调频连续波雷达简要分析
fmcw 雷达原理
fmcw 雷达原理FMCW雷达原理FMCW（Frequency Modulated Continuous Wave）雷达是一种基于频率调制连续波的雷达技术。
它通过调制发射信号的频率，并测量回波信号的频率差来实现目标检测与距离测量。
FMCW雷达在民用和军用领域都有广泛的应用，例如气象雷达、车载雷达和航空雷达等。
FMCW雷达的工作原理是通过连续地发射和接收调制频率的信号，并分析回波信号的频率差来获取目标的距离和速度信息。
具体来说，FMCW雷达发射一种连续而带有频率调制的信号。
这个信号的频率会连续地改变，通常是线性地增加或减少。
当这个信号发射并传播到目标物体后，部分信号会被目标反射回来。
接收器会接收到这些回波信号，并与发射信号进行比较。
由于目标物体的运动会导致回波信号的频率发生变化，所以回波信号的频率差可以用来计算目标物体的距离和速度。
根据多普勒效应，当目标靠近雷达时，回波信号的频率会增加；当目标远离雷达时，回波信号的频率会减小。
通过测量回波信号的频率差，可以确定目标物体与雷达之间的距离和速度信息。
FMCW雷达相比传统的脉冲雷达具有许多优势。
首先，FMCW雷达可以提供连续的测量结果，而脉冲雷达只能提供离散的测量点。
这使得FMCW雷达在目标跟踪和运动检测方面更加精确和灵活。
其次，FMCW雷达的脉冲宽度可以非常短，因此它具有更高的分辨率和精度。
此外，FMCW雷达还可以通过改变调制信号的带宽来调整测量距离和速度的范围。
FMCW雷达的应用非常广泛。
在气象雷达中，FMCW技术可以用于测量降水的强度和位置，从而提供天气预报和水文预警等重要信息。
在车载雷达中，FMCW雷达可以用于自动驾驶系统中的障碍物检测和跟踪。
在航空雷达中，FMCW雷达可以用于飞行控制和目标识别。
尽管FMCW雷达具有许多优点，但也存在一些挑战和限制。
首先，FMCW雷达受到多径效应的影响，即回波信号可能经过不同路径到达接收器，导致测量误差。
其次，FMCW雷达的信号处理和数据分析需要较高的计算能力和复杂的算法。
调频连续波(FMCW)雷达微波物位计的工作原理
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，最后得到准确地数字回波信号，计算出天线到介质表面的距离。
实际上，FMCW信号是在两个不同的频率之间循环。
目前市场上的FMCW微波物位计主要以两种频率为主：9到10GHz和24.5到25.5GHz。
采用FMCW原理的微波物位计都具有连续自校准的处理功能。
被处理的信号与一个表示已知固定距离的内部参照信号进行比较。
任何差值会自动得到补偿，这样消除了由温度波动或变送器内部电子部件老化引起的可能的测量漂移。
2.2、脉冲脉冲雷达物位计，与超声波技术相似，使用时差原理计算到介质表面的距离。
设备传输固定频率的脉冲，然后接收并建立回波图形。
信号的传播时间直接与到介质的距离成一定比例。
但是与超声波使用声波不同，雷达使用的是电磁波。
FMCW调频连续波雷达
经计算，液位上升与下降速度最大为每分钟0.8米，将最小窗 口和跟踪速度设为0.6后，死机现象明显减少。（害怕影响精 度和突跳增加，未敢设置过大。）
案例3：LT-104，工艺反映，液位计显示82%左右后， 死机，检修人员断电或空频谱后，有时显示正常，有时 依然显示82。
FMCW调频连续波雷达主讲内容来自工作 参数 原理 设置
注意 事项
基本概念
FMCW——调频连续波 白话：经过调频的连续发射的电磁波 由正弦波调频成为三角波（好处是线性）
工作原理
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。
空频谱：作业指导书
