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饲料仓LFMCW雷达料位计的设计与实现

作　者: 王建林
导　师: 李浩
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: LFMCW雷达料位测量差频信号单片机
分类号: TN958.94
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 109次
引　用: 1次
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内容摘要

饲料生产厂的饲料仓,在生产时需要对其料位进行测量,便于及时补充原料。但是在生产中由于各种原料混合时将产生大量的粉尘,并伴随产生大量的热量,这给饲料仓的料位测量带来一定困难。测距是雷达的基本功能,高精度测距,特别是近程高精度测距是雷达的重要民用领域。用线性调频连续波(LFMCW)雷达来测量仓位就是雷达的典型应用之一。近年来受到广泛关注,其理论、关键技术和应用得到迅速发展。本文首先介绍了LFMCW雷达技术的优点和当前在各个领域的应用情况,分析了线性调频雷达系统构成。引入经典雷达测距方程,从原理上研究采用不同类型的调制信号去调制雷达发射波的效果和用途。主要研究了提高线性调频连续波雷达精度的模糊算法。文章重点研究了雷达料位仪各部分的硬件部分的实现,分析雷达发射源DDS线性波产生器、射频振荡器、隔离器、环行器、混频器、天线等器件的工作原理,确定硬件性能指标。在电路部分,主要研究了温度补偿电路、滤波网络的设计