微波雷達(dá)測速測距傳感器

微波探測技術(shù)自上世紀(jì)40年代以來特別是近期向民品的轉(zhuǎn)化后，從應(yīng)用場合，產(chǎn)品價位等，越來越多在社會各個應(yīng)用方面得以普及，從防盜安防產(chǎn)品到工業(yè)物位料位檢測，對射/反射產(chǎn)量計數(shù)，水位檢測，交通流量，汽車車長測量，高速公路汽車防追尾預(yù)警，霧天車輛防撞，人體移動、機場空中飛鳥探測驅(qū)趕，智能化控制、醫(yī)療，水文流速/水位、生命特怔探測 自動門控制器，長檢測距離控制，燈光控制開關(guān)、糧食水分儀傳感器、混凝土濕度測量傳感器、治安探測器（用于探測生物特性）等。

2.微波雷達(dá)測速測距傳感器應(yīng)用前景

微波雷達(dá)傳感器因其波束有高度的定向性在民用及工業(yè)自動控制領(lǐng)域有著廣擴(kuò)應(yīng)用前景。長期以來，微波檢測技術(shù)受到試驗條件，器件價格，產(chǎn)品應(yīng)用范圍的種種制約，離民品的價位和普及還有巨大的距離，我們在思考以上制約的產(chǎn)生原因及今后市場的發(fā)展方向，從微波器件，微波波導(dǎo)振蕩器入手，通過大量的試驗，驗證，檢測。我們開發(fā)了低價位，民品級的器件，在此基礎(chǔ)上又開發(fā)應(yīng)用了波導(dǎo)型腔體振蕩器（CW--FM）微波調(diào)頻器等產(chǎn)品，為微波測速測距傳感器的產(chǎn)品量產(chǎn)化鋪平道路。我們創(chuàng)新了獨特的技術(shù)方法其價位已是進(jìn)口同類產(chǎn)品幾十分之一和國內(nèi)試驗樣機的十分之一。近年來，由于汽車擁有量的大量增加，汽車追尾事故時有發(fā)生危及生命及行車安全，我們相信在以人為本的今天民品化的低價位必將使該產(chǎn)品在工業(yè)測控，交通汽車預(yù)警霧天防撞,等領(lǐng)域迅速譜及將使人們在車輛出行方便的同時更加的安全

3。微波波導(dǎo)振蕩器

微波波導(dǎo)振蕩器是微波微功率雷達(dá)的核心。測速測距傳感器一般采用單端砷化鎵負(fù)阻微波器件。因振蕩器要求頻率穩(wěn)定，諧波小，直流低電壓供電，器件在波導(dǎo)腔體內(nèi)安裝方便等因素。器件都用（Gunn diode)體效應(yīng)管或雪崩管。通過該器件和波導(dǎo)諧振腔體配合把低壓（8-12V）直流功率變換成微波射頻功率。振蕩器頻率由單端器件.諧振器.波導(dǎo)腔體.調(diào)節(jié)螺絲決定。輸出功率和微波器件.波導(dǎo)腔體Q值有關(guān)。通過選擇不同的腔體和器件頻率可在9--60Ghz調(diào)整。微波波導(dǎo)振蕩器輸出頻率圖譜見圖（30）可見其頻率是很純的。

4。微波雷達(dá)測速

它所依據(jù)的原理是 “ 多卜勒效應(yīng) ”微波是波長很短的無線電波，微波的方向性很好，速度等于光速。微波遇到車輛立即被反射回來 被接收混頻后即產(chǎn)生和速度對應(yīng)的差頻信號該信號頻率范圍在（10-100000Hz和被測物移動速度有關(guān)）之間?；夭ú铑l信號隨目標(biāo)遠(yuǎn)近幅度在1MV--100MV之間變化。我們可用以下方法測算多卜勒效應(yīng)的頻率，被測移動目標(biāo)經(jīng)過波長2/1的距離時接收混頻差頻信號輸出一周波。例如波長3CM,被測目標(biāo)移動1.5CM輸出一正弦波信號其精度是線性的用此法可在測速的同時測車長，輸出頻率根被測物移動速度有關(guān)?；祛l差頻信號經(jīng)放大整形送計算機進(jìn)行脈寬檢測，并跟據(jù)脈寬進(jìn)行多次比較，運算轉(zhuǎn)換成KM/小時。被測移動目標(biāo)接近探測傳感器時的波形見圖（28）被測移動目標(biāo)遠(yuǎn)離探測傳感器時的波形見圖（29）利用被測移動目標(biāo)接近，遠(yuǎn)離的多卜勒效應(yīng)可測出移動目標(biāo)運行方向，相對距離（因速度和混頻差頻頻率有關(guān)，信號強度和被測移動目標(biāo)遠(yuǎn)近有關(guān)）。