12:20:30
12:22:30
40% 20%
2分钟液位上升20%
若测量范围为2米，2分钟液位上升0.4米， 一分钟上升0.2米，则最小窗口和跟踪速度 都设为0.2
注意事项及相关案例
1语言问题：正常情况下，按第四个键十秒钟，自动中英文切换。 恢复出厂设置后，上述办法无效，可按下面的顺序将其恢复
为中文菜单（登陆→Quick Setup→Language→Mandarin）。
Mandarin——普通话~ chinese——汉语
2空频谱距离设置：输入距离需小于实际距离，防止真实 液位被屏蔽。
案例1：LT-2541，工艺频繁反映，液位计突跳严重，检 修人员频繁做空频谱无效。
最小窗口和跟踪速度设置为3，经计算，最快上升 速度每分钟为0.4米，将参数修改为0.5后，突跳现 象消失。
被线性调制的发射微波信号的斜率为K fc——发射频率和反射频率差
调频连续波
信号采集与处理单元关键技术研究1.1 太赫兹频段线形调频连续波雷达系统及工作原理1.1.1 LFMCW雷达的基本特点调频连续波(FMCW)雷达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。
雷达调频可以采用多种方式，线性和正弦调制在过去都已经得到广泛的运用。
其中线性调频是最多样化的，在采用FFT处理时它也是最适合于在大的范围内得到距离信息的。
鉴于此原因，有关调频连续波的焦点问题基本上都集中在LFMCW雷达上。
线性调频连续波（LFMCW）雷达是具有高距离分辨率、低发射功率、高接收灵敏度、结构简单等优点，不存在距离盲区，具有比脉冲雷达更好的反隐身、抗背景杂波及抗干扰能力的特点，且特别适用于近距离应用，近年来在军事和民用方面都得到了较快的发展。
主要优点可归结为以下三方面：LFMCW最大的优点是其调制很容易通过固态发射机实现；要从LFMCW系统中提取出距离信息，必须对频率信息进行处理,而现在这一步可以通过基于FFT的处理器来完成；LFMCW的信号很难用传统的截获雷达检测到。
除了上述优点外，LFMCW雷达也存在一些缺点。
主要表现在两个方面：作用距离有限：LFMCW雷达发射机和接收机是同时工作的，作用距离增大时，发射机泄漏到接收机的功率也增加；距离-速度耦合问题：LFMCW雷达采用的是超大时带积的线性调频信号，根据雷达信号模糊函数理论，它必然存在距离与速度的耦合问题，这不仅导致系统的实际分辨能力下降，而且会引起运动目标测距误差。
1.1.2 太赫兹频段LFMCW雷达系统根据目前国内的元器件水平和技术条件，在能够满足太赫兹波探测系统技术指标的前提下，本系统工作频率为220GHz，采用宽带线性调频探测体制方案，依靠天线测量目标的散射特性获取目标信息和距离信息。
线性调频连续波雷达具有低截获特性，在距离速度模糊方面与普通的脉冲雷达相比具有较大优势。
对于调频体制，利用在时间上改变发射信号的频率并与接收信号频率进行混频处理不仅能测定目标距离，而且能够精确测量目标径向速度，所以线性调频探测系统实现了太赫兹频段雷达的主动探测功能。
高精度调频连续波雷达测距算法的研究
高精度调频连续波雷达测距算法的研究随着科技的发展，高精度调频连续波雷达（High Accuracy Frequency Modulated Continuous Wave Radar，简称HFMCW雷达）已经广泛应用于各种领域，如导航定位、环境监测、无人机导航等。
而在这些应用中，精确的测距功能是HFMCW雷达最重要的性能指标之一HFMCW雷达通过频率调制的方式，实现对目标的距离测量。
其工作原理是，雷达发射一段频率不断变化的连续波，当这段连续波被目标反射回来后，雷达接收到的信号会带有一定的频率偏移。
通过分析接收信号的频率偏移，可以计算出目标与雷达的距离。
