一种低成本微型测距雷达的设计

　　1．3 工作原理

　　三角波调制频率选200 Hz，D／A选择12位，ROM为16位数据输出，12位数据作为D／A的输入；一位作为三角波正斜率和负斜率变化时的脉冲输出，正斜率为“1”，负斜率为“0”；另一位作为一个三角波周期间的过零信号，送单片机的中断INT0，当三角波正负斜率变化时，输出脉冲信号。单片机产生过零中断后，判断正负信号，为“1”，得到的是fb+；为“O”，得到的是fb-。

　　雷达工作时，单片机控制窄带滤波器不断的进行扫描，当某一个滤波器有信号时，由可重触发单稳态电路组成的信号检测电路输出由“0”变为“1”，单片机根据输出的窄带滤波器获得带内频率，判断出精度不太高的距离范围，利用放大整形输出进行计数或测量脉冲的周期，获得足够精确的频率值，即为准确距离。根据公式计算出R和V送显示器予以显示，或通过RS 232串口送上一级的计算机系统。

2 各部分的组成

　　2．1 微波头

　　微波头包括喇叭天线、体效应振荡器、环行器、混频器。体效应振荡器产生发射微波，喇叭天线作为微波对外收发之用，环行器将收发进行隔离，混频器取出发射频率和接收频率的差值。微波头国外常用的有24 GHz，35 GHz和77 GHz，可采用Wisewave公司的产品。其功率输出为+10 dBm，频偏DC为100 MHz，波束宽度120，园极化。

　　2．2 三角波发生器

　　三角波发生器采用数字形成。D／A为12位，要产生200 Hz的调制频率，则振荡器约为0．819 2 MHz。考虑到一般晶体的频率为MHz量级，地址产生器为一个13位的计数器，选用74HC4040，计数器不用最低位，那么振荡器的频率为200 Hz×212×2=1．638 4 MHz，可以用TTL门电路作振荡器，这个设计用的是74HC04。

　　波形存储选用E2PROM芯片AT28C64，晶体选用1．683 4MHz。最重要的一点是必须测出微波头的非线性曲线，以便在非线性修正ROM中装入修正数据，简化起见，可以在波形存储ROM中烧制修正数据，无须再加专用的非线性修正电路。

　　2．3 窄带滤波器

　　模拟器件的发展与集成为小型化提供了充分的条件，像松下公司的MN6515，仅为8脚，其带通滤波器的中心频率f0可由外加的时钟频率fcp控制，其比值 fcp／f0约为15．7。只要改变fcp的值，带通滤波器的中心频率就会在O～32 kHz范围内移动，非常方便，可采用图2方式进行控制。

　　另外还有一种窄带滤波器MAXIM的MAX262，由编码输入控制f0和Q的值，共有64阶滤波器，128级Q值控制。同时也可以控制振荡频率，由多片 MAX262组成，使窄带滤波器的阶数达到几百甚至上千。控制Q值的不同，在频率的低端到高端，可以将窄带滤波器的3 dB带宽设计成相同或相近的宽度。

　　2．4 放大与AGC放大电路

　　前级放大电路可采用各公司的低噪声运放，AGC电路选用AD公司的AD603，或BB公司的VGA610，放大整形可选用TI公司或其他公司新出的R～R输出的运放。

　　2．5 单片机

　　单片机选用Atmel公司的AT89C51，也可选用其他公司的单片机，如PIC或AVR系列。这些单片机都是低成本且为人们所常用。

3 软件组成

　　软件用汇编语言编写，流程图如图3所示。

4 结语

　　低成本微型测距雷达经实验在原理上是行得通的，但距离较近，实际测试后发现微波头采用直接混频方式输出灵敏度较低。下一步改进需要增加一个中频，放大后解调，再进行视频放大。

　　对于要求测距更远的雷达，可通过增加发射功率，增大天线面积的方法。当功率较大时，考虑到连续波雷达泄露的影响，需要将发射天线与接收天线分开。对于更近距离的测量，例如小于2～3 m，可采用超声波测量。微型测距雷达的用途非常广阔，今后必将大量用于民用的许多领域。