调频法测距资料
pd雷达调频测距原理及信号产生
成线性调频信号。如ＱＵＡＬＣＯＭＭ公司的Ｑ２３６８，见文献［２Ｊ。但问题是如何将这个低频的
信号无失真地搬移到Ｘ波段．用于菜机载火控雷达。图３．为一实现方案。
图３．是构成频率综台器的三个组件，即（ａ）微波基准源、（ｂ）本振源、（ｃ）激励源，
其中厶。、厶。、／ｂ和，，分别是ＤＤＳ器件产生的可变斜率的中频线性调频信号、ｘ波段线 性调频参考信号、线性调频的本振信号和激励信号。受ＤＤＳ的频率限制，，ｏ一般只能为
相环路产生的ｘ波段参考信号，环路中的压控振荡器采用的是压控介质振荡器。其相位噪 声极佳，体积小，且抗振动。并且现有许多公司有此类产品提供，如ＭＡＧＮＵＭ公司。
图３．（ｂ）、（ｃ）中本振源和激励源采用混频锁相方案．不考虑调频信号（Ｋ：０）时本振 信号频率和激励信号频率分别为：
ｆ。＝ｆ。＋等ｘＮ
”｛。＋≮ｘＲ＝ｆ。＋专ｘＮ“Ｆ
滤波器的带外抑制度有限，但其输出信号＾。中远离载频的杂散可以通过图３．（ｂ）中的环
路滤除。由于线性调频信号的频率带宽极窄，所以各级混频器、滤波器等器件的相移特性对
信号影响极小。方案实验也验证了这一点，并且实验中发现正。中的杂散得到一定程度的抑
●
制。其中五是由雷达频率基准信号直接倍频产生的Ｌ波段参考信号。厶信号是采用谐波锁
验中使用ＨＰ５３３１０调制域分析仪测试／ｋ、‰。、本振信号、激励信号的频率时间关系曲
线也验证这一点。
４．结束语 本方案已经实验验证是可行的。但在电路设计中，许多因素会影响频率综合器的性能，
如电源滤波、电磁屏蔽等。
参考文献 １．Ｇｅｏｒｇｅ ｗ Ｓｔｌｍｓｏｎ著，机载雷达导论（译文）．内部资抖． ２．安凌凌，多斜率线性调频信号的产生及其误差分析，现代雷达，１９９９．第３期。 ３．戴选民编，频率合成与锁相技术，中图科学技术大学出版社，１９９５．
线性调频雷达最小作用距离范围内目标距离的测量
摘 要 :介绍了一种新的探测雷达最小作用距离的方法 ,打破了传统的最小跟踪距离受发射脉宽 局限的限制 ,重点介绍对发射线性调频信号的雷达的近距离探测方法 ,并给出了仿真计算结果 。
关键词 :最小跟踪距离 ;线性调频 ;雷达测距 中图分类号 : TN957. 51
1 问题的分析
现代雷达不仅关心最远作用距离 ,其最小跟踪距 离也越来越受到关注 。例如进行气球校飞试验时 ,经 常受天气 (能见度 )等因素的影响 ,而不能及时捕获目 标 ,给试验任务带来很多麻烦 。通常 ,收发共用的雷达 其最小探测距离受到脉冲宽度以及收 /发开关转换时 间的限制 ,因此认为其最小作用距离为 :
2 线性调频雷达近距离范围内目标距离测量
通常 ,雷达使用的单载频信号脉冲都很窄 ,因此对 应的近距离范围不是很大 。因此这里主要讨论线性调 频雷达的近距离探测问题 。为了增大雷达的作用距 离 ,目前雷达大多采用脉冲压缩体制 。发射宽度很大 的脉冲以提高雷达的平均发射功率 。在接收时对回波 脉冲进行脉冲压缩 ,使其成为窄脉冲 ,从而解决了作用 距离与距离分辨力的矛盾 。但是 ,发射宽度很大的脉 冲就增大了接收机关闭时间 ,从而使近距离的目标回 波不能被接收机完整地接收到 。下面具体讨论如何利 用近距离不完全回波获得目标的距离 。
推
。这
说
明
τ 2
部
分
再
提
前
τ 1
时
间
回
到雷达 B 处 ,雷达接收机同样可以接收到这部分回
波
。τ3
提前
τ 1
+τ2 时间回到
B 对于它的接收也没有
问题
。而对于
τ 4
来说
,可以提前更多时间回到接收机
基于调频连续波激光雷达的测距算法研究及其球坐标测量
摘要作为一种激光测距方法，调频连续波激光测距是通过频率线性调制的发射信号与回波信号形成的稳定的拍频信号，再对拍频信号通过快速傅里叶变换来提取出待测目标距离信息的。
较其他激光测距方法相比，该方法具有较高的测距精度和分辨率、测距范围大、且可实现无合作目标的非接触测量等特点，故在10~100米大尺寸测量范围内受到广泛的应用。
目前关于如何提高该测距系统的测距精度和分辨率是激光测距领域重要的研究方向之一。
本文主要工作如下：1.深入对等光频间隔重采样算法的研究，提出了一种新的等间隔重采样方法，即同时取出拍频信号峰谷值位置的点和零点位置的点，并在以上位置处进行重采样，可以将辅助信号的采样频率较之前的采样方法相比提升一倍。
本方法增加了一倍的系统测距量程，同时也可以在待测距离不变的情况下，减小因辅助光纤长度过长带来的光纤色散。
2.提出了一种基于等光频间隔重采样的相位差频率估计算法。
这种方法相当于对傅里叶频谱进行了进一步的细化，可以对傅里叶频谱中两个点之间的信息进行进一步的获取，提高了测距的精度，并从算法仿真和实验的角度进行了验证。
