调频连续波雷达简要分析
调频连续波雷达简要分析
TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
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、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。
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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： (±15MHz) （Ku波段）
2、扫频带宽F： 30MHz
距离分辨率：mFCR510302103268
3、调制周期T ： ms06.1T
理论最大量程：KmCTR1591031053.02max83
4、实际回波最大迟延： sdm16.0tmax
实际最大量程： KmCRd241031008.02tmax83max‘
实际最大差拍频率： MTtFdb53.4fmaxmax
5、相干处理时间间隔：mssd9.0m16.0ms06.1t-TTmaxCoherent 0 调制周期带宽
t
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锯齿波调频 频率-时间特性曲线
可采点数： 36000m9.040TFsNCoherentsMHz
实际频率分辨率： HzMHzNFs111136000400f
对应的实际距离分辨率：mFCTR89.51030211111031006.120f683‘
（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。
回波信号差拍中频A/D相干积累处理40M采样DDC8倍抽取F0 : 13.6GHzB : 30MHz50~55MHz二维数据平面杂波库检测跟踪FFT
实测数据处理流程 0 调制周期带宽
t
fmcw原理
fmcw原理
频率调制连续波（FMCW）是一种通过频率调制的连续波信号来实现测距和速度测量的技术。它广泛应用于雷达、无人驾驶汽车和机载测距仪等领域。其原理是利用连续发射的电磁波信号的频率在一定范围内连续调制，然后将调制后的信号发送到目标物体上，再通过接收到的回波信号来计算目标的距离和速度。
FMCW的基本原理可以分为三个步骤：
第一步，发射：频率调制连续波雷达首先发射一个正在不断变化的频率信号。这个被称为“上行”信号的频率从一个基本频率开始，然后随时间线性地增加或减少到一个更高或更低的频率。
第二步，发射和接收之间的时间差：上行信号在发射后通过天线传送到目标物体。一部分电磁波信号击中目标物体并被反射回来，形成回波信号。这个回波信号在传输和接收之间的时间差决定了目标物体的距离。
第三步，接收和分析：回波信号通过天线再传回到雷达系统。接收到的信号称为“下行”信号，其频率与上行信号的频率相同。通过比较上行和下行信号的频率差异，可以确定目标物体的速度。
然后，通过测量上行和下行信号之间的频率差和时间差，可以计算目标物体的距离和速度。具体计算方法是利用多普勒效应，根据频率差异和时间差来解算目标物体的运动参数。
FMCW技术的优势在于其能够提供高分辨率的距离和速度测量，并且在多目标环境下仍然保持较高的性能。此外，由于FMCW雷达使用低功率连续波信号，而不是脉冲信号，因此它对环境中的杂散信号和干扰更加抗干扰。此外，FMCW雷达的体积相对较小，成本相对较低，适用于各种应用场景。
总之，频率调制连续波雷达通过频率调制连续波信号，利用多普勒效应来测量目标物体的距离和速度。其具有高精度、高分辨率和抗干扰能力强等优点，因此在许多领域都有广泛应用。
雷达系统导论2
雷达系统导论2
二、目标距离的测量
对单基地而言(发射机和接收机放在同一位置)，设电波在雷达与目标间往返一次所需时间为Rt(即回波相对发射信号的延迟)，则目标至雷达的距离为：
RctR21
简单未调制的连续波雷达没有测距能力，这与其发射波形的频谱(带宽)较窄有关。若必须测量距离，则在连续波载频上必须加上某些定时的标志，定时标志可以识别发射的时间和回波时间。标志越尖锐、鲜明，则传输时间的测量越准确。由傅里叶变换性质知：定时标志越尖锐，则发射信号的频谱越宽。因此为了测量传输时间或距离，则必须发射一定宽度的频谱[3]p68。