由于HFMCW雷达的调频范围有限，且目标反射信号的频率偏移较小，因此需要采用高精度的测距算法。
一种常见的高精度测距算法是基于距离-频率关系的线性拟合法。
该算法通过采集一段时间内的连续波信号，通过将时间域信号转换为频率域信号，并对频谱进行线性拟合，从而获取目标的频率偏移和距离。
具体来说，该算法需要进行以下几个步骤：1.采样和混频：将连续波信号进行采样，得到一段时间内的信号序列。
然后将信号序列与一段生成的连续波进行混频，得到频移后的信号序列。
2.快速傅里叶变换（FFT）：对混频后的信号序列进行FFT变换，将其从时域转换为频域。
得到频率-幅度谱。
3.相位解调和频率解调：根据频率-幅度谱，进行相位解调和频率解调，得到每个频率对应的相位和频率值。
4.线性拟合：根据相位和频率值，进行线性拟合，得到拟合的斜率和截距。
根据斜率值就可以获得目标的距离值。
需要注意的是，HFMCW雷达测距的精度还受到一些误差的影响，如多径效应、杂散信号等。
为了减小误差的影响，可以采取一些技术手段，如选择合适的调制波形、增加信道带宽、加大数据采样率等。
总结起来，高精度调频连续波雷达的测距算法主要是基于距离-频率关系的线性拟合法。
通过采样、混频、FFT变换等步骤，获取到频率-幅度谱，然后进行相位解调、频率解调和线性拟合，最终得到目标的距离值。
调频连续波雷达(FMCW)测距测速原理
调频连续波雷达（FMCW）测距测速原理FMCW雷达的工作原理基于多普勒效应和频率测量。
当发射机发送连续变化的频率调制信号时，信号的频率将会随时间线性变化。
这个频率变化的斜率称为调频斜率。
当发射信号经过天线发射出去，在遇到目标后，信号会被目标散射回来，然后被接收天线接收。
当接收天线接收到返回信号时，会将信号和发射信号进行混频处理，将其与发射信号相乘。
这样做的目的是为了提取目标的频率信息。
由于目标的速度不同，返回信号的频率也会有所不同。
根据多普勒效应的原理，当目标向雷达揭示而来时，频率会比发射信号的频率高；相反，当目标远离雷达时，频率会比发射信号的频率低。
接收到的混频信号将通过低通滤波器进行滤波，以去除不想要的频率成分。
然后，信号将被转换成数字信号，通过快速傅里叶变换(Fourier Transform)进行频谱分析。
频谱的峰值表示目标的频率，根据频率的变化可以计算出目标的速度。
根据多普勒频移的公式，测量得到的频移值与目标的速度成正比。
利用目标的速度与雷达到目标的距离之间的关系，可以通过简单的数学运算得到目标的距离。
由于信号频率的线性变化，可以通过测量信号的起始频率和终止频率，以及相应的时间间隔，计算得到距离。
在FMCW雷达系统中，还需要对信号的回波强度进行测量，以评估目标的反射特性。
这可以通过测量接收信号的功率来实现。
通过分析接收到的功率信号，可以确定目标的散射截面积(Cross Section)，从而估计目标的大小。
总结起来，FMCW雷达的测距测速原理基于多普勒效应和频率测量。
通过发送频率变化的信号，接收并处理返回信号，测量目标的频率和功率，从而得到目标的距离、速度和反射特性。
这种雷达系统具有高精度、高分辨率和广泛测速范围的优势，广泛应用于交通监测、无人驾驶、气象观测等领域。
调频连续波雷达液位计原理
调频连续波雷达液位计原理
调频连续波雷达液位计是一种用于测量储罐、槽体或容器中液位的无接触式仪表。
其工作原理如下：
1. 发射器发射一段连续的调频微波信号，这段信号会被天线辐射出去。
2. 当微波信号遇到液位时，一部分信号会被液位反射，另一部分信号会穿过液位继续向下传播。
3. 接收器接收到反射回来的信号，并通过信号处理电路将其转化为电信号进行分析。
