一種低成本微型測距雷達(dá)的設(shè)計

　　1．3 工作原理

　　三角波調(diào)制頻率選200 Hz，D／A選擇12位，ROM為16位數(shù)據(jù)輸出，12位數(shù)據(jù)作為D／A的輸入；一位作為三角波正斜率和負(fù)斜率變化時的脈沖輸出，正斜率為“1”，負(fù)斜率為“0”；另一位作為一個三角波周期間的過零信號，送單片機(jī)的中斷INT0，當(dāng)三角波正負(fù)斜率變化時，輸出脈沖信號。單片機(jī)產(chǎn)生過零中斷后，判斷正負(fù)信號，為“1”，得到的是fb+；為“O”，得到的是fb-。

　　雷達(dá)工作時，單片機(jī)控制窄帶濾波器不斷的進(jìn)行掃描，當(dāng)某一個濾波器有信號時，由可重觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)電路組成的信號檢測電路輸出由“0”變?yōu)椤?”，單片機(jī)根據(jù)輸出的窄帶濾波器獲得帶內(nèi)頻率，判斷出精度不太高的距離范圍，利用放大整形輸出進(jìn)行計數(shù)或測量脈沖的周期，獲得足夠精確的頻率值，即為準(zhǔn)確距離。根據(jù)公式計算出R和V送顯示器予以顯示，或通過RS 232串口送上一級的計算機(jī)系統(tǒng)。

2 各部分的組成

　　2．1 微波頭

　　微波頭包括喇叭天線、體效應(yīng)振蕩器、環(huán)行器、混頻器。體效應(yīng)振蕩器產(chǎn)生發(fā)射微波，喇叭天線作為微波對外收發(fā)之用，環(huán)行器將收發(fā)進(jìn)行隔離，混頻器取出發(fā)射頻率和接收頻率的差值。微波頭國外常用的有24 GHz，35 GHz和77 GHz，可采用Wisewave公司的產(chǎn)品。其功率輸出為+10 dBm，頻偏DC為100 MHz，波束寬度120，園極化。

　　2．2 三角波發(fā)生器

　　三角波發(fā)生器采用數(shù)字形成。D／A為12位，要產(chǎn)生200 Hz的調(diào)制頻率，則振蕩器約為0．819 2 MHz?？紤]到一般晶體的頻率為MHz量級，地址產(chǎn)生器為一個13位的計數(shù)器，選用74HC4040，計數(shù)器不用最低位，那么振蕩器的頻率為200 Hz×212×2=1．638 4 MHz，可以用TTL門電路作振蕩器，這個設(shè)計用的是74HC04。

　　波形存儲選用E2PROM芯片AT28C64，晶體選用1．683 4MHz。最重要的一點是必須測出微波頭的非線性曲線，以便在非線性修正ROM中裝入修正數(shù)據(jù)，簡化起見，可以在波形存儲ROM中燒制修正數(shù)據(jù)，無須再加專用的非線性修正電路。

　　2．3 窄帶濾波器

　　模擬器件的發(fā)展與集成為小型化提供了充分的條件，像松下公司的MN6515，僅為8腳，其帶通濾波器的中心頻率f0可由外加的時鐘頻率fcp控制，其比值 fcp／f0約為15．7。只要改變fcp的值，帶通濾波器的中心頻率就會在O～32 kHz范圍內(nèi)移動，非常方便，可采用圖2方式進(jìn)行控制。

　　另外還有一種窄帶濾波器MAXIM的MAX262，由編碼輸入控制f0和Q的值，共有64階濾波器，128級Q值控制。同時也可以控制振蕩頻率，由多片 MAX262組成，使窄帶濾波器的階數(shù)達(dá)到幾百甚至上千。控制Q值的不同，在頻率的低端到高端，可以將窄帶濾波器的3 dB帶寬設(shè)計成相同或相近的寬度。

　　2．4 放大與AGC放大電路

　　前級放大電路可采用各公司的低噪聲運放，AGC電路選用AD公司的AD603，或BB公司的VGA610，放大整形可選用TI公司或其他公司新出的R～R輸出的運放。

　　2．5 單片機(jī)

　　單片機(jī)選用Atmel公司的AT89C51，也可選用其他公司的單片機(jī)，如PIC或AVR系列。這些單片機(jī)都是低成本且為人們所常用。

3 軟件組成

　　軟件用匯編語言編寫，流程圖如圖3所示。

4 結(jié)語

　　低成本微型測距雷達(dá)經(jīng)實驗在原理上是行得通的，但距離較近，實際測試后發(fā)現(xiàn)微波頭采用直接混頻方式輸出靈敏度較低。下一步改進(jìn)需要增加一個中頻，放大后解調(diào)，再進(jìn)行視頻放大。

　　對于要求測距更遠(yuǎn)的雷達(dá)，可通過增加發(fā)射功率，增大天線面積的方法。當(dāng)功率較大時，考慮到連續(xù)波雷達(dá)泄露的影響，需要將發(fā)射天線與接收天線分開。對于更近距離的測量，例如小于2～3 m，可采用超聲波測量。微型測距雷達(dá)的用途非常廣闊，今后必將大量用于民用的許多領(lǐng)域。