利用调幅、调频或调相可展宽连续波发射信号的频谱。根据雷达发射信号的不同，测定延迟时间通常可采用脉冲法、频率法和相位法。
根据雷达信号的形式，雷达主要分为：脉冲雷达、连续波雷达、脉冲压缩雷达。此外还有脉冲多普勒雷达、噪声雷达、频率捷变雷达等。
1．脉冲法[1]p174~181 (脉冲雷达)
常规脉冲雷达是幅度调制的一个例子，其发射波形是矩形脉冲，按一定的或交错的重复周期工作。脉冲雷达的天线是收发共用的，这需要一个收发转换开关(简称为收发开关TR)和接收机保护器。在发射时，收发开关使天线与发射机接通，并与接收机断开，以免高功率的发射信号进入接收机把高放或混频器烧毁。接收时，天线与接收机接通，并与发射机断开，以免因发射机旁路而使微弱的接收信号受损失[1]p58~58。
距离分辨力是指同一方向上两个大小相等点目标之间最小可区分距离，它主要取决于雷达信号波形。对于给定的雷达系统，可达到的距离分辨力为[2]p480：
BcR2
式中c为光速，B为发射波形带宽
当采用简单未编码的矩形脉冲(如图8)时，1B，其中为发射脉冲宽度，因此对于简单的脉冲雷达而言，2cR，即脉冲越窄，距离分辨力越好。
测距范围包括最小可测距离和最大单值测距范围。最小可测距离是指雷达能测量的最近目标的距离。脉冲雷达收发共用天线，在发射脉冲宽度时间内，接收机和天线馈线系统间是断开的，不能正常接收目标回波。发射脉冲过去后天线收发开关恢复到接收状态，也需要一段时间0t。在上述这段时间内，由于不能正常接收回波信号，雷达是很难进行测距的。因此，雷达的最小可测距离为：
调频连续波测距精度公式
调频连续波测距精度公式
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和速度信息的雷达体制，由于其具有无距离盲区、高距离分辨率、低发射功率、结构简单等优点，近年来受到人们的广泛关注。其理论、关键技术得到迅速发展，应用领域也越来越广泛。连续波雷达主要用于多普勒导航、测速、测高、近炸引信、导弹制导、目标搜索跟踪和识别、目标指示、战场监视，以及隐身飞机的形体研究等方面。其中三角波线性调频连续波雷达较为普遍。
三角波线性调频连续波雷达是利用差拍频率来对固定目标进行检测，具有独特的优势。例如在信号调制过程中，如果采用锯齿波进行调制，由于锯齿波有一跳变，在整个系统中产生很强的调制周期信号，影响系统的灵敏度。而改用三角波进行调制，由于突变小使得系统中调制周期信号大大减弱，提高了系统性能。另外结合信号处理算法，三角波调制通过对上/下扫频段的差频信号分别进行处理并对目标上/下扫频段的差拍频谱进行配对处理，可消除距离速度耦合，实现多目标环境中运动目标的检测与参数估计。
三角波线性调频连续波信号，即发射频率按周期性三角波的规律变化。设ft是发射机的高频发射频率，fr为从目标反射回来的回波频率，它和发射频率的变化规律相同，但在时间上滞后tr，tr＝2R/c。发射频率的最大频偏为Fm＝2Δf，fb为发射和接收信号间的差拍频率，则fb＝ft-fr。在调频的上升段df/dt为正值，下降段df/dt为负值。对于一定距离R的目标回波，除去在t轴上很小一部分2R/c以外其他时间差频是不变的。若测得一个周期内的平均差频值便可求出目标距离R。当反射回波来自运动目标，其距离为R而径向速度为v时，多普勒频率为fd，得到调制前后半周正负斜率下的差频分别为fb+和fb-，进而可求出目标距离和目标的径向速度。
MFCW雷达及其应用
1
题 目
调频连续波雷达及其在雷达物位计中的应用
学生姓名 学 号 院 系
指导教师
2 目录
1绪论……………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3
1.1连续波雷达简介………………………………………………………………………………………………………………… 3
1.2 连续波雷达分类……………………………………………………………………………………………………………… 4
2线性调频连续波（LFMCW）雷达 ....................................... 4