3.对双光路干涉系统光路进行了原理分析和研究，并提出了一种新的思路，即在原双光路干涉系统的基础上引入一个分光镜和一个1/4波片构成一个新的光路，在待测目标位置不变的情况下增加了其一倍的光程，并推导证实改进后的光路能够将测距分辨率提高一倍。
4.掌握了双光路干涉系统、信号处理系统以及二维转台操作系统后，实现三维球坐标测量。
关键词：调频连续波，三维球坐标，相位差频率估计测频法，重采样ABSTRACTAs a laser ranging measurement method, Frequency Modulated Continuous Wave (FMCW) laser ranging is a stable beat frequency signal which is formed by the frequency linear modulated transmitting signal and echo signal, and then the distance information of the target is extracted by the fast Fourier pared with other laser ranging methods, the method has the characteristics of high ranging accuracy and resolution, wide ranging range and it is suitable for non-contact measurement without cooperative targets, so it is widely used in the 10-100 meter large-scale measurement range. At present, how to improve the ranging accuracy and resolution of the ranging system is one of the important research directions in the field of laser ranging.The main works of this paper are as follows:1.The equispaced-phase resampling algorithm was deeply researched and then a new resampling method is proposed.That is, taking out the peak-valley position and the zero position of the beat signal at the same time and then resampling at the above position, the sampling frequency of the auxiliary signal can be doubled compared with the previous sampling method. This method has doubled the range of system ranging and reduces the fiber dispersion caused by the length of auxiliary fiber when the distance to be measured is constant.2.A phase difference frequency estimation algorithm based on equispaced-phase resampling nonlinearity correction is proposed. This method is equivalent to a further refinement of Fourier spectrum, which can further obtain the information between two points in the Fourier spectrum and improve the ranging accuracy. The algorithm simulation and experiment are also carried out to verify the method.3.The principle of dual interferometer FMCW laser ranging system is analyzed and a new