微波雷達物位測量技術研究.pdf

1、高精度雷達物位計在工業(yè)生產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、超聲波液位計、導波式液位計以及激光測距儀存在測量精度或應用范圍的局限性，難以滿足工業(yè)測量的實際需求。因此本課題主要研究一種小型化、非接觸式、測量精度高的線性調頻雷達物位測量系統(tǒng)。
　　本課題首先分析了線性FMCW雷達測量基本原理，簡單分析了差拍信號的數學模型，設計了英飛凌24GHz

2、雷達收發(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物位測量系統(tǒng)方案。雷達信號的發(fā)射和接收采用微帶天線實現前端模塊小型化設計，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)化天線參數達到最佳的性能指標。隨后本文分析了影響雷達物位計測量精度的因素，包括掃頻帶寬、VCO非線性以及差拍信號頻率測量誤差等因素，其中增加掃頻帶寬可以提高測量精度，但同時也導致了掃頻

3、非線性；VCO的掃頻線性度和穩(wěn)定度嚴重影響物位測量精度，因而本文設計了數字化溫度補償及非均勻步進校正方法提高雷達信號掃頻線性度和穩(wěn)定度，并且采用了同步信號的方法濾除掃頻信號回掃帶來的干擾；而對于信號處理頻率測量誤差，本文采用了基于 FFT技術的線性調頻z變換與譜最大值估計算法結合的方法實現差拍信號頻率的快速高精度測量。在關鍵技術研究的基礎上，本課題設計了以ARM控制器為核心的基帶硬件電路，包括調制信號產生電路、前置低噪聲放大電路、濾波及