2.1 LFMCW雷达的特点............................................. 4
2.2雷达系统基本结构模块......................................... 5
2.3 LFMCW测距的基本原理......................................... 5
2.4 LFMCW 雷达的应用与发展 ...................................... 7
3基于调频连续波的雷达物位计 ........................................ 8
3.1 物位计简介 .................................................. 8
3.2雷达物位计的基本原理......................................... 9
bpm雷达调制
bpm雷达调制
BPM（Bi-Phase Modulation）双相调制是一种雷达调制方式，它主要用于连续波雷达系统中。在连续波雷达系统中，发射信号是连续不断的，这与脉冲雷达系统不同，后者发射一系列短脉冲。由于连续波雷达的发射信号始终存在，因此需要一种方法来区分接收到的信号中哪些是发射信号的直接反射（即泄漏），哪些是来自目标的真正反射。双相调制正是实现这一目标的关键技术。
在双相调制中，发射信号的频率或相位会以某种方式被周期性地改变或调制。例如，可以将信号的频率在两个稍微不同的值之间切换，或者可以改变信号的相位。这种调制使得接收到的信号在通过混频器与原始发射信号混合时产生拍频，从而可以更容易地区分泄漏和目标反射。
拍频是由于发射信号和接收信号之间的微小差异而产生的低频信号。当这些信号通过混频器混合时，它们的差异会产生一个新的频率分量，即拍频。通过分析拍频的特性，可以提取出关于目标距离、速度和/或其他特性的信息。
总之，BPM双相调制是一种在连续波雷达系统中用于区分泄漏和目标反射的重要技术。它通过周期性地改变发射信号的频率或相位来实现这一目标，并在接收端通过混频和分析拍频来提取目标信息。
调频连续波MIMO雷达OFDM波形设计
第２９卷第１２期 ２０１３年１２月 信 号 处 理
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＳＩＧＮＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ Ｖ０１．２９ Ｄｅｃ． Ｎｏ．１２ ２０１３
调频连续波ＭＩＭＯ雷达ＯＦＤＭ波形设计
程 普 辛 勤 万建伟
（国防科技大学电子科学与工程学院，湖南长沙４１００７３）
摘 要：对于多输入多输出调频连续波雷达，正交波形设计是其最关键的技术之一。传统频分波形采用频率调制
方法，使得各信号在频域上互不重叠，通过带通滤波实现多通道分解，该方法信号带宽大、系统复杂，且由于 采用带通滤波，信号相干性差。因此针对调频连续波雷达，本文提出了一种新的正交波形设计方法。该方法基
于正交频分复用原理，一个信号周期包含Ｍ个线性扫频周期，其中Ｍ为正交信号个数，去调频接收后，作快时 间离散傅里叶变换，通过多相分解实现信号分解。该方法不需要带通滤波，信号相干性好、带宽窄、系统简单。 论文最后，通过仿真实验验证了波形设计的正确性和有效性。
关键词：调频连续波雷达；多输入多输出；正交波形设计；正交频分复用；多相分解 中图分类号：ＴＮ９５８．９５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—０５３０（２０１３）１２—１７０２—０６
Ｎｏｖｅｌ ＯＦＤＭ Ｗａｖｅｆｏｒｍ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ＦＭＣＷ ＭＩＭＯ Ｒａｄａｒ
