引言

調(diào)頻連續(xù)波（Frequency Modulated Continuous Wave，F(xiàn)MCW）測(cè)距技術(shù)通過連續(xù)線性或正弦等波形調(diào)制微波信號(hào)頻率，利用微波在被測(cè)距離傳播的時(shí)延獲得差頻信號(hào)，測(cè)量差頻頻率即可推算出對(duì)應(yīng)距離[1-4]。調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)波形復(fù)雜、功率低、帶寬寬；對(duì)目標(biāo)特性的適應(yīng)能力很強(qiáng),具有良好的距離/速度分辨力和測(cè)量精度，還具有良好的抗干擾能力和低截獲性能[5-6]；具備非接觸、范圍大、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。因此其在國(guó)防和民用領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景[7]，比如汽車防撞、自適應(yīng)巡航控制以及交通監(jiān)管、測(cè)距定高等方面。

調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距原理框圖如圖1所示，幅度隨時(shí)間周期變化的波形調(diào)制壓控振蕩器（Volltage Controlled Osillator,VCO）產(chǎn)生頻率按調(diào)制信號(hào)周期規(guī)律變化的射頻信號(hào)，通過耦合器后一部分射頻信號(hào)能量由發(fā)射天線輻射出去；空間電磁波信號(hào)遇到目標(biāo)反射形成回波信號(hào)，再傳輸?shù)教綔y(cè)器后由天線接收，輸入到混頻器作為射頻信號(hào)，混頻器的本振為VCO即時(shí)輸出的耦合分量信號(hào)，混頻器輸出為中頻信號(hào)（差頻）。回波與即時(shí)發(fā)射信號(hào)產(chǎn)生于不同時(shí)間，存在頻率差（即差頻頻率），頻差和微波在空間的傳輸時(shí)間存在由調(diào)制信號(hào)確定的函數(shù)關(guān)系，再根據(jù)其頻率信息來(lái)確定微波傳輸時(shí)間。微波在空間傳輸速度為光速，乘以傳輸時(shí)間再除以2（微波傳輸折返為雙程）即可得到目標(biāo)與探測(cè)器的距離[8-9]。調(diào)制信號(hào)可以是任意形式的，工程中常用的有易于產(chǎn)生的正弦波、對(duì)稱三角波和鋸齒波[10]。

圖1　FMCW測(cè)距原理框圖

傳統(tǒng)上信號(hào)分析常從頻域和時(shí)域兩個(gè)方面分別進(jìn)行，而調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距信號(hào)的瞬時(shí)頻率參量是隨時(shí)間規(guī)律性周期變化的[11-12]，時(shí)域和頻域緊密糾纏，使得對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)的時(shí)域或頻域分析都有所局限，分析結(jié)論也不準(zhǔn)確。從各種調(diào)制波形下的調(diào)頻連續(xù)波測(cè)距差頻信號(hào)相位隨時(shí)間變化的角度分析，得到了靜態(tài)工況下差頻信號(hào)為周期信號(hào)的結(jié)論，進(jìn)而分析了動(dòng)態(tài)工況下FMCW信號(hào)的特點(diǎn)。

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作者信息：

李光

（中國(guó)西南電子技術(shù)研究所，四川 成都 610036）