4. 通过测量信号往返时间的差异，即发射信号到接收信号之间的时间间隔，可以计算出液位的高度。
5. 同时，由于微波的频率是调频的，接收到的信号中还包含有关液体的介电常数的信息。
通过分析这些信息，可以进一步确定液体的性质（如介电常数）。
调频连续波雷达液位计的优点包括测量准确度高、不受液体特性影响、适用于各种液体（包括腐蚀性液体）、无需维护等。
由于其工作原理的特性，它在工业领域中得到广泛应用，特别是对于高温、高压、粘稠或易爆等特殊条件下的液位测量。
调频连续波雷达简要分析
连续波调频雷达雷达主要分为脉冲雷达和连续波雷达两大类。
当前常用的雷达大多数是脉冲雷达，常规脉冲雷达是周期性地发射高频脉冲。
而连续波雷达即是发射连续波信号的雷达，它的信号可以是单频、多频或者调频（多种调制规律如三角形、锯齿波、正弦波、噪声和双重调频或者是编码调制）的。
单频连续波雷达可用于测速，多频（至少三个频点）和调频连续波雷达可用于测速和测距。
它的优点是不存在距离盲点、精度高、带宽大、功率低、简单小巧，缺点是测距量程受限、存在多普勒距离耦合和收发很难完全隔离。
f锯齿波调频 频率-时间特性曲线 调频连续波雷达参数与性能分析：1、频率： 13.6GHz (±15MHz) （Ku 波段）2、扫频带宽F ∆： 30MHz距离分辨率：m F C R 510302103268=⨯⨯⨯==∆∆3、调制周期T ： ms 06.1=T理论最大量程：Km C T R 1591031053.02max 83=⨯⨯⨯=⋅=- 4、实际回波最大迟延： s d m 16.0t max =0 调制周带宽t实际最大量程： Km C R d 241031008.02t max 83max =⨯⨯⨯=⋅=-‘ 实际最大差拍频率： M T t F d b 53.4f max max =⋅=∆ 5、相干处理时间间隔：ms s d 9.0m 16.0m s 06.1t -T T max Coherent =-== f锯齿波调频 频率-时间特性曲线 可采点数： 36000m 9.040T Fs N Coherent =⋅=⋅=s MHz实际频率分辨率： Hz MHz N Fs 111136000400f ===对应的实际距离分辨率：m F C T R 89.51030211111031006.120f 683=⨯⨯⋅⨯⨯⨯=⋅⋅=∆∆‘（量程越小，差拍频率越小，可获得的越大的相干处理时间，能该晒距离分辨率）6、速度多普勒耦合： 速度较小不考虑，采用锯齿波调频信号时，一般直接将其影响加到系统误差中去。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
连续波调频雷达
雷达主要分为和连续波雷达两大类。
当前常用的雷达大多数是脉冲雷达，常规脉冲雷达是周期性地发射高频脉冲。
而连续波雷达即是发射连续波信号的雷达，它的可以是单频、
制）的。
单频连续波雷达可用于测速，多频（至少三个频点）和调频连续波雷达可用于测速和测距。
它的优点是不存在距离盲点、精度高、带宽大、功率低、简单小巧，缺点是测距量程受限、存在多普勒距离耦合和收发很难完全隔离。
1、频率： (±15MHz) （Ku 波段）
2、扫频带宽F ∆： 30MHz
3、调制周期T ： ms 06.1=T
4、实际回波最大迟延： s d m 16.0t max =
t
5、相干处理时间间隔：ms s d 9.0m 16.0m s 06.1t -T T max Coherent =-==
（量程越小，差拍频率越小，可获得的越大的相干处理时间，能该晒距离分辨率）
6、速度多普勒耦合： 速度较小不考虑，采用锯齿波调频信号时，一般直接将其影响加到系统误差中去。
若采用三角波调频倒可以再信号处理时对其进行补偿。
t
实测数据处理流程。