CN203012135U - 一种调频连续波雷达*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种调频连续波雷达***，其包括单片机、调制信号产生电路、压控振荡器、定向耦合器、环形器、天线、混频器、中频放大器以及信号处理器；其中，所述单片机、调制信号产生电路、压控振荡器、定向耦合器、混频器、中频放大器以及信号处理器依次连接并形成一环形回路；所述定向耦合器、环形器、天线依次连接；所述环形器还与所述混频器连接。本实用新型的调频连续波雷达***的结构简单，抗干扰能力强，且大大降低了***的虚警率。

Description

一种调频连续波雷达***

【技术领域】

本实用新型涉及一种雷达装置，具体涉及一种调频连续波雷达***，属于雷达设备技术领域。

【背景技术】

雷达测距技术是目前汽车防撞领域的研究热点。汽车防撞***的主体是一部安装在汽车上的测距雷达，其主要功能是实时测量对面车辆的距离和速度，在危及安全的情况下向驾驶员报警或启动自动刹车装置，避免碰撞事故的发生。

调频连续波雷达的工作频率通常在30-100GHz的毫米波段，与激光和红外测距***相比，受天气影响小，可以在雨天、雾天和黑夜正常运行，同时具有发射功率低、距离分辨率高、大时间带宽积、高灵敏度以及适合近距离测量等优点。

然而，调频连续波雷达应用于汽车防撞***的时间较短，再加上此***工作环境复杂各种杂波和噪声干扰较强，在其信号检测处理方面还没有一个固定成熟的模式。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种具有改良结构的调频连续波雷达***，以克服现有技术中的所述缺陷。

【实用新型内容】

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种抗干扰能力强，避免虚警的调频连续波雷达***。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种调频连续波雷达***，其包括单片机、调制信号产生电路、压控振荡器、定向耦合器、环形器、天线、混频器、中频放大器以及信号处理器；其中，所述单片机、调制信号产生电路、压控振荡器、定向耦合器、混频器、中频放大器以及信号处理器依次连接并形成一环形回路；所述定向耦合器、环形器、天线依次连接；所述环形器还与所述混频器连接。

本实用新型的调频连续波雷达***进一步设置为：于所述单片机上设有一警示电路。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的调频连续波雷达***的结构简单，抗干扰能力强，且大大降低了***的虚警率。

【附图说明】

图1是本实用新型的调频连续波雷达***的原理图。

【具体实施方式】

请参阅说明书附图1所示，本实用新型为一种调频连续波雷达***，其由单片机1、调制信号产生电路2、压控振荡器3、定向耦合器4、环形器5、天线6、混频器7、中频放大器8以及信号处理器9等几部分组成。

其中，所述单片机1、调制信号产生电路2、压控振荡器3、定向耦合器4、混频器7、中频放大器8以及信号处理器9依次连接并形成一环形回路。

所述定向耦合器4、环形器5、天线6依次连接。所述环形器5还与所述混频器7连接。

进一步的，于所述单片机1上设有一警示电路10，其用于发出警示信号。

本实用新型的调频连续波雷达***的工作原理如下：调制信号产生电路2形成一低频三角波，此三角波送入压控振荡器3控制其中心频率f0，经调制的微波信号通过定向耦合器4、环形器5、天线6以一定宽度的波束向空间辐射电磁波，遇到目标后的反射信号经天线6、环行器5加到混频器7，与定向耦合器4来的发射信号混频，差频信号经中频放大器8放大后送至信号处理器9，单片机1与信号处理器9配合计算出相对距离和速度，并根据危险程度发出相应的警示信号。

本实用新型的调频连续波雷达***的理论依据如下：当雷达工作在连续波状态，发射信号可表示为：s(t)＝Acos(ω₀t+φ)，式中，ω₀为发射信号角频率，φ为初始相位，A为射频信号振幅。有目标反射的回波信号为：s_r(t)＝Ks(t-t_r)＝KAcos[ω₀(t-t_r)+φ]，t_r为回波信号滞后于发射信号的时间。