idea is proposed. A spectroscope and a 1/4 wave plate are introduced to form a new measurement optical path on the basis of the original dual-path interferometry system, and the optical path is doubled when the position of the target to be measured is unchanged, and the modification is proved by derivation. The new optical path can double the range resolution.4.The three-dimensional spherical coordinate measurement is realized aftermastering the dual interferometer FMCW laser ranging system, signal processing system and two-dimensional turntable operating system.KEY WORDS: FMCW, Three-dimensional spherical coordinates, Phase difference frequency estimation algorithm, Resampling.IV目录第1章绪论 (1)1.1 研究背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (3)1.2.1 国外研究现状 (3)1.2.2 国内研究现状 (4)1.3 课题来源及主要研究内容 (5)第2章 FMCW激光测距原理及等光频间隔重采样算法 (7)2.1 调频连续波激光测距原理 (7)2.2 FMCW测距精度及分辨率主要影响因素 (8)2.2.1 FMCW测距精度的主要影响因素 (8)2.2.2 FMCW测距分辨率的主要影响因素 (10)2.3 重采样算法原理 (11)2.4 调频连续波激光测距信号处理系统 (18)2.5 本章小结 (18)第3章调频连续波激光测距新算法和光路研究 (21)3.1 基于辅助信号的新重采样方法原理 (21)3.2 新采样算法仿真验证分析 (22)3.3 基于等光频间隔重采样相位差频率估计算法原理 (25)3.4 算法测距仿真分析 (27)3.5 算法实验验证分析 (30)3.6 双光路干涉测距系统研究 (32)3.7 本章小结 (35)第4章调频连续波激光测距误差分析 (37)4.1 激光器光源 (37)4.2 数据采集系统 (41)4.3 测量距离 (45)4.4 本章小结 (46)第5章基于调频连续波激光测距的球坐标测量 (49)5.1 高精密二维转台概述 (49)5.1.1 二维转台系统简介 (49)5.1.2 二维转台主要技术指标以及操作流程 (51)5.2 基于调频连续波激光雷达三维球坐标测量 (53)5.3 本章小结 (58)第6章总结与展望 (59)6.1 全文总结 (59)6.2 论文创新点 (60)6.3 工作展望 (61)参考文献 (63)发表论文和参加科研情况说明 (67)致谢 (69)第1章绪论第1章绪论1.1 研究背景与意义目前随着现代化工业不断创新，高新科技层出不穷，社会对于大尺寸测量的需求与日俱增且趋多元化。
12雷达原理- 调频法测距测速
调频法测距
脉冲调频测距
• 原理：通过载频调制为脉冲信号增加识 别标志 • 实现方式：脉冲信号＋载频调制 • 解模糊：长调制周期（远大于重复周期）
调频法测距
脉冲调频测距
• 设发射信号 调频斜率为:
F T
调频法测距
脉冲调频测距
• A、B、C各段 收发信号间的 差频分别为 :
2 vr 2R FA f d td c 2 vr 2R FE f d td c 2 vr FC f d
(前半周正向调频范围） (后半周负向调频范围)
调频法测距
运动目标
c fb fb R 8f 2 f m
（目标距离）
v ( fb fb 测距
发射信号 接收信号
混频取差频信号
傅里叶变换
测量峰值位置
频率转化为距离
fk Kr
2 R0 k c
2 f c 0 K r 0 2 2 K r 0 (1 lk )t t k Sr (t ) A3 k rect ( ) cos 2 2 Tp / 2 k 2 f l t K (2 l l k c k r k k )t
调频法测距
脉冲调频测距
R FB F A 4 c
