冲波速（m/ns）

雷达波在物体或介质中的传播速度V与介质的相对介电常数E?有如下关系：》

前言 测试原理及工作方法简介

材料表面工程学

报告

学生班级：材料物理081 学号： 24 姓名：喻湘洪

雷达波隐身涂料的研究现状和前景摘要：隐身技术是当今世界各国重点发展的国防高技术．隐身涂料普遍应用于军事领域。雷达隐身涂料是隐身技术的重要组成部分之一。重点介绍了隐身吸波涂料的种类，阐述了各种涂料的特点、最新研究现状及应用，对吸波涂料的发展趋势进行了概括。

关键词：：雷达隐身材料、隐身涂料、吸波涂料、发展趋势

Abstract：Stealth technology is the world focus on the development of defense high technology. Stealth coating is generally applied to the military field. Coating is the most important part of stealth technology one. Mainly introduces stealth antiradar coating, expounds the types of the characteristics of various coating, the la