[发明专利]一种基于带通天线的线性调频连续波测距雷达及方法

说明书

本发明公开了一种基于带通天线的线性调频连续波测距雷达及方法。该测距雷达包括线性调频信号产生单元、高频本地振荡器、上变频器、带通天线和雷达接收机混频器。方法为：由线性调频信号产生单元产生线性调频信号，通过高频本地振荡器产生的高频信号将线性调频信号上变频到高频段，一部分通过带通天线滤波后，筛选出上边带线性调频信号成为雷达发射信号，雷达发射信号遇到目标后返回雷达成为回波信号；另一部分送入雷达接收机混频器，与雷达回波信号相混频，输出测距信号；通过测量测距信号中频率最低部分的信号频率，计算出目标的距离信息。本发明具有结构简单、造价低、容易实现的优点。

技术领域

本发明涉及调频连续波测距雷达技术领域，特别是一种基于带通天线的线性调频连续波测距雷达及方法。

背景技术

调频连续波雷达广泛的应用于中、短作用距离的精密距离测量领域。现有的调频连续波测距雷达结构分别为采用2副天线的结构如图1所示，和采用1副天线的结构如图2所示，由一个低频的信号源如压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)或者直接数字信号合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)产生线性调频信号，通过一个高频的本振信号(Local Oscillator,LO)将此线性调频信号上变频(Up-convert)到微波或毫米波波段，产生上边带信号和下边带信号。然后用高频带通滤波器(Filter)筛选出上边带信号，其中一部分送到天线(Antenna)用于发射，另一部分送到雷达接收机作为雷达接收机混频器(Mixer)的参考信号，即发射的信号和送到接收机作为参考的信号均为滤波之后的上边带信号，其频谱均为图5中的第四信号频谱。若针对某个特定的应用场合发射功率不够，可以在滤波器之后加选功率放大器(Power Amplifier,PA)，也可在接收机部分加选低噪声放大器(Low Noise Amplifier,LNA)。被目标反射回雷达接收机的雷达回波信号经过时间延迟，导致回波信号的频率和发射信号的频率产生频率差。由于发射的雷达信号频率随时间的变换呈线性变化，接收机混频器(Mixer)通过比较这两信号之间的频率差，根据发射信号的线性调频调制方式，可以测量得到接收信号和发射信号之间的延迟，从而通过延迟得到目标的距离。

由于压控振荡器的频率通常在几个GHz数量级，高频本振的频率通常在十几至几十GHz数量级，这种经典结构的雷达由于需要在频率较高的微波/毫米波波段用带通滤波器筛选出上变频后的上边带信号，且同时要抑制相邻不远的下边带信号，因而需要雷达结构中包含一个具有强选择性的、带通滤波器，通常具有较大的设计难度且增加系统成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、造价低、容易实现的基于带通天线的线性调频连续波测距雷达及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于带通天线的调频连续波测距雷达，包括线性调频信号产生单元、高频本地振荡器LO、上变频器Up-converter、带通天线和雷达接收机混频器Mixer；

所述线性调频信号产生单元，用于产生线性调频信号；

所述高频本地振荡器LO，用于将线性调频信号通过上变频器Up-converter上变频到高频段，得到的上变频信号一部分输出至带通天线、另一部分输出至雷达接收机混频器Mixer作为参考信号；

所述带通天线，用于发射雷达信号；

所述雷达接收机混频器Mixer，通过比较参考信号和雷达回波信号之间的频率，计算出目标的距离。

作为一种具体示例，所述带通天线应用于发射支路，对应的接收支路设置另外一个天线用于接收雷达信号。

作为一种具体示例，所述带通天线数量为一个，该带通天线通过环流器Circulator接入发射支路与接收支路之间，实现发射雷达信号和接收雷达回波信号的功能。