FB F A R c 4
Fc vr 2
说明：
• 考虑测距的单值性须选取较大的调频周 期T； • 缺点：测量精度较差，发射信号的调频 线性不易做得好，频率测量不易做准确。
谢谢！
调频法测距 调频连续波测距
频率计
调 频 发射机 直接耦合信号
发射天线
r
目标
放 大 器 和限幅器
混频器 接收天线
哈工大无线电定位原理与应用实验报告
无线电定位原理实验报告
课程名称： 无线电定位原理与应用
班级：
姓名：
学号：
同组人：
学号：
指导教师：
张云
实验时间：
实验成绩：
哈尔滨工业大学
1. 实验一 调频法测距实验
1.1 实验要求 （1）掌握雷达测距原理，了解雷达测距实验仪器原理及使用。 （2）采集静止目标的回波数据，对实验数据进行分析并计算目标的距离。
������ R = 2 ∗ ������ ∗ ∆F (其中 c—光速；������—线性调频波斜率，实验中的������=5 ∗ 1010Hz/s; ∆F—回波的固 定频差) 代入计算可得，带测距离: R=2.534m
2. 实验二 调频法测距实验
2.1 实验要求
（1）掌握雷达测速原理，了解连续波雷达测速实验仪器原理及使用。
3.3 实验内容 1、MATLAB 中导入线性调频脉冲信号，实际是长度为 400 的矩阵，realpart.txt
为信号实部，imagpart.txt 为信号虚部。 2、FFT 作出线性调频脉冲复信号的频谱 3、对信号频域取共轭，求出系统函数 ，IFFT 求出系统冲击响应 。 4、匹配滤波，复信号通过线性系统，即频域相乘，IFFT 求出匹配滤波后的信
LFM 信号的频谱近似为：
S ( )
A
2 exp{ j[ (0 )2 ]}
k
2k 4
0
0
2
others
近似程度取决于时宽带宽积 D， D 越大，近似程度越高，即频谱越接近于矩
形。
Real part of chirp signal
雷达原理-第6章目标距离的测量
④
u
u
t
c
t
⑤
⑧
u
后波门 ⑤
后选通 ⑦
积分 电路
⑥
t′
c
t
t
形成 电路
放大 器
Ⅱ
u
⑦ u
t
⑧
注意：比较电路是否一直 u
t
有输出？
⑨ u
t
⑩
t
(a )
(b )
2020/5/7
(a) 组成方框图; (b) 各点波形
2. 控制器
控制器的作用是把误差信号uε进行加工变换后, 将其输出去控制跟踪波门移动, 即改变时延t′, 使其 朝减小uε的方向运动。设控制器的输出是电压信 号E, 则其输入和输出之间可用下述通常函数关系 表示:
脉冲调频测距原理 (a) 原理性方框图组成;
f
FA F
F T
td T A
o
2020/5/7
FA
fd
td
2vr
2 R0 c
FB
fd
td
2vr
2 R0 c
fd
FC
fd
2vr
FB
FC
T
T
B
C
t
(b)
脉冲调频测距原理 (b) 信号频率调制规律;
6.3 距离跟踪原理
6.3.1 人工距离跟踪 操作员按照显示器上的画面，将电刻
fb
ft
fr
8f Tm c
R0
fd
fb
fr
ft
8f Tm c
R0
fd
(前半周正向调频范围) (后半周负向调频范围)
R0
c 8f
fb fb 2fm
调频法测距
对载频进行频率调制是用得很广的展宽连续 波雷达频谱的一种技术，定时标志就是变化着的 频率。 线性调频：目标回波延迟时间正比于回波信号和 发射信号的频率差。在给定的时间范围内发射的 频率偏移越大，测量延迟时间的精度就越高，发 射频谱也越宽。
频率调制波形
调频连续波(FMCW: Frequency Modulation 调频连续波 Continuous Wave)雷达的发射频率按已知的时间函数变化， 雷达的发射频率按已知的时间函数变化， 雷达的发射频率按已知的时间函数变化 它利用在时间上改变发射信号的频率并测量接收信号频率的 方法来测定目标距离。在任何给定瞬间， 方法来测定目标距离。在任何给定瞬间，发射频率与接收频 率的相关不仅是测量目标距离的尺度， 率的相关不仅是测量目标距离的尺度，而且还是测量目标径 向速度的尺度。 向速度的尺度。由于任何实际的连续波雷达频率不可能向一 个方向连续变化，所以必须采用周期性的调制。 个方向连续变化，所以必须采用周期性的调制。 调制波形通常有： 调制波形通常有： 锯齿波、三角波、正弦波、 锯齿波、三角波、正弦波、步进频率
S IF 0 (t ) = cos[2π (− f d nT + ( f R − f d )(t − nT ) )]
信号处理的首要任务是将回波信号进行距离、速度及方位分选 网格化 网格化)， 信号处理的首要任务是将回波信号进行距离、速度及方位分选(网格化 ，然后再进 行其它处理。由于接收机中进行正交双通道处理， 行其它处理。由于接收机中进行正交双通道处理，所以可以得到上式的复信号形 式为： 式为：