ＣＨＥＮＧ Ｐｕ ＸＩＮ Ｑｉｎ ＷＡＮ Ｊｉａｎ－ｗｅｉ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ Ｈｕｎａｎ ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｆｏｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ—Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ—Ｗａｖｅ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ—Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ—Ｏｕｔｐｕｔ（ＦＭＣＷ ＭＩＭＯ）ｒａｄａｒ，ｏｒｔｈｏｇｏ—
ｎａｌ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｃｈａｌｌｅｎｒｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ．Ｔｈｅ Ｂｅａｔ—Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｓｐｌｉｔｓ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｃｈｉｒｐｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｉｎｔｏ ｓｅｖｅｒａｌ ｓｕｂｂａｎｄｓ，ａｎｄ ａｆｔｅｒ ｂａｎｄ－ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｓ ｏｎｅ ｄｅｃｈｉｒｐｅｄ ｓｉｇｎａｌ ｃａｎ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎ－
雷达液位计-全球百科
雷达液位计-全球百科
非接触式雷达液位计包括脉冲雷达液位计和调频连续波雷达液位计：
（1）脉冲雷达液位计
利用电子单元通过天线系统发射极窄的微波脉冲，脉冲以光速在空间内传播，当遇到被测量介质阻碍时，部分能量产生反射波形，被天线系统接收。将发射与接收脉冲之间时间间隔转换为天线系统到被测介质的距离。这种测量方式由于测量的时间间隔非常小，需采用时间拓展技术，测量精度在5~10mm。
（2）调频连续波雷达液位计
利用电子单元产生经频率调制的电磁波信号从天线系统发射，当遇到被测量介质阻碍时，部分能量产生反射波形，被天线系统接收。将接收的反射信号和发射的瞬时频率信号比较，频率差转换为天线系统到被测介质的距离。这种测量方式测量精度可达1mm。
以喇叭天线为例，微波的频率越高，波束的聚集性能越好，测量距离越远；波束角小，其喇叭尺寸可越小，不易产生较多的虚假回波，更易于现场的安装使用。
非接触式雷达液位计不易被腐蚀，是黏性、黏稠和腐蚀性液体工况的理想选择。常用在带有搅拌器的容器中，量程范围可达30~40m。非接触式雷达液位计的频率可影响其性能。较低的频率降低对蒸汽、泡沫和天线污染物的灵敏度，而较高的频率可将管嘴、罐壁和干扰物的影响降至最低，始终保持狭窄的雷达波束。波束宽度与天线尺寸成反比。给定频率的波束宽度将随着天线尺寸的增加而减少。
非接触式雷达液位计测量特性：
（1）无可活动机械部件，维护成本低。
（2）安装方便，支持罐顶安装。
（3）适用于液体、固体、黏稠、腐蚀性介质物位测量。
（4）适用于高温、低温、蒸汽和高压场合。
（5）可使用聚四氟乙烯密封件与过程相隔离。
（6）调频连续波物位计提供更强的微波信号，适用于高精度的物位测量。
（7）储罐内的障碍物如管、加强杆和搅拌器导致虚假回波，大多数变送器均具有精密的软件算法，可屏蔽或忽略这类虚假回波。
非接触式雷达液位计结构由3个部分组成，即雷达变送器、过程密封件和天线。过程密封件和天线是引导电磁波按预定方向传导的装置，避免能量的球面传播。雷达变送器接收反射信号，然后对这些信号进行处理并提供稳定的输出信号。
fmcw雷达测距测速测角原理
fmcw雷达测距测速测角原理
FMCW（频率调制连续波）雷达是一种常用于测距、测速和测角的技术。其原理是通过发射连续调频的微波信号并接收回波，利用接收到的回波信号与发射信号之间的频率差来实现测量。
测距原理：在FMCW雷达中，发射器发射的信号频率会逐渐变化（通常是线性变化），当这个信号遇到目标物体并发生回波时，回波信号的频率也会与发射信号的频率有所不同。通过测量回波信号与发射信号之间的频率差，可以根据光速的知识计算出目标物体与雷达的距离。