5。微波雷達(dá)測距

微波線性調(diào)頻器最大的用途微波測距雷達(dá)是依據(jù)調(diào)頻連續(xù)波原理（FMCW   Frequency Modulated Continuous Wave）為基礎(chǔ)的它區(qū)別于脈沖雷達(dá)，并因其探測近距離的優(yōu)越的性能而廣泛應(yīng)用于飛行近地高度表，汽車防撞，工業(yè)物位的高精度，高速度測控，因其為光速返射測量反應(yīng)速度及快，其微波能量能很好的穿過非電介材質(zhì)，測量精度不受霧，泡沫，粉塵，蒸汽及容器形狀影響，微波雷達(dá)使用線性調(diào)頻高頻信號CW--FM結(jié)構(gòu)，其發(fā)送頻率,隨一定的時間間隔調(diào)制。我們也可看成和測速一樣只是目標(biāo)不移動頻率變動其結(jié)果也可產(chǎn)生混頻差頻信信號的輸出，如波長3CM，由于發(fā)送頻率是隨著信號調(diào)制的時間變化的，通過物位返射后接收混頻經(jīng)中放輸出與返射物位距離成比例的回波信號混頻頻率。該頻率是由當(dāng)前發(fā)送頻率和與物體反射后接收到的頻率差值混頻獲取的，根據(jù)不同的反射物距離,混頻后的頻率將發(fā)生很大的變化，同時根據(jù)不同的分辨率需要調(diào)制不同的FM信號，混頻信號經(jīng)過以下處理即可得出距離值雷達(dá)信號經(jīng)天線發(fā)送遇界面返射，經(jīng)時間延時后被天線及接收機接收混頻，當(dāng)發(fā)射波與被測物界面反射波的差值以頻率（HZ）進(jìn)行計數(shù)，計算此頻率的差值是天線到被測物界面的距離成正比，距離越大差值越大，反之亦然。如波長3CM調(diào)制FM頻 200ΜΗΖ。我們可用以下方法測算回波信號混頻頻率，4/1波長（單位米）調(diào)制FM200ΜΗΖ 頻偏,波長3CM測距分辯率為0.375米。該分辯率為一個調(diào)制周期內(nèi)波頭個數(shù)即數(shù)波頭模式，雷達(dá)測距測傳感器測3.32米時的波形見圖（26）但其實際分辯率是及高的。測3.33米時的波形見圖（27）可見已有明顯改變。如需超高精度需經(jīng)時間頻譜（FFT）轉(zhuǎn)換，以得到高精度的物位距離值。同時根據(jù)不同的分辨率需要調(diào)制不同的FM信號，對超高速運行的目標(biāo)進(jìn)行測距應(yīng)調(diào)制高速FM信號。FM調(diào)制信號波形見圖（21） 測距信號調(diào)制/中頻放大解調(diào)板見圖(20)。利用CW特性可測4/1波長的距離,其分辯率是及高的，如測量7MM內(nèi)距離的變化，其變化結(jié)果在混頻后以電壓輸出。測目標(biāo)6MM時的電壓見圖（31） 5MM時的電壓見  圖（32）

4微波雷達(dá)測速測距傳感器產(chǎn)品簡要說明及波形圖片

現(xiàn)產(chǎn)品分為近程測速測距和遠(yuǎn)程測速測距傳感器.近程0.1-30米,遠(yuǎn)程2-300米

(1).采用鋁合金微波波導(dǎo)腔體振蕩器，振蕩器輸出端通過法蘭接喇

叭天線?？筛鶕?jù)輻射角度和探測距離的要求換不同的喇叭天線。所有的微波器件安裝在波導(dǎo)腔體內(nèi)，腔體連收發(fā)諧振天線，器件和天線通過壓緊黃銅螺絲緊固，后調(diào)頻螺絲當(dāng)腔體活塞用，可進(jìn)行頻率微調(diào)。信號調(diào)制解調(diào)板上W1為調(diào)制頻率微調(diào)W2信號左右平衡調(diào)整W3微波FM調(diào)制度調(diào)整W4上下平衡調(diào)整板上J1連接線為1.GND 2.測距回波信輸出3.GND 4.同步信號輸出 5.DC+12.5輸入

該板上所有可調(diào)部分都用儀器儀表調(diào)整好用戶不可自行亂調(diào)!

(2).傳感器聯(lián)接線分別為1地線 ,2+電源輸入,3信號回波.

(3).測速傳感器輸入電壓DC8V 電流70-120mA輸出功率5Mw頻率為 10.5Ghz

(4).回波信號幅度1---100MV（隨目標(biāo)反射距離不同而變化）

(5).測距傳感器隨目標(biāo)反射距離不同回波信號頻率變化在500hz- 100khz 測距傳感器掃描頻率100-500HZ調(diào)制頻偏100-500MHZ(根據(jù)不同的分辯率需求而定)中心頻率為 10.5Ghz

(7).根據(jù)不同的需求可配測距信號調(diào)制/中頻放大解調(diào)板.

(8).所有微波器件為砷化鎵低電壓元件如試驗時要對電路焊接請拔下電烙鐵插頭并切斷測速測距傳感器電路板供電再焊接.以免器件損壞。