2010-11-14
哈尔滨工业大学电子工程系
14
式中2f 为常数， 式中 0R0/c为常数，目标多普勒频率 d=2vrf0/c，fR=2KR/c=Kτ是目标距离所对应 为常数 目标多普勒频率f ， 是目标距离所对应 的频率， 对应的频率f<<0，则零中频信号形式可简写成： 的频率，R=R0-vrt，Kτ2/2对应的频率 ， 对应的频率 ，则零中频信号形式可简写成：
雷达原理笔记之线性调频连续波雷达测距测速原理
1 雷达原理笔记之LFMCW雷达测距测速
1 雷达原理笔记之LFMCW雷达测距测速
1.1 单边扫频锯齿波
1.1.1 静止目标回波分析
1.1.2 运动目标回波分析
1.1.3 优缺点分析
1.2 双边扫频三角波
1.2.1 运动目标回波分析
调频连续波雷达在当今的雷达行业仍占有较高的地位。
由于其无盲区测距的巨大优势，现在人们更多地将其应用在车载雷达行业。
调频连续波雷达现在主要有单边扫频（锯齿波）和双边扫频（三角波）两种调制形式。
1.1 单边扫频锯齿波
上图就是典型的单边扫频连续波雷达的图像，调频斜率。
1.1.1 静止目标回波分析
静止目标（或者径向速度为0）的目标没有多普勒频移，因此回波信号在频率轴没有频移而只是在时间上延后时间。
雷达接收机前端将发射信号和回波信号进行混频得到差拍频率。
有如下关系式：
由此可以解得：
由此便可求出距离目标的距离。
而静止目标（或者径向速度为0）。
与脉冲体制雷达一样，单边扫频锯齿波雷达同样存在蹴鞠模糊问题：
当回波信号的时间延迟大于单边扫频锯齿波雷达的周期时会出现距离测量的模糊现象。
真实目标距离与测量值相差整数个最大不模糊距离（）。
1.1.2 运动目标回波分析
由上图可以清楚地看出，目标的多普勒频移、差拍频率以及回波延时,满足如下关系：
进一步整理，得到：
1.2 双边扫频三角波
上图就是典型的单边扫频连续波雷达的图像，调频斜率。
1.2.1 运动目标回波分析
根据上图可以清楚的看出、、、有如下关系：。
脉冲调频法测距在机载PD雷达中的应用研究
可 根据配 对结 果 ，求 出两个 目标 的距 离数据 。 当有 三个 目标 回波 信号 时 ，也可 利用 上述 配对 方 法 来 消除幻 影 。但 可能 会遇 到某 些 特定 组合 数 据 ，不 易 消
除幻 影 的情况 。考 虑 到不 可分 解 的幻 影一 般属 于个 别情 况 。因此通 常 三个 调频斜 率 的调制 周期 就够 用 了。
究 生 。研 究 领 域 ： 栽 雷 达设 备 。 机
１０ ４
图 ２ 发 射信 号频率 及 回波信 号的频 率变 化规 律
Ｆｉ． Ｒａ ａ ｒ ｎ ｍｉ ａ ｄ ｅ ｈ ｒ ｑ ｅ ｃ ｉ ｅ ｓｆ ａ ｉ ｎ ｇ２ ｄ ｒｔａ ｓ ｔ ｎ ｃ ｏｆ ｅ ｕ ｎ ｙｄ ｖ ｒｉ ｃ ｔ ｉ ｏ
径 向速 度 （ 雷达 目标相 对 速度 的测 量方 法 可 以对 回波 脉 冲串差 频频 率进 行测 量 ） 。
・
测试与控制・
方法如 下 ：
后 的余数 。
（） ３ 根据 以上 结果 ， 终得到 目标 真实距 离为 ： 最
＝ Ｒ ｎ・ ＋
Ｐ Ｆ转 换 法第 一重 Ｐ Ｆ与 ｍ。 正 比 ，使用 恒 频调 Ｒ Ｒ 成 制脉 冲 ，采 用 脉 冲法测 距 ，以获 得 目标 的多普 勒频 率 ｆ ｄ
机 电 产 品 开崖 与 霉 斤
Ｖｏ１ ． ２ ． Ｎｏ． ２５ Ｍａｒ．０１ ． ２ ２
脉 冲调频 法测距在机载 Ｐ Ｄ雷达 中的应用研究
姬 宪 法 ． 陈鲁 汉
（ 军第 一航 空 学 院 ，河南 信 阳 ４ ４０ ） 空 ５０ ０
摘
要 ：文 中对机 载 脉 冲 多普勒 雷 达在 ＨＰ ＲＦ（ 高脉 冲 重复 频率）状 态下 ，使 用 Ｐ ＲＦ转 换 法和 线性 调 频 测 距 的优 缺 点进 行 了比 较 分析 ，提 出 了采 用二 者 综合 运 用 的 测距 方 法 。 结果 表 明 ，该 方 法 能 够在 ＨＰ ＲＦ工作模 式 下完成远 距 离 目标 速度 测量 的 同时 ，获得 精度 较 高的距 离测量值 。
用线性调频扩频技术测距的室内质心定位方法
用线性调频扩频技术测距的室内质心定位方法段翠翠【摘要】提出一种利用线性调频扩频技术进行通信并实现测距的方法，该测距方法能够适用于复杂室内通信环境的无线传感器网络节点间的测距。
在三边测距定位的基础上，提出了四边测距定位算法，突破了三边测距定位的局限性。
为了进一步提高精度，采用了求质心和加权质心的方法。
实验结果表明，加权质心算法具有较高的精度，整个定位过程中，节点间无需额外的通信开销，具有广泛的实用性。
