5.2.1 锯齿波线性调频测距原理

5.2.1 锯齿波线性调频测距原理

已知锯齿波线性调频信号可表示为

图示

则锯齿波线性调频信号复包络u(t)为

图示

式中,k=ΔFM/TM,为调频斜率;ΔFM为调频频偏;TM为调制周期。

图5-6展示了两个周期锯齿波线性调频信号的调制电压、时域波形和频谱。图5-7所示为锯齿波线性调频测距系统发射信号、目标回波信号和差频信号随时间变化关系曲线。

发射信号频率可表示为

图示

式中,n=1,2,…。

接收信号频率可表示为(https://www.daowen.com)

图示

图5-6 锯齿波线性调频信号

(a)调制电压波形;(b)调频信号时域波形;(c)调频信号频谱

图示

图5-7 锯齿波调频信号频率随时间变化曲线

图示

混频器输出的差频信号频率为

图示

当距离R一定时,混频器输出的差频按图5-7所示的高低周期变化,两个差频的关系为

图示

从时频(图5-7)中观测,接收信号的频率与传播时间的关系曲线同发射信号的频率与传播时间的关系曲线变化规律完全相同,由于观测时刻的随机性,同一距离会产生两个差频,两个差频的和为ΔFM

平均频率为

图示

可解出

图示

式(5-57)中τ有两个解,通常TM≫2τ,因此式(5-57)中取得负号,得到

图示

代入距离公式,有

图示

由于实际应用中TM≫2τ,所以由式(5-56)知

图示

因此有

图示