对于固定目标，雷达与目标之间距离R为常数，回波信号滞后于发射信号的时间为常数，用ΔT表示，ΔT＝2R/C，回波信号与发射信号之间的相位差为ω₀·ΔT＝2πf₀·(2R/C)＝4πR/λ，它是电磁波往返于雷达与目标之间的相位滞后，其中C为电磁波传播速度，λ-发射信号波长。

对于运动目标，距离R随时间变化，假定目标与雷达之间为匀速运动，则在t时刻，目标与雷达之间的距离R(t)为：R(t)＝R₀-Vt，R₀为t＝0时的距离，V为目标相对与雷达之间的径向速度。通常，目标与雷达之间相对速度V远小于电磁波速度C，故延迟时间t_r可近似写为：t_r＝2R(t)/c＝2(R₀-Vt)/c。回波信号与发射信号之间的高频相位差为：φ＝-ω₀t_r＝-ω₀2(R₀-Vt)/c＝-4π(R₀-Vt)/λ。当速度为常数时，对φ微分，得到回波信号与发射信号的频率差为：f_d＝(1/2π)(dφ。/dt)＝2V/λ，即为多普勒频率。

当雷达工作在三角波线性调频状态时，对于固定目标，混频器输出的中频信号为f_I，f_I＝4BR/TC.T为调制三角波周期，B为发射信号带宽。

对于运动目标，反射信号中包含多普勒频率f_d，在调制信号的上升段，

$f_{I+}=\frac{4\mathrm{BR}}{\mathrm{TC}}-f_d---\left(1\right)$

在调制信号的下降段，

$f_{I-}=\frac{4\mathrm{BR}}{\mathrm{TC}}-f_d---\left(2\right)$

将f_I+与f_I-分别相加和相减得到：

$R=\frac{(f_{I+}+f_{I-})\mathrm{TC}}{8B}---\left(3\right)$

$V=\frac{C}{4f_0}(f_{I-}-f_{I+})---\left(4\right)$

f₀为发射信号的中心频率。由R、V式可以看出，只要实时计算出f_I+、f_I-，即可方便的计算出距离和速度。

本实用新型的调频连续波雷达***发射信号为多斜率步进调频连续波，信号的一个周期为三角形，对信号进行时频调制，上升段是把序列偶的一个序列X，调制到上升段；对下降段信号是把序列偶的另一个序列Y，调制到下降段。如前方有两个物体，信号经反射、解调，得到两组四个中频信号

和分别与四个中频信号一一对应的序列X₁、X₂、Y₁、Y₂(序列X₁、X₂、Y₁、Y₂分为序列X、Y经反射而延时的序列)。通过公式(3)、(4)，

将得到相应的四组R、V，其中两个为虚警，例由

得到的R、V为虚警，此时我们通过计算与

相对应的X₂、Y₁的自相关函数因为X₂、Y₁分别为X、Y的延时，但延时时间不同，造成了X₂、Y₁的自相关函数中的τ不为0，从而使

为0，所以我们可以根据与四个中频信号

一一对应的序列X₁、X₂、Y₁、Y₂的自相关函数的取值，区分出中频信号正确的同组关系，从而得到两组正真的R、V，去掉了虚警点，得到真正的目标信息点，大大的减少虚警的发生，达到***设计的目的。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种调频连续波雷达***，其特征在于：包括单片机、调制信号产生电路、压控振荡器、定向耦合器、环形器、天线、混频器、中频放大器以及信号处理器；其中，所述单片机、调制信号产生电路、压控振荡器、定向耦合器、混频器、中频放大器以及信号处理器依次连接并形成一环形回路；所述定向耦合器、环形器、天线依次连接；所述环形器还与所述混频器连接。

2.如权利要求1所述的调频连续波雷达***，其特征在于：于所述单片机上设有一警示电路。

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