%In the paper,an approach which uses chirp spread spectrum technique to communicate and range is proposed.It can be used for ranging between wireless sensor nodes in the complex indoor communication environment.Based on the limitation of trilateration localiza-tion algorithm,the quadrilateral localization algorithm is proposed.In order to improve the location accuracy,the methods of computing centroid and weight centroid are used.The experiment results show that the weight centroid algorithm has a better accuracy.Since the al-gorithm is simple and no extra spending of communication is needed during locating,it can be used in many areas.【期刊名称】《单片机与嵌入式系统应用》【年(卷),期】2016(016)012【总页数】3页(P19-21)【关键词】无线传感器网络;定位;CSS;质心算法【作者】段翠翠【作者单位】潍坊科技学院，潍坊 262700【正文语种】中文【中图分类】TN401随着计算机技术、微电子技术和无线通信等技术的进步，低功耗、多功能的无线传感器网络(wireless sensor network, WSN)得到了快速发展[1]。
一种解决调频连续测距中测距模糊方法
关键词
调频连续测距 ； 观测随机性 ； 测距模糊
中图分类号
TJ439
文献标识码
A
doi 10.3981/j.issn.1000-7857.2011.11.004
A Resolution to Ranging Ambiguity in Frequency Modulated Continuous Wave Ranging System
科技导报 2011 ，29 （11 ）
研究论文 （Articles ）
一种解决调频连续测距中测距模糊方法
刘 恺 ，崔占忠
北京理工大学 ； 机电工程与控制国防重点实验室 ， 北京 100081
摘要
通过对锯齿调频连续测距系统的差频信号分析可知 ， 由于观测时间的随机性导致同一距离上对应两个不同的差频频率 。 对 差频信号进行时域和频域分析发现 ， 利用两次混频的方法能够解决这种 “ 测距模糊 ” 问题 ， 使信号处理单元的输出信号频率和距离 一一对应 。 利用仿真软件 ， 得到信号处理过程中的时频关系曲线 ， 验证了这种信号处理方法的有效性 。
2.1
周期性测距模糊 发射信号是周期信号 ， 若调制周期小于目标回波延迟时
Umixer=αmixerULOmsin准t（t ）×URFmsin准r（t ） = αmixerULOmURFm （cos 准t－准r －cos （准t+准r）） 2
大 ，准t+准r 可用滤波器滤除 ， 混频器输出信号的相位为 （4 ）
间 ， 当目标回波延迟时间为 τ，τ+T，τ+2T，…，τ+nT 时 ，差频信号 的频率相同 ， 导致探测器无法区分这些回波延迟时间对应的 探测距离 ，产生测距模糊问题[1]。 解决这种测距模糊的办法是拉 大调制周期 ，使目标回波延时的最大值小于调制周期即可 。
4.1 调频法测距
f b f R f d f b f R f d
f b f d f R f b f d f R
f b f R f d f b f R f d
平均值 : f R 差值 : 2 f d
平均值 : f d 差值 : 2 f R
平均值 : f d 0 差值 : 2 f R
可见|fd|>fR>0时，平均频率及差值的含义与fR>|fd|>0时完全相反，这可能 发生于近距离高速目标情形(此部分内容《雷达原理》未分析，《雷达系 统导论》简单提及)。
2013-12-20 哈尔滨工业大学电子工程系 15
调频脉冲串测距
此法本质上是调频法测距。例 如设脉冲调频时的发射信号频 率分为三段A、B、C，分别采 用正频率调频、负频率调频 (正负斜率大小相等)和发射恒 定频率。由于调频周期T远大 于雷达脉冲重复周期Tr，故在 每一个调频段中均包含多个脉 冲。回波信号相对于发射信号 有一个固定延迟tR，即将发射 信号的调频曲线向右平移tR即 可，若回波信号还存在多普勒 频移，则前面的回波频率还应 向上(对应正多普勒频率)或向 下平移fd。