测速原理：当目标物体与雷达相对运动时，回波信号的频率也会存在多普勒效应，即回波信号的频率会发生变化。利用这个变化的频率可以计算出目标物体的相对速度。
测角原理：FMCW雷达还可以通过两个不同的接收天线来接收回波信号，并通过对两个接收信号的差异进行处理来实现测量目标物体的方向角。通过比较两个信号的相位、幅度或时间差等参数，可以计算出目标物体的角度。
总之，FMCW雷达利用发射信号和回波信号之间的频率差，结合多普勒效应和相位差等特性，可以实现对目标物体的测距、测速和测角。
雷达的常见分类以及典型应用
雷达的常见分类以及典型应用
雷达，是英文Radar的音译，源于radio
detection and ranging的缩写，意思为'无线电探测和测距'，即用无线电的方法发现目标并测定它们的空间位置。因此，雷达也被称为“无线电定位”。雷达是利用电磁波探测目标的电子设备。雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。
01
01
典型雷达应用
监视——军事、民用航空交通管制、地面、空中、沿海警戒、卫星
搜索和跟踪——军事目标搜索和跟踪
火控——为火控系统提供信息(主要包括目标方位、仰角、距离和速度)。
导航——卫星、航空、航海、陆地导航
汽车——碰撞警告，自适应巡航控制(ACC)，避免碰撞
液位距离测量——液体的液位监控，距离测量等等。
近炸引信——军事用途: 制导武器系统需要一个接近触发引信爆炸弹头
高度计——飞机或太空船的高度计，为民用和军用使用
地形回避——机载军事应用
二次雷达——异频雷达收发机，接收目标反射的编码信号
气象——避免风暴，变风警告，气象测绘
空间遥感——军事基地监视、地面测绘，空间环境探索
安全——隐藏武器检测、军事基地监视
02
雷达频段和应用
不同频段电磁波在大气传播中衰减
03
常见雷达类型
连续波雷达
固定频率的连续波(CW型)雷达系统可用于测量速度。但是，它不能提供任何距离信息。天线发射某一固定频率的信号。在移动目标(例如汽车)上反射回来的信号产生了多普勒频移。也就是说会在略微偏移的频率上接收到反射信号。通过比较收发信号的频率,我们可以确定目标的径向速度(而不是距离)。基于这个原理,一个典型的应用是交通监测雷达。
雷达移动传感器也是基于相同的原理，但由于可能存在变化的干扰环境，它们还必须具有能够检测缓慢变化场强的能力。
交警使用的超速检测雷达(speed traps)也是采用这种技术。如果一个特定距离的目标超速了，摄影机就拍下照片。 现代交通监视雷达
雷达液位计6GHz、26GHz和80GHz的区别
雷达液位计6GHz、26GHz和80GHz的区别
雷达液位计是基于电磁波发射和反射接收来判断物位的测量仪表。按照发射信号种类分为脉冲雷达和调频连续波雷达两大类。
脉冲雷达是基于时域反射法（TDR）进行测量，即雷达天线发出高频脉冲电磁波，电磁波以光速传播，当遇到被测介质表面时，雷达液位计的部分脉冲被反射形成回波返回到脉冲发射装置，发射装置与被测介质表面的距离同脉冲在其间的传播时间成正比，经计算得出液位的高度。
调频连续波雷达是基于调频连续波（FMCW）的频率差进行测量，即雷达使用同步调频技术，发射器和接收器安装在顶部，发射器向液面发射频率经过线性调制的微波信号，当微波信号向下传播到液面后被反射回接收器时，由于时间延迟，发射信号的频率发生改变，通过接受到的反射波与发射波的频率差，计算出雷达波通过的距离。一般来说，调频范围越大测量距离越远，线性度越好，分辨率越高。
微波是指频率在300MHz～3x103GHz范围的电磁波，其相应的波长从0.1ｍｍ至１ｍ。该段电磁频谱包括分米波（频率范围为300MHz～3GHz）、厘米波（频率范围为3～30GHz）、毫米波（频率范围为30～300GHz）和亚毫米波（频率范围为（300MHz～3x103GHz）四个波段。
市面上常见的雷达为6GHz，26GHz以及最近两年出现的80GHz。6GHz雷达波长为50ｍｍ，26GHz雷达波长为11ｍｍ，均为厘米波雷达，属于工作在厘米波波段探测的微波雷达。80GHz雷达波长为4ｍｍ，属于工作在毫米波波段探测的毫米波雷达。