微波雷達(dá)物位測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、高精度雷達(dá)物位計(jì)在工業(yè)生產(chǎn)中一直扮演著非常重要的角色，隨著“十三五”規(guī)劃及工業(yè)4.0的到來，我國(guó)物位儀器儀表行業(yè)的需求量在不斷攀升，傳統(tǒng)的壓力式物位計(jì)、超聲波液位計(jì)、導(dǎo)波式液位計(jì)以及激光測(cè)距儀存在測(cè)量精度或應(yīng)用范圍的局限性，難以滿足工業(yè)測(cè)量的實(shí)際需求。因此本課題主要研究一種小型化、非接觸式、測(cè)量精度高的線性調(diào)頻雷達(dá)物位測(cè)量系統(tǒng)。
　　本課題首先分析了線性FMCW雷達(dá)測(cè)量基本原理，簡(jiǎn)單分析了差拍信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了英飛凌24GHz

2、雷達(dá)收發(fā)器BGT24MTR11為系統(tǒng)前端核心和ARM控制器STM32F4為系統(tǒng)基帶控制處理部分的雷達(dá)物位測(cè)量系統(tǒng)方案。雷達(dá)信號(hào)的發(fā)射和接收采用微帶天線實(shí)現(xiàn)前端模塊小型化設(shè)計(jì)，微帶天線的增益及半功率波束角直接決定系統(tǒng)的量程范圍，因此本文通過HFSS仿真軟件優(yōu)化天線參數(shù)達(dá)到最佳的性能指標(biāo)。隨后本文分析了影響雷達(dá)物位計(jì)測(cè)量精度的因素，包括掃頻帶寬、VCO非線性以及差拍信號(hào)頻率測(cè)量誤差等因素，其中增加掃頻帶寬可以提高測(cè)量精度，但同時(shí)也導(dǎo)致了掃頻

3、非線性；VCO的掃頻線性度和穩(wěn)定度嚴(yán)重影響物位測(cè)量精度，因而本文設(shè)計(jì)了數(shù)字化溫度補(bǔ)償及非均勻步進(jìn)校正方法提高雷達(dá)信號(hào)掃頻線性度和穩(wěn)定度，并且采用了同步信號(hào)的方法濾除掃頻信號(hào)回掃帶來的干擾；而對(duì)于信號(hào)處理頻率測(cè)量誤差，本文采用了基于 FFT技術(shù)的線性調(diào)頻z變換與譜最大值估計(jì)算法結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)差拍信號(hào)頻率的快速高精度測(cè)量。在關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，本課題設(shè)計(jì)了以ARM控制器為核心的基帶硬件電路，包括調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路、前置低噪聲放大電路、濾波及