调频法测距
1、调频法测距机理
2、调频法测距优缺点 3、频率调制主要方式：
锯齿波(线性调频LFM)、三角波、正弦波、频率步进
4、线性调频法测距 调频方式
LFM脉冲波形及其频谱分析
LFMCW测距原理及其性能分析 5、三角波调频测距 6、正弦波调频测距 7、频率步进法测距
调频法测距机理
对载频进行频率调制是应用很广的展宽连续 波雷达频谱的一种技术，定时标志就是变化着的 频率。
哈尔滨工业大学电子工程系
5
线性调频脉冲波形
经典雷达资料-第14章 连续波(CW)雷达和调频(FM)雷达-1
第14章 连续波（CW ）雷达和调频（FM ）雷达William K. Saunders14.1 CW 雷达的简介及其优点雷达的一般概念是发射脉冲能量并测量脉冲往返的时间以确定目标距离。
很早就知道，CW 具有测量多普勒效应的优点；若采用某种编码，则还能测量距离。
CW 雷达的优点是设备简单，发射频谱窄。
后者减少了无线电干扰问题，并使所有的微波预选、滤波等变得简单，即对所接收波形的处理也容易了，因为中频电路所要求的频带很窄。
同样，在采用固态元件方面，由于峰值功率一般比平均功率大不了多少，特别是当所需要的平均功率能为单个固态元件所承受时，CW 就更加引人注意了。
CW （非调制的）雷达的另一个非常明显的优点是，不论目标的速度有多大，相距的距离有多远，它都能处理而没有速度模糊。
可对脉冲多普勒雷达或是MTI 雷达而言，要具有这一优点，处理就得相当复杂。
当然，非调制的CW 雷达本身基本上不能测量距离。
调制的CW 雷达总要做不希望的折中（例如，在距离模糊和多普勒频率模糊之间的折中），这是相参脉冲雷达的致命弱点（参见第15章～第17章）。
由于CW 雷达发射其所需的平均功率时有着最小的峰值功率，并且又具有很高的频率分集性，因此不容易被侦察设备探测到。
特别是侦察接收机依靠脉冲结构产生声音指示或视觉指示时，这一点更为正确。
警用雷达和某些低电平人身探测雷达具有这种奇妙的特点。
即使是用最简单的视频型式斩波接收机，也不能在足够的距离上报警，从而不便于采取措施。
不能说CW 雷达有这么多优点而没有相应缺点。
信号泄漏，即发射机的发射信号及其噪声直接泄漏到接收机是CW 雷达存在的一个严重问题。
Hansen [1]、Varian [2]及其他作者早就认识到这个问题。
事实上，从CW 雷达的历史可以看出，由于有信号泄漏，因此一直都在力图提出巧妙的方法，以取得所要求的灵敏度。
14.2 多普勒效应在许多物理文献中都有对于多普勒现象完整的叙述，Skolnik [3]一书（第3章中的第68～69页）着重在雷达方面做了讨论。
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K S R (t ) S T (t ) cos2 f 0 (t ) (t nT ) 2 2 将发射信号与接收信号直接差频到零中频(实际系统中并非如此，但并不影响下面 分析)，则差频相位为：
b (t ) t (t ) s (t ) 2 f 0 t
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式中2f0R0/c为常数，目标多普勒频率fd=2vrf0/c，fR=2KR/c=Kτ是目标距离所对应 的频率，R=R0-vrt，Kτ2/2对应的频率f<<0，则零中频信号形式可简写成：
S IF 0 (t ) cos2 f d nT ( f R f d )(t nT )
K K (t nT ) 2 f 0 (t ) (t nT ) 2 2 2
R vr t K R K 2 f 0 (2t 2nT ) 2 f 0 2 0 K 2 (t nT ) 2 2 c c 2 K 2 f R 2 0 0 f d nT ( f R f d )(t nT ) 2 2 f d nT ( f R f d )(t nT ) 2 c
信号处理的首要任务是将回波信号进行距离、速度及方位分选(网格化)，然后再进 行其它处理。由于接收机中进行正交双通道处理，所以可以得到上式的复信号形 式为：
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LFMCW测距的图示说明—Stretch处理
下面以LFMCW信号为例简单说明其测距原理：
f
发射信号频率与 接收信号频率
频差fR
B
T
回波时延τ
T
t
