雷达物位计对于目标信息的探测尤其是对目标距离的测量一直以来都是我们关注的焦点。随着科技的发展,无论是在军事、工业还是民用领域,对于目标距离测量的需求也日渐提高。在工业生产中,对于目标距离测量最广泛的体现方式就是物位距离的测量。

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物位大小是工业中四大被测量之一。它既是物料消耗与产量计量的参数,也是 保证工业连续生产和保证设备安全的重要参数。物位测量技术广泛的应用于石油、 化工、建筑、矿山、储运等工业生产领域,对于提高产品的质量,优化过程控制,实 现环境的保护等具有十分重要的意义。随着近年来我国工业的发展,对原料种类、 数量需求的增加,自动化进程的加快使各大企业对物位测量仪表的需求量及要求 也不断提高。而传统的物位测量技术,如电容式、超声波、重锤式等物位计在适 应恶劣工作环境下的各种料仓存在一定的问题,如稳定性较差、测量精度不高、 维护的工作量大等。雷达物位计的问世也迎刃而解了这一系列的问题。

与传统的物位仪表比较,雷达物位计有着明显的优势,也是目前工业生产中 物位测量技术最先进的一种。按照辐射电磁波能量的特点,目前工业生产中最常 用的两种分别是脉冲(Pulse)体制雷达和调频连续波(Frequency  Modulated Continuous  Wave,FMCW)体制雷达。脉冲雷达辐射较短的高频脉冲,通过测量 脉冲发射开始到从目标返回到接收机的时间,进而计算出距离。FMCW 雷达发射 频率经过调制的连续波,通过测量发射信号与接收信号产生的差频信号进一步测 量出距离。相比较于脉冲雷达,FMCW 雷达有着一下特点:(1)无距离盲区,FMCW 雷达发射机和接收机同步工作,不需切换工作,所以 FMCW 雷达理论上没有距离 盲区;(2)距离分辨力高,FMCW 雷达较大的带宽信号决定了其较强的距离分辨 力;(3)信号的能量大,时宽带宽积大,在噪声功率一定的情况下,信号能量的 大小对雷达的检测能力起着决定性的作用。因 FMCW 雷达采用大时宽带宽的信号, 相比起同等带宽和电平的脉冲信号,能量要大得多;(4)抗拦截能力强。

1  2 了更高的要求:(1)要求发射端产生的线性调频信号的线性度、带宽范围以及发 射功率的大小都有很好的指标,因为这直接影响到雷达的作用距离、距离分辨力 以及精度。发射信号的好坏也很大程度上决定了整个收发前端的性能;(2)雷达 的接收部分从天线接收到各种外来干扰,杂波,以及接收机内部噪声中应通过滤 波,放大,变频等方式得到准确清晰的差频信号进入信号处理系统。

雷达物位计在 FMCW 雷达收发前端中,核心是调频信号源,它性能的好坏直接影响到整 个系统。目前最常用的是线性电压信号调谐 VCO 与利用 DDS、PLL 进行混频倍频 等作用构成的频率合成器这两种方法。第一种最大的缺点是线性度不够,即使经 过非线性的校正,线性度仍不是很理想,而且会增加电路的复杂性和成本;第二 种相比于第一种,线性度很好,但相噪和杂散称为了一个问题,而且目前来说, 由于高频 DDS 和 PLL 芯片的价格很好,使得整个频率源的成本极大增加。所 以,雷达物位计设计出线性度高而且成本低、性能好的调频信号源是很有必要的。

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