近程LFMCW雷达测距系统的研究与实现

摘要

线性调频连续波(Linear Frequency Modulation Continuous Wave，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，具有无距离盲区、高分辨率、低发射功率、结构简单、便于集成化等优点。本文依托于工程项目“高精度线性调频连续波雷达实验平台”，在对LFMCW雷达测距原理和性能进行理论分析的基础上，根据项目需求完成了方案设计、硬件研制、软件实现、系统校正和测试等工作。
　　 本文的主要研究内容和工作如下：
　　 (1)给出了LFMCW雷达的基本组成和测距原理，对差频信号从时域和频域两方面进行了分析，重点剖析了采用“差拍-傅立叶”结构进行信号处理时影响雷达距离分辨力的因素，包括调频线性度、调频带宽、FFT运算点数等。
　　 (2)完成了LFMCW雷达测距系统的设计：
　　 ①对射频前端进行了仿真分析，在开环校正法的基础上提出了“八段交叉开环校正法”，对2.0 GHz的大调频带宽的线性度进行了校正并达到指标要求；
　　 ②设计并完成信号处理模块，提出并应用了时间窗、同步技术、频率窗等改善雷达测距系统准确性和稳定性的技术措施；
　　 ③完成了雷达显控系统的设计，包括硬件平台的搭建和主控程序的编写。
　　 (3)完成了雷达系统的硬件制作、安装与调试，进行了系统校正和外场测试。
　　 实测结果表明本文设计的LFMCW雷达测距系统工作稳定，各项性能指标均达到了项目要求。