微波测速_测距系统的设计
超声波测距系统的设计详解
超声波测距系统的设计详解超声波测距系统是一种基于超声波测量原理进行距离测量的系统。
它利用超声波在空气中的传播速度较快且能够穿透一定程度的障碍物的特点，通过向目标物体发射超声波并接收反射回来的波形信号，从而计算出目标与传感器之间的距离。
下面将详细介绍超声波测距系统的设计过程。
首先，超声波测距系统的设计需要明确测量的范围和精度要求。
根据需求确定测量距离的最大值和最小值，以及所需的测量精度。
这将有助于选择合适的超声波传感器和测量方法。
其次，选择合适的超声波传感器。
超声波传感器一般包括发射器和接收器两部分，发射器用于发射超声波，接收器用于接收反射回来的波形信号。
传感器的选择应考虑其工作频率、尺寸、功耗等因素。
一般来说，工作频率越高，测距的精度越高，但传感器的尺寸和功耗也会增加。
接下来是超声波信号的发射和接收电路的设计。
发射电路负责产生超声波信号，并将其发送到目标物体上。
接收电路负责接收反射回来的波形信号，并将其转换成可用的电信号。
发射电路常采用谐振频率发射，以提高发射效率和功耗控制。
接收电路则需要设计合适的放大和滤波电路，以增强接收到的信号并去除噪声。
然后是超声波信号的处理和计算。
接收到的波形信号需要进行模数转换和数字信号处理，以获取目标物体与传感器之间的距离。
常见的处理方法包括峰值检测、时差测量、相位比较等。
峰值检测法通过检测波形信号的峰值来判断目标距离；时差测量法通过测量发射和接收信号之间的时间差来计算距离；相位比较法通过比较两个信号的相位差来测量距离。
最后是系统的校准和调试。
校准是调整测距系统的参数，使其达到预定的测量精度。
常见的校准方法包括距离校准和零位校准。
调试是对整个系统进行功能和性能测试，确保其正常工作。
在调试过程中需要注意测距系统与其他系统的干扰和噪声问题，并进行相应的抑制和滤波处理。
总之，超声波测距系统的设计涉及到传感器选择、电路设计、信号处理和系统调试等多个方面。
合理的设计和调试能够保证系统的稳定性和可靠性，从而满足测量的要求。
22车辆监测用微波测速雷达的可靠性设计 1
车辆监测用微波测速雷达的可靠性设计一、可靠性设计的主要基本参照文件2二、测速雷达可靠性设计的目的和意义2三、可靠性设计的基本思路4四、系统级可靠性设计4五、电路级可靠性设计6六、结构级可靠性设计11七、综合级可靠性设计14八、可靠性预检验15用实例解说如何进行系统化的可靠性设计；介绍按系统级、电路级、结构级、综合级的设计方法；参数中心设计等现代概念的应用；发展自主创新商用电子产品的特点、难点和必须经过的历程。
一、可靠性设计的主要基本参照文件GB/T11463—1989电子测量仪器可靠性试验；GB6587.1－86 电子测量仪器环境试验总纲及GB6587系列文件；GB5080.1－86设备可靠性试验总要求及GB5080系列文件。
JJG527－2007机动车超速自动监测系统检定规程JJG528－2004机动车雷达测速仪检定规程二、测速雷达可靠性设计的目的和意义1. 保证测速雷达产品符合国家和行业提出的相关可靠性标准；2. 保证产品在使用民用级元器件和批量生产条件下，达到合理的合格率；3. 保证产品在民用无维护、户外恶劣的应用环境下，具有合理的故障率；4. 保证上述要求的低成本实现。
以上四项要求事实上是产品能否生存的基本条件。
公路车辆测速雷达作为民用产品，不可能用苛刻的元器件筛选来满足产品合格率的要求，因为那样会大幅度提高产品造价；不可能要求用户具有专业的维护技能、遵从耐心的安装规则、和有清洁的安装使用环境；必须能适应长期户外的恶劣环境，包括－200C～＋700C的工作环境温度，以及雨、盐雾的侵蚀、雷电环境和电磁干扰；产品必须具有很低的故障率，稍高的故障率就会使产品被市场淘汰。
低成本又是紧要的限制。
为了达到这些目标，大量生产的电子产品，包括民用电子产品，其设计思想与军用或专用电子产品的设计思想就会有重大的不同。
军用电子产品通常采用性能最优化设计：用当前可得到的技术资源，达到最好的设计指标。
成本，包括成量生产下的成本，对军用产品而言是次要的考虑因素。
车辆监测用微波测速雷达方案
车辆监测用微波测速雷达的可靠性设计一、可靠性设计的主要基本参照文件 (2)二、测速雷达可靠性设计的目的和意义 (2)三、可靠性设计的基本思路 (3)四、系统级可靠性设计 (4)五、电路级可靠性设计 (6)六、结构级可靠性设计 (11)七、综合级可靠性设计 (13)八、可靠性预检验 (14)一、可靠性设计的主要基本参照文件GB/T 11463—1989 电子测量仪器可靠性试验；GB 6587.1－86 电子测量仪器环境试验总纲及GB 6587 系列文件；GB 5080.1－86 设备可靠性试验总要求及GB 5080 系列文件。
JJG 527－2007机动车超速自动监测系统检定规程JJG 528－2004 机动车雷达测速仪检定规程二、测速雷达可靠性设计的目的和意义1. 保证测速雷达产品符合国家和行业提出的相关可靠性标准；2. 保证产品在使用民用级元器件和批量生产条件下，达到合理的合格率；3. 保证产品在民用无维护、户外恶劣的应用环境下，具有合理的故障率；4. 保证上述要求的低成本实现。
以上四项要求事实上是产品能否生存的基本条件。
公路车辆测速雷达作为民用产品，不可能用苛刻的元器件筛选来满足产品合格率的要求，因为那样会大幅度提高产品造价；不可能要求用户具有专业的维护技能、遵从耐心的安装规则、和有清洁的安装使用环境；必须能适应长期户外的恶劣环境，包括－200C～＋700C的工作环境温度，以及雨、盐雾的侵蚀、雷电环境和电磁干扰；产品必须具有很低的故障率，稍高的故障率就会使产品被市场淘汰。
低成本又是紧要的限制。
为了达到这些目标，大量生产的电子产品，包括民用电子产品，其设计思想与军用或专用电子产品的设计思想就会有重大的不同。
军用电子产品通常采用性能最优化设计：用当前可得到的技术资源，达到最好的设计指标。
成本，包括成量生产下的成本，对军用产品而言是次要的考虑因素。
因此，设计方案尽量完善，产品构成可以很复杂，可以使用各种支持技术附加到产品上。
微波测距原理
微波测距原理1. 引言微波测距原理是一种常用的测量技术，广泛应用于雷达、导航、无线通信等领域。
本文将详细介绍微波测距原理的基本概念、工作原理、应用领域以及未来的发展方向。
2. 基本概念微波是一种电磁波，其频率通常在1 GHz至300 GHz之间。
微波测距是利用微波的特性来测量目标与发射源之间的距离。
通过发送一束微波信号，然后接收反射回来的信号，并通过计算信号的传播时间来确定目标与发射源之间的距离。
3. 工作原理微波测距系统通常由发射器、接收器和计算单元组成。
发射器产生一束短脉冲宽度和高功率的微波信号，并将其发送到目标上。
当这束信号遇到目标时，部分能量会被反射回接收器。
接收器会接收到这个反射回来的信号，并将其转换成电信号。
4. 接收到电信号后，计算单元会分析这个电信号，并通过计算传播时间来确定目标与发射源之间的距离。
这个计算过程通常基于时间差测量（Time-of-Flight）原理。
即通过测量信号的发送时间和接收时间之间的差异来计算距离。
5. 应用领域微波测距原理广泛应用于各个领域。
其中最常见的应用是雷达系统。
雷达系统利用微波测距原理来探测和追踪目标，广泛应用于军事、航空、航海等领域。
此外，微波测距还被应用于导航系统，如全球卫星导航系统（GPS）和惯性导航系统，以提供精确的位置信息。
6. 微波测距还被广泛应用于通信领域。
无线通信系统中的基站利用微波测距原理来确定移动设备与基站之间的距离，并根据这个信息进行信号调整，以提供更好的通信质量。
7. 微波测距还在工业自动化中得到了广泛应用。
例如，在自动化生产线上，通过使用微波传感器来检测物体与传感器之间的距离，并根据这个信息来控制生产过程。
8. 未来发展方向随着科技的不断进步，微波测距技术也在不断发展。
未来的发展方向之一是提高测量精度。
通过改进微波信号的发射和接收技术，可以提高测量精度，使其在更多领域得到应用。
9. 另一个未来的发展方向是增加测量范围。
目前微波测距系统的测量范围受到一些限制，例如信号衰减和多路径干扰。
基于ARM920T内核的24GHZ微波雷达测速仪设计与算法研究
基于ARM920T内核的24GHZ微波雷达测速仪设计与算法研究引言：近年来，随着人们的生活水平的提高，对安全驾驶的要求也越来越高。
在高速公路以及城市道路上，车辆超速驾驶已经成为一个严重的交通安全问题。
因此，为了监测和控制车辆的速度，需要一种可靠的测速仪。
本文将基于ARM920T内核的24GHZ微波雷达，对测速仪的设计与算法进行研究。
一、测速仪的设计1.系统架构：2.24GHZ微波雷达：24GHZ微波雷达是现代测速仪中常用的雷达技术。
其通过发射和接收微波信号来测量目标物体的速度。
本文采用的24GHZ微波雷达具有较高的精度和稳定性。
3.控制模块：控制模块使用ARM920T内核作为处理器，通过软件可以对测速仪进行配置和控制。
通过外部存储器，可以记录和存储测速数据。
4.显示模块：显示模块一般采用液晶屏，可以显示当前的测速结果和警示信息。
二、测速算法的研究1.信号处理：通过24GHZ微波雷达接收到的信号，首先需要进行信号处理。
对于接收到的微波信号，可以通过FFT算法进行快速傅里叶变换，得到信号的频域表达。
2.目标检测：在频域表达的基础上，可以通过一些检测算法来判断是否存在目标物体。
常用的检测算法包括阈值法、相关法和卡尔曼滤波等。
3.速度计算：在检测到目标物体后，需要计算其速度。
可以通过多点测速法，利用目标物体的运动轨迹来估计其速度。
4.数据记录：通过控制模块将测速数据存储到外部存储器中，可以进行后续的数据分析和管理。
结论：本文基于ARM920T内核的24GHZ微波雷达测速仪设计了一个完整的测速系统，并研究了相关的测速算法。
通过实验验证，该测速仪具有较高的精度和稳定性，在实际应用中具有较大的潜力。
希望本文的研究能够为车辆测速领域的发展做出一定的贡献。
微波测速原理
微波测速原理
