Ka波段连续波多普勒实验探测装置速度显示系统研制(4)
该频移 被称为多普勒频率，它是由于雷达和目标之间的相对运动所引起的， 在雷达与目标相接近时为正值，相远离时为负值，二者之间不存在相对运动，或接近速度为零时， 亦为零。于是，由（1.3）可将回波信号表示为
（2.7）
通过上述分析可知，雷达发射连续波信号时，由于相对运动，使目标产生的多普勒效应就表现在回波信号的频率相对于发射信号变化了一个多普勒频率 ，其数值大小与目标间的接近速度 成正比，与发射源工作波长成反比。
2.3 速度测量
连续波多普勒无线电近感测速系统（以下简称测速系统）的组成主要由天线、收发装置（主要包括连续波振荡源和相干检波器（或混频器））、多普勒放大器、测频电路、显示电路等组成。其收发装置主要有自差式和外差式体制，如图2.1所示为外差式测速系统基本框图以及获取多普勒频率的差拍矢量图和各主要点的频谱图。
由发射源（连续波振荡源）产生的等幅连续波高频振荡信号 后，其中绝大部分能量从发射天线辐射到空间，很少一部分能量（漏功率）耦合到接收机（相干检波器）输入端作为基准信号。当目标与测速系统有相对运动时，发射信号与回波信号经过相干检波器得到输出信号，其中含有 ， ， 频率成份，由多普勒放大器选出 频率信号，通过测频、显示等电路，从而获得与目标的接近速度信息 。
图2.1 外差式测速系统基本框图以及获取多普勒频率的差拍矢量图和各主要点的频谱图
2.4 系统总体框图
如图2.2所示为测速显示系统的整体框图。
图2.2 测速系统原理框图
由图2.2可知，系统由接收天线采集到信号，通过混频部分提取出多普勒信号，将多普勒信号送入整形放大电路。整形过的信号进入单片机电路，利用单片机对信号进行计数，速度换算以及最终的显示等功能的实现。
2.5 方案选择与论证
2.5.1 总体方案
根据任务书要求，本设计应用雷达测速原理，利用已经给定的Ka波段收发前端以及放大电路，对实验室内人在装置前手来回挥动进行测速。针对多普勒频率的处理方法，提出了两种方案，并从中确定合理的方案。
方案一：采用数字逻辑器件实现对多普勒频率的测量。将收发前端接收到的小信号输入信号预处理电路，进行滤波、放大、整形，使其转换为脉冲信号，应用双同步十进制计数器进行计数，其输出的信号经换算电路、译码器变换后，利用八段LED显示管进行显示。
方案二：采用单片机技术实现对多普勒频率的测量。单片机内部含有稳定度较高的标准频率源、定时、计数器等硬件，同方案一一样，将收发前端接收到的信号经过信号预处理电路转换为脉冲方波信号，进入单片机电路，采用单片机对信号进行计数，完成计数的逻辑控制、数据存储运算等，准确、快速地显示速度。
比较上述两种方案，方案一中采用数字逻辑器件能基本满足设计要求，但分块电路多，体积较大，测速精度低，时间慢，还需自行设计预置闸门时间发生电路，不利于调试、调整和电路升级。
方案二中采用的单片机多用于控制和数据采集，编程开发简单、价格低廉，抗干扰性好，运行速度高，且有内置的计数器，定时器，AD转换功能。根据设计要求，采用单片机实现数据处理、显示等功能，实时性和测量精度可以保证，硬件电路调试方便，控制功能相强，且成本低，具有较好的经济性。
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