FMCW雷达测距系统设计：低成本、高精度解析

"FMCW测距雷达设计与实现---南京航天航空大学 .pdf" 本文主要探讨了FMCW（调频连续波）雷达的测距技术，尤其关注于设计一个低成本、小型化的24GHz雷达测距系统。FMCW雷达因其独特的性能，如低功率消耗、高分辨率和简单的信号处理，在众多领域中得到了广泛应用。测距作为FMCW雷达的核心功能之一，随着对精度要求的提升，对其深入研究显得愈发重要。 首先，文章详细阐述了FMCW雷达的测距原理。FMCW雷达通过发射连续变化的频率信号，然后接收反射回来的信号，通过比较发射和接收信号之间的频率差来计算目标的距离。这种频率差，也被称为差频，可以在频域和时域两个方面进行分析。在频域中，差频对应于目标的距离；在时域中，它反映了信号往返的时间。根据这些理论，文章确定了测距系统的关键参数，如扫描带宽、频率斜率等，以满足不同应用场景的需求。 其次，针对发射机部分，论文提出了数字化温度补偿非线性压控振荡器（VCO）校正方案。这个设计可以确保在不同温度条件下VCO的工作稳定性，减少非线性误差，从而提高系统的测量精度。非线性度小于5%，表明校正效果良好。 为了提高频率估计和距离测量的精度，本文提出了一种两步方法：首先，利用快速傅里叶变换（FFT）对差频信号进行初步分析，确定谱峰的大致范围；然后，对这一范围内的谱峰进行精细估值，精确计算出主瓣峰值的位置，从而实现高精度的频率估计。这种方法显著提升了雷达的测距精度。 论文还详细介绍了系统的各个组成部分的设计，包括硬件电路和信号处理算法。通过实际制作和调试，成功构建了硬件测距系统，并收集了实际操作中的数据。通过对实测信号的分析，验证了所设计的雷达系统信号处理方案的有效性，实现了百米范围内5毫米的相对测距精度。 这篇硕士论文全面地探讨了FMCW雷达测距技术，不仅在理论上进行了深入分析，而且在实践中设计并实现了高性能的测距系统。关键词包括：FMCW雷达、差频信号、频率估计、测距、非线性校正、温度补偿以及FFT。该研究对于理解FMCW雷达工作原理、优化系统设计以及提高测距精度具有重要的参考价值。