微波测速原理是利用微波的特性来测量目标物体的速度。
微波是一种电磁波，具有较高的频率和短的波长。
而物体的运动会引起微波的多普勒频移现象，即物体朝向接收器运动时，接收到的微波频率较高；物体远离接收器运动时，接收到的微波频率较低。
微波测速器通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器会发射出固定频率的微波信号，而接收器则会接收到经过多普勒频移的微波信号。
通过测量接收到的微波频率与发射频率之间的差异，就可以计算出物体的速度。
为了提高测速的准确性和稳定性，需要注意以下几点。
首先，要选择合适的发射频率和接收灵敏度，以使测速范围符合实际应用需求。
其次，要注意减少测速器与其他物体的干扰，以防止误差的出现。
另外，要进行周期性的校准和维护，以确保测速器的正常工作。
微波测速器在交通领域中广泛应用。
例如，在高速公路上设置微波测速器可以实时监测车辆的速度，以便提醒驾驶员遵守交通规则。
此外，微波测速器还可以应用在工业领域，用于测量机械设备的运动速度，以实现自动化控制和监测。
总而言之，微波测速原理通过利用微波的多普勒频移现象，实现了对物体速度的准确测量。
中短距离微波测距仪测距算法设计
中短距离微波测距仪测距算法设计作者：刘世斌来源：《广西教育·C版》2011年第06期【摘要】对中短距离微波测距仪的测距算法进行设计，以解决列车调车作业中操作繁杂等问题。
介绍系统总体方案，包括微波从传感器系统组成和工作原理，阐述测距算法的对应规律与基本思路。
【关键词】测距算法频谱模型特征DSP【文献编码】doi:10.3969/j.issn.0450-9889（C）.2011.06.052随着工业上的不断需要，工业技术的不断进步，以无线电磁波作为载波的测距测速技术得到不断发展。
应用此技术于铁路平面调车作业，使得司机和调车员的操作更为准确、便捷，从而保证铁路调车作业的安全，为铁路安全生产提供有效手段。
应用此技术于汽车防追尾预警系统中，可使得行驶汽车中的驾驶员及时发现“危险”的追尾车，大大减少汽车交通事故的发生。
简单比较几种测距方法的优缺点：一是超声波测距：测距的范围不能太大，最多20 m左右，而且音速受环境温度和气流的影响较大，需要对测量结果进行修正，其次就是声波传播速度不快，会给测距带来明显延迟。
二是激光测距:测量和定向精度极高，可以测量很远的距离（多达若干公里），对电磁干扰不敏感，但价格比超声波测距昂贵，一般在5000元至数万元量级，如果降低精度，有望降低成本。
另外，激光测距仪在污点及泥水飞溅的环境里适应能力差，需要定期清洁保养。
三是微波测距；用多普勒效应测量距离以及物体运动速度，对尘埃和泥水不敏感，抗雾能力强，成本不如激光测距高，相当常用。
但是抗电磁干扰的能力稍差，需要在设计时认真考虑。
这是一种值得推荐的车用测距方法。
综合以上三种测距方法的各自优缺点，本设计采用微波测距的方法，测量时对尘埃和泥水不敏感，抗雾能力强。
适用于铁路调车作业和汽车防追尾预警系统等一系列测距应用中。
一、系统总体方案设计（一）微波传感器介绍用示波器观察处理后的传感器信号波形，看到的是一个杂乱无章的波形，单纯从时域上观察是很难发现其中的特征规律的。
微波雷达测速测距传感1
微波雷达测速测距传感器1.微波雷达测速测距传感器应用范围微波测速说明微波信号源采用全固态器件，合金捛腔体喇叭形天线收发，混频管接收经反射后的微波信号与发射波信号混频。
被测物体移动时，由于直达波和反射波混合的结果在接收检波器上混频出差拍信号，该差拍信号的频率和移动物体速度成线性关系。
速度越快，差拍频率越高，速度越慢，差拍信号频率越低。
被测物体与微波腔体振荡器不移动时，输出的频率为零。
探头对目标距离近信号输出幅度大,探头对目标距离远信号输出幅度小.利用信号幅度特性可得到距离信息。
（对相对运动的物体而言）2.远程微波远程测速 /测距传感头（测程3-1000m)微波远程测速传感头用于车，船，飞鸟，等目标的远距测速>1000m（试验时大于2km)同时提供微波雷达测距传感器（测程水面大于300m）本振10G CWFM 调制频偏80mhz收发采用双头，发送电压DC8v电流80mA/20mw(测速传感器）\测距传感器(DC+12.5v电流100mA)接收+DC6-12.5V电流7 0mA3。
微波雷达测速传感器（测程0.1-300m)微波腔体振荡器频率为1 0.525G可用于非接触测量车辆供微波腔体振荡器频率为10.525G可用于非接触测量物体车辆的移动速度角度70度，腔体内包含混频管震荡管及收发谐振天线微波测距原理本雷达测距传感器是依据调频连续波原理（FMCW Frequency Mod u lat ed Continuous Wave）为基础的雷达物位计，它区别于脉冲式雷达，并因其探测近距离优越的性能而广泛应用于汽车防撞及工业物位领域。
物位测量精度不受介质介电常数、浓度（密度）、压力和温度的影响物位测量精度不受雾，泡沫、粉尘、蒸汽以及容器形状影响雷达使用线性调频高频信号，发射频率随一定时间间隔的线性（频率），频率范围为 10.5G , 波长约为3cm。
由于发射频率是随着信号调制的时间变化的，接收混频后输出与反射物体距离成比例的低频回波信号。
微波测距方案的设计与实现
标 的 能力 在 最 佳 时 机攻 击 捕 获 到 的 目标 ， 者 迫 使 目标 改 或
＝
可以看 出， 当调制参数 和 Ａ Ｆ一定时 ， 差频频率 与
距 离 Ｒ成 正 比 ， 出 ／ 值 就 可 以得 到 对 应 的距 离 Ｒ 测 ＝ 。
１ 微 波测 距 方 案设 计
１ １ 测 距原 理 ．
１２ 测 距 方 案 ．
雷 达 测距 的 基 本 原 理 就 是 测 量 回 波 信 号 相 对 发 射 信
测距方案实现的是对 中频 回波信号 频率估计的过程 。
整 个过 程 如 图 ２所示 。
号的时间延迟 ， 单地说 ， 是测量 电磁波往 返雷 达与 目 简 就
＝ ：
由 图可 以看 到 ， 频 信 号 经 过 两 次 放 大 和 滤 波 后 ， 中 加
窗进行 Ｆ 变换 ， 两次频谱校 正后 得到差频信号的频率进
而求出 目标 距离 。方 案 中拟 选定 的调频连 续波 系统的 中
解 得
心频率为 ＝ ．５Ｇ ｚ 输 出功率 Ｐ ／２０ ｍ 调制信号 ４２ Ｈ ， ｆ ０ Ｗ， ＞
标 之 问 的 时 间 。设 光 速 为 Ｃ， 电磁 波 往 返 雷 达 与 目标 之 间
的时间为 ｒ则 目 ， 标相对 雷达的距离 尺： ÷ 。线性 调频
测距通过估计 回波信号的频率 ， 根据频率 与延迟时 间 ｒ的
线 性关 系 来 定 距 的 。 以 锯 齿 波 调 制 信 号 为 例 加 以 说 明 ， 理如图 １ 示。 原 所
摘要 ： 利用快速傅里 叶变换（ Ｆ ） 中频 回波信号进行 了频谱分析 ， Ｆ ｒ对 并通过加窗 函数和 比值法 对频 谱进行 了校 正， 实现对 目标低成本 、 高精度的定距 。仿真结果表明， 该校正方法可在小型探测 系统近程定距 上取得应用。 关键词 ： 调频测距 ； ｒ ； Ｆ ｒ频谱校正 ； 窗函数
微波测距方案的设计与实现
微波测距方案的设计与实现一、背景微波测距是一种利用微波信号进行距离测量的技术。
它通常通过发射微波信号并接收并处理返回的反射信号来确定目标的距离。
微波测距被广泛应用于工业测量、军事、科学研究和导航等领域。
本文将介绍微波测距方案的设计和实现。
二、设计与实现1. 系统架构微波测距系统主要由微波信号源、天线、接收器和信号处理器四个组件组成。
微波信号源产生微波信号，并将其传输到方向天线。
方向天线将信号发射到目标，接收到反射信号并将其传输到接收器。
接收器将反射信号转换为数字信号，并将其传输到信号处理器进行处理和分析。
最终，信号处理器将目标的距离显示在LCD屏幕上或者通过通讯接口输出到其他设备上。
2. 硬件设计微波测距系统的硬件设计需要注意以下几个方面：（1）天线的选择：天线的类型/频率和指向性直接影响到系统的性能和灵敏度。
使用宽带天线可以覆盖更多的频段，但是指向性较差；使用定向天线可以提高系统的灵敏度，但是需要准确对准目标。
（2）接收器的设计：合适的接收器能够提高系统的信噪比（SNR）和灵敏度。
在设计接收器时，需要选择合适的放大器和滤波器以满足系统的需求。
（3）信号处理器的设计：信号处理器的设计是整个系统中最复杂和关键的一步。
信号处理器需要根据接收器输出的数字信号提取出反射信号中包含的目标距离信息，并将其转换为目标距离值。
3. 软件设计微波测距系统的软件设计需要注意以下几个方面：（1）数据采集和处理：需要建立合适的数据采集和处理流程，以快速而准确地从数字信号中提取目标的距离信息。
（2）信号处理算法：信号处理算法的选取将决定系统的精度和准确性。
主要包括FFT算法、自相关函数算法等。
（3）界面设计：系统需要一个直观简洁的界面，以方便用户的使用和操作。
常见的界面包括LCD屏幕、计算机界面等。
三、应用案例微波测距系统广泛应用于制造业和机器人领域。
例如，在半导体工厂中，微波测距系统可以用来测量芯片间距、晶圆直径和材料厚度等参数。
精准测量中的微波测绘技术指南
精准测量中的微波测绘技术指南引言在现代科技快速发展的时代，精准测量对于各个领域都至关重要。
在土地测绘、建筑工程、环境监测等等领域中，准确的数据测量是项目成功的基础。
而微波测绘技术作为一种有效的测量手段，在近年来得到了广泛应用。
本文将介绍精准测量中的微波测绘技术，并提供相关指南。
一、微波测绘技术的原理和应用微波测绘技术利用微波信号的传播和反射特性进行测量。
其原理是通过发送微波信号，并接收经目标物体反射后返回的信号，根据信号的时间延迟、幅度等参数来得到目标物体的信息。
这种技术在土地测绘、建筑结构监测、地质勘探等领域中非常有用。
在土地测绘中，微波测绘技术可以用来测量地形、地貌等。
通过发送微波信号，可以测量信号的返回时间来判断地表的高度，从而得到地形图或地貌图。
这对于城市规划、灾害风险评估等方面具有重要意义。
在建筑工程中，微波测绘技术可以用来检测建筑物的结构状况。
通过发送微波信号，并记录信号的返回时间，可以得到建筑物的结构图像。
这对于了解建筑物的损坏情况、监测工程进展等都非常有帮助。
在地质勘探中，微波测绘技术可以用来寻找地下水资源、预测地震活动等。
通过分析微波信号的反射、折射等特性，可以得到地下的物质分布情况，从而为勘探工作提供重要依据。
二、微波测绘技术的关键要素1. 设备选择在进行微波测绘时，选择适合的设备非常重要。
需要考虑到测量范围、精度要求、可靠性等因素。
常用的设备包括雷达、卫星通信设备等。
需根据实际需求和预算来选择。
2. 数据处理采集到的微波测绘数据需要进行处理和分析，以获得准确的测量结果。
数据处理包括信号滤波、信号提取、噪声去除等操作。
此外，还需要进行数据映射、插值等处理，以生成可视化的结果。
3. 误差校正在微波测绘中，误差是难以避免的。
因此，在进行测量前，需要对测量系统进行校准，并对采集到的数据进行误差校正。
常用的校正方法包括外部校正和内部校正等。
4. 安全问题进行微波测绘时需要注意相关的安全问题。
微波射频测量技术基础课程设计
微波射频测量技术基础课程设计引言微波射频测量技术是电子信息工程领域的一项基础技术，是在微波射频领域中实际应用的必备技能。
分析测试系统与虚拟仪器是微波射频测量技术的重要组成部分，是微波射频测量中实验和测试的核心。
本文旨在介绍微波射频测量技术基础课程设计，并介绍微波射频测量技术中分析测试系统的实验设计。
分析测试系统实验设计分析测试系统实验设计是微波射频测量技术课程设计的重要组成部分，其主要涉及了分析测试仪器的结构和测试原理的基础知识。
实验目的1.学习分析测试系统的结构和功能；2.掌握分析测试仪器的测试原理；3.熟悉并掌握分析测试仪器中测试电路的搭建和调试方法。
实验内容1.了解分析测试仪器的结构: 包括信号源、功率计、频率计、网络分析仪、频谱仪；2.掌握各测试仪器的测试原理: 包括信号源和功率计测试原理、频率计测试原理、网络分析仪测试原理和频谱仪测试原理；3.搭建测试电路并测试：设计并搭建简单的微波射频电路，通过分析测试系统测试电路，学习分析测试仪器的测试方法以及测试误差的分析和优化。
实验要求1.测试仪器需使用标准设备，并根据实验所需的参数进行配置；2.实验者应熟悉分析测试系统的组成和功能，掌握测试仪器的基本操作方法；3.对测试仪器进行科学准确的操作使用，对测试结果及时进行分析和修正。
实验步骤1.高频信号源测量实验–准备测试仪器–调节高频信号源输出的频率、功率和稳定性等参数–测量高频信号源的输出频率、功率和波形2.功率计测量实验–准备测试仪器–将功率计连接到高频信号源的输出端–调节功率计的参数，包括功率计的最大输入功率、灵敏度、校准等–测量功率计的响应曲线、灵敏度和校准量3.频率计测量实验–准备测试仪器–将频率计连接到高频信号源的输出端–调节频率计参数，包括频率计的采样率、计量单位和灵敏度等–测量频率计的响应曲线、频率分辨率和精度等4.网络分析仪测试实验–准备测试仪器–连接网络分析仪与DUT测试样品，进行参数配置–对样品进行测量并获得测试参数–分析测试结果并制作测试报告5.频谱分析仪测试实验–准备测试仪器–对信号源进行测试并对频谱分析仪进行参数配置–测量测试样品频谱分析仪并获得测试参数–分析测试结果并制作测试报告结论本文介绍了微波射频测量技术基础课程设计，并着重介绍了分析测试系统实验设计的内容、目的、要求和实验步骤等。
微波测速_测距系统的设计
3. 3 中频放大器及带通滤波器的设计
中频放大器组成如图 4( a) 所示。
图2
调频连续波测速、 测距系统框图
( a) 中频放大器框图 ( b) 带通滤波器设计要求
脉冲多普勒 雷达 系统 具 有测 量精 度高、 数 据刷 新快 的优 点 , 在对远距离目标测量时 具有明 显的优 势 , 但是目 标距离较 近时 , 要 求调 制脉冲 宽度 很窄 ( R < 15 m 时 , 调制脉 宽应 小于 0 1 s) , 近距离时要求信号 处理芯 片的速 度更高 , 因 此系统复 杂程度及成本都比较高。 2. 2. 2 调频连续波系统 调频连续波 测速 测距 系 统具 有电 路简 单、 成本 较低 的优 点。其组成 如图 2 所示 , 系统由单片机、 发射接收前端、 调制信 号产生中频信号处理及警示 电路组 成。调制 信号产 生电路形 成一低频三角波 , 此三角波送入压控振 荡器 ( VCO) 控制其中心 频率 f 0, 经调制的微波信号 通过定向耦合器、 环形器、 天线以一 定波束宽度向空间辐射电磁波 , 遇到目标后的 反射信号加到混 频器 , 与定向耦合器来的发 射信号 混频 , 差频 信号经 中频放大 后送信号处理电路 , 单片机与信号处理电路配 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。信号 频率变 化波形如图 3 所示。
近几年来 , 国内汽车拥 有量和 交通事 业发展 很快 , 但随之 而来的是交通事故和行车安全问题。据有关资料显示 , 在公路 交通碰撞事故中 , 有 86% 为双车或多 车碰撞 事故。因此 , 如何 减少碰撞事故的发生成为当 务之急。 汽车工 业比较 发达的美 国、 欧洲和日本开始运用先 进的信 息技术 , 开 发研制 用于汽车 的安全避撞系统。根据国外汽 车电子 化的发 展和国 内交通状 况 , 提出一种利用微波雷达 及计算 机技术 实现车 辆速度、 距离 测量的应用系统 , 给出了主要电路的设计方法 。
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。
微波测速原理
微波测速原理微波测速是一种利用微波信号来测量目标速度的技术。
它广泛应用于雷达、无人机、汽车驾驶辅助系统等领域。
微波测速原理是基于多普勒效应，通过测量目标反射的微波信号频率变化来计算目标的速度。
本文将介绍微波测速的原理及其应用。
微波测速利用的是多普勒效应。
当发射器向目标发射微波信号时，如果目标静止不动，接收器接收到的信号频率与发射频率相同；但如果目标在运动，接收到的信号频率将发生变化。
这是因为目标运动会导致接收到的信号的波长发生压缩或拉伸，从而改变信号的频率。
根据多普勒效应的原理，可以通过测量信号频率的变化来计算目标的速度。
微波测速的原理可以通过以下公式来描述，速度v等于频率变化Δf与发射频率f0的比值再乘以光速c，即v=Δf/f0 × c。
因此，通过测量信号频率的变化，可以计算出目标的速度。
微波测速技术在实际应用中有着广泛的用途。
在雷达领域，微波测速被用于测量飞机、船只等目标的速度，以实现目标的监测和导航。
在汽车驾驶辅助系统中，微波测速可以用于测量车辆与前方车辆的相对速度，从而实现自动跟车和自动紧急制动等功能。
此外，微波测速还可以应用于无人机、航天器等领域，实现对目标速度的高精度测量。
除了在大型设备上的应用，微波测速技术也可以用于生活中的一些小型设备中。
比如，微波测速传感器可以用于测量人体的运动速度，实现智能家居中的人体检测和跟踪功能。
在医疗领域，微波测速技术还可以应用于医疗影像设备中，用于测量心脏和血液流速等生理参数。
总的来说，微波测速技术利用微波信号的多普勒效应来实现对目标速度的测量。
它在军事、民用、医疗等领域都有着广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，微波测速技术将会变得更加精准和多样化，为人类的生活带来更多便利和安全保障。
面向FAST馈源仓定位的微波测距系统设计
第４４卷 第１期系统工程与电子技术Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ．１２０２２年１月ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＪａｎｕａｒｙ ２０２２文章编号：１００１ ５０６Ｘ（２０２２）０１ ００１０ １０ 网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２０１１１６；修回日期：２０２１０２０６；网络优先出版日期：２０２１０８３０。
网络优先出版地址：ｈｔｔｐ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２１０８３０．１６１２．０２１．ｈｔｍｌ基金项目：广东省重点领域研发计划（２０１９Ｂ１１１１０１００１）；深圳市基础面上项目（ＪＣＹＪ２０１９０８０７１５３４１６９８４）资助课题 通讯作者．引用格式：赖涛，魏玺章，黄海风，等．面向ＦＡＳＴ馈源仓定位的微波测距系统设计［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２２，４４（１）：１０ １９．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＬＡＩＴ，ＷＥＩＸＺ，ＨＵＡＮＧＨＦ，ｅｔａｌ．ＤｅｓｉｇｎｏｆｍｉｃｒｏｗａｖｅｒａｎｇｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒＦＡＳＴｆｅｅｄｃａｂｉｎｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２２，４４（１）：１０ １９．面向犉犃犛犜馈源仓定位的微波测距系统设计赖 涛１，魏玺章１， ，黄海风１，欧鹏飞１，智国平２，于东俊３，孙京海３（１．中山大学电子与通信工程学院，广东广州５１０２７５；２．北京空间飞行器总体设计部，北京１０００９４；３．中国科学院国家天文台，北京１００１０１） 摘 要：５００ｍ口径球面射电望远镜（ｆｉｖｅ ｈｕｎｄｒｅｄ ｍｅｔｅｒａｐｅｒｔｕｒｅｓｐｈｅｒｉｃａｌｒａｄｉｏｔｅｌｅｓｃｏｐｅ，ＦＡＳＴ）是近年建成的重大科学装置，其高效运行依赖于对馈源仓的高精度定位。
当前基于全站仪测距的馈源仓定位系统在雨雾等恶劣天气中无法有效工作，降低了ＦＡＳＴ工作时长。
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图 1 脉冲多普勒雷达组成框图 发射部分由脉冲调制器和射频振荡器组成 ,通过收发开关 发射高频调制脉冲 ,反射信号通过收发开关进入相干检波器 , 射频振荡器的另一种信号经多普勒校正后加到相干检波器作 为相位基准 ,与反射信号比较 ,检出多普勒频率分量 ,然后经视 频处理电路处理后送入单片机 ,经单片机运算后获得距离及速 度数据 ,根据距离 、速度数据判断危险程度 ,并通过声光报警电 路发出提示信号 。 相干检波器输入端两个电压为基准电压 uk = Ukcos (ω0 t + <0)( 先假定多普勒校正分量为零 ,其频率和起始相位与发射 信号相同) ,反射信号 ur = Urcos[ω0 ( t - tr) + <0 ], tr 为雷达至 目标的往返距离 ,雷达工作于脉冲体制时 , 信号只在一定延迟
1 引言
近几年来 ,国内汽车拥有量和交通事业发展很快 ,但随之 而来的是交通事故和行车安全问题 。据有关资料显示 ,在公路 交通碰撞事故中 ,有 86% 为双车或多车碰撞事故 。因此 ,如何 减少碰撞事故的发生成为当务之急 。汽车工业比较发达的美
微波雷达与其他两种方式相比具有显著的优点 ,因为其工 作频率高 、波长短 ,可有效地缩小波束角度 、减小天线尺寸 ,尤 其适合在恶劣气候条件下工作 。应用微波雷达测速测距 ,应防 止雷达之间以及与其他通信系统之间的电磁干扰 。
DesignofMicrowaveVelocityandDistanceMonitorSystem
ZHANGDa2biao,WANGYan 2ju
( HebeiNormalUniversity,Shijiazhuang050031,China )
Abstract:Measuringvelocityanddistancebetweenvehiclesisacrucialtechnologyinautomotivecollisionpreventionsystem.Ithad
(2) 中心频率的选取应考虑 ,天线尺寸与波束宽度因素 ,对 于固定测速系统 ,由于对尺寸要求较宽松 ,其频率多在 Ku 波 段如 :1015GHz,13 15GHz,24 11GHz. 而对于车载式测速测距系 统 ,要考虑车体外形 ,天线尺寸应尽量小 ,为了减少道路两旁地 物干扰 ,天线波束应尽量窄 (2～3°) ,为解决两者之间的矛盾只 有提高中心频率 。目前国外已研制出 24GHz,35GHz,60GHz, 7615GHzFMCW 前端 ,国内对 35GHz,94GHz 前端研究已有成 功报道 。
2. 2 微波雷达测速 、测距系统
国 、欧洲和日本开始运用先进的信息技术 ,开发研制用于汽车
微波雷达汽车避撞系统工作在 mm 波段 ,毫米波在通信 、
的安全避撞系统 。根据国外汽车电子化的发展和国内交通状 遥感 、导弹制导等领域得到了广泛应用 。近年来 ,美国 、日本和
况 ,提出一种利用微波雷达及计算机技术实现车辆速度 、距离 欧洲多家著名汽车公司投入巨资研究开发汽车避撞系统并取
脉冲多普勒雷达系统具有测量精度高 、数据刷新快的优 点 ,在对远距离目标测量时具有明显的优势 , 但是目标距离较 近时 , 要求调制脉冲宽度很窄 ( R <15m 时 ,调制脉宽应小于 011μs) ,近距离时要求信号处理芯片的速度更高 ,因此系统复 杂程度及成本都比较高 。
2. 2. 2 调频连续波系统 调频连续波测速测距系统具有电路简单 、成本较低的优
点 。其组成如图 2 所示 ,系统由单片机 、发射接收前端 、调制信 号产生中频信号处理及警示电路组成 。调制信号产生电路形 成一低频三角波 ,此三角波送入压控振荡器 (VCO) 控制其中心 频率 f0 ,经调制的微波信号通过定向耦合器 、环形器 、天线以一 定波束宽度向空间辐射电磁波 ,遇到目标后的反射信号加到混 频器 ,与定向耦合器来的发射信号混频 ,差频信号经中频放大 后送信号处理电路 ,单片机与信号处理电路配合计算出相对距 离和速度 ,并根据危险程度发出相应的警示信号 。信号频率变 化波形如图 3 所示 。
2. 1 测量方案的对比
超声波测速测距的基本原理是利用其反射特性 。超声波
种频率的雷达系统 。其中 24GHz 雷达系统主要用于集装箱货 车和长途客运大巴士 ,它可探测车辆前向距离 ,并可发出声光 报警 ;60GHz (主要用于日本) 和 7615GHz (欧 、美用) 主要用于 小轿车 。微波雷达汽车避撞系统主要有两种体制 :脉冲多普勒 体制和调频连续波 (FMCW) 体制 。 2. 2. 1 脉冲式测量系统
脉冲多普勒雷达组成框图如图 1 所示 。
发生器发射 40kHz 超声波遇到障碍物后产生反射波 ,超声波 接收器接收到反射波信号 ,并将其转换成电信号 ,测量发射波 与回波之间的时间间隔ΔT ,并根据公式 R = (ΔT·v) / 2 计算距 离 ( v 为超声波传播速度) ,再根据距离变化量与两次测量时间 间隔之比计算车辆运动速度 。超声波的特点是对雨 、雾 、雪的 穿透能力强 ,可以在恶劣气候条件下工作 ,系统制作简便 ,成本 低 。其主要缺点是测量反应时间长 ,误差大 ,波束发散角大 ,分 辨率低 ,衰减快 ,有效测量距离小 ,常用于倒车后视雷达 。
analysedthesystemschemeandhadstudiedtheprincipleofthemeasuringsystemofFMCWradar.Thedesignmethodofchiefcircuits
hadbeengiven.Thissystemcanmonitorforwardvehicleinafoggydayoratnight.Furthermore,itcangivethealarmwhenthevelocity
号带宽 ; R 为目标与雷达之间距离 。 对于运动目标 ,反射信号中包含多普勒频率 f d , f d = 2 v/λ,
λ为发射信号波长 , v 为目标运动速度 。在调制信号的上升段 f I + = (4 B / TC) R - f d ; 在调制信号的下降段 f I- = (4 B/ TC) R + f d ,将 f I+ 与 f I- 分别相加和相减得到 :
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InstrumentTechniqueandSensor
Apr12004
时间脉冲宽度内存在 , 在相干检波器中 uk 和 ur 进行比相 , 其 输出电压为 u = U0 (1+ mcos <) , U0 为直流分量 , m = Ur/ Uk , U0 mcos < 为检波后的信号分量 , 即回波信号的包络 。对于固 定目标 , 相位差为常数 , 即 :Φ = ω0 tr = ω0 (2 R0/ c)( R0 为雷达 至目标距离 , c 为光速) 合成信号为等幅脉冲串 。对于运行目 标 ,相位差随时间变化 : < = ω0 tr = ω0 [2 R ( t) / c ] =2 (2π/λ)( R0 - vr t)( λ为工作波长 , vr 为目标相对速度) , 经检波并隔去直 流分量后 ,合成信号脉冲包络为 U0 mcos < = U0 mcos(ωd t - <0) (ωd =2πf d t , f d 为目标多普勒频率) ,即回波包络受多普勒频率 调制 。视频处理电路与单片机配合将多普勒频率转换成速度 ( vr =2 f d/λ) ,将发射脉冲与反射信号的间隔Δt 转换成距离 ( R =Δt·c/ 2) 。
andthedistancebetweenvehiclesreachtheedgeofsecurity,sosometrafficaccidentswillbeavoided.
KeyWords: MeasuringVelocity;MeasuringDistance;MicrowaveRadar;AutomotiveCorrelationPrevention.
3. 3 中频放大器及带通滤波器的设计
中频放大器组成如图 4 (a) 所示 。
图 2 调频连续波测速 、测距系统框图
图 3 调频连续波系统波形图 对于固定目标 ,发射信号与回波信号相差 ΔT ,ΔT =2 R/
C ,混频器输出的中频信号为
f I = [ B/ ( T/ 2) ] (2 R/ C) = (4 B/ TC) R 式中 : T 为调制三角波周期 ; C 为电磁波传播速度 ; B 为发射信
测量的应用系统 ,给出了主要电路的设计方法 。
得了一定的成果 ,先后研制成功 24GHz,60GHz,76 15GHz 等 3
2 系统方案选择
汽车的安全避撞系统是以测距 、测速为基础的 。在各种环 境条件下 ,准确测量前方车辆速度和距离是系统设计的关键 。 目前测定汽车之间距离和速度的方法主要有超声波法 、激光法 和微波雷达法 。
3. 2 调制信号参数确定
根据给定的距离分辨率 D ,利用公式 B = C/ 2 D 求发射信 号带宽 B ,根据数据刷新频率要求确定三角波周期 T , 根据距 离测量范围ΔR , 利用公式计算中频信号频率范围 Δf I ,Δf I = (4 BΔR) / ( TC) ,当 D =0 15m 时 , B =300MHz, T =0 15ms, ΔR =5 ～200mm, Δf I =40 ～1600kHz.
(3) 发 射 功 率 选 取 。根 据 雷 达 方 程 R4max = ( PtG2λ2σ) / [ (4π) 2 Si min ] (式中 : Rmax为最大作用距离 ,按设计要求为 200 m; G 为天线增益 ;λ为载频波长 ,采用 35GHz 系统时 λ=8 16 mm;σ为目标有效散射面积 ; Si min为雷达接收机灵敏度) ,考虑 到雷达系统损耗以及实际电路对作用距离的改善等因素 ,发射 功率通常取 20～40mW.
2004 年 第 4 期
仪表技术与传感器 InstrumentTechniqueandSensor