对于与雷达无径向运动的目标(fd=0)而言，其回波信号与发射信号的频率 差(通过差拍/去斜率处理获得)就决定于其回波延迟，因此测频差就可确定 目标回波时延，即测距(目标存在径向运动时可进行补偿以精确测距)。
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线性调频脉冲波形
瞬时频率及相位：
式中 : 调频斜率 B
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单个线性调频脉冲的频谱分析
式中
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经过变量替换，并利用Fresnel积分C(x), S(x)及其近似公式得：
式中：
时域截断的必要性：
单基地调频连续波雷达发射机和接收机之间的隔离是很个重要的问题，解决这 个问题的方法很多，其中“时间分割”的工作方式就是一个比较有效的方法——雷 达的发射机和接收机交替地工作，并且收发可共用一个天线，类似于脉冲雷达，但 两者脉冲的占空比相差悬殊(脉冲雷达占空比通常很小，而时间开关占空比可达1/2)。 这种“时间分割”工作方式表现在信号形式上就等效于对线性调频信号的幅度进行 一次脉冲调制。通常采用的开关信号形式有两种：伪随机码序列、矩形脉冲序列。
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LFMCW测距的公式推导
LFMCW (Linear Frequency Modulation Continuous Wave)线性调频连续波 LFMICW (Linear Frequency Modulation Interrupted Continuous Wave) 线性调频截断连续波
调频法测距
1、调频法测距机理
2、调频法测距优缺点 3、频率调制主要方式：
锯齿波(线性调频LFM)、三角波、正弦波、频率步进
4、线性调频法测距 调频方式
LFM脉冲波形及其频谱分析
LFMCW测距原理及其性能分析 5、三角波调频测距 6、正弦波调频ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ距 7、频率步进法测距
调频法测距机理
对载频进行频率调制是应用很广的展宽连续 波雷达频谱的一种技术，定时标志就是变化着的 频率。
只要保证时域截断不引起频谱混叠，其对信号处理无实质性影响，下面我 们仅讨论LFMCW的测距实现。
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设发射LFMCW信号形式为：
K S T (t ) cos2 f 0 t (t nT ) 2 2 n , ,0,1, , 表示重复周期，t的取值范围 式中为T调频周期，K为调频斜率， 是 nT t (n 1)T ，f0为载频。 初始距离为R0(对应时刻t=0)，径向速度为vr的理想目标的回波延时为τ=2(R0vrt)/c。不考虑传播衰减，则回波信号为：
线性调频：目标回波延迟时间正比于回波信号和 发射信号的频率差。在给定的时间范围内发射的 频率偏移越大，测量延迟时间的精度就越高，发 射频谱也越宽。
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调频法测距的优缺点
D.K. Barton et al, Radar Technology Encyclopedia, Artech House, Inc., 1998
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频率调制方式
调频连续波(FMCW: Frequency Modulation Continuous Wave)雷达的发射频率按已知的时间函数变化，它利用在时 间上改变发射信号的频率并测量接收信号频率的方法来测定 目标距离。在任何给定瞬间，发射频率与接收频率的相关不 仅是测量目标距离的尺度，而且还是测量目标径向速度的尺 度。由于任何实际的连续波雷达频率不可能向一个方向连续 变化，所以必须采用周期性的调制。 调制波形通常有： 锯齿波、三角波、正弦波、步进频率
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锯齿波调频
f
f
T
t
T
锯齿波调频信号频率变化图
锯齿波调频是指发射信号频率按锯齿波形状周期变化。 在一个周期内发射信号频率线性变化，称为线性调频(LFM: Linear Frequency Modulation)，又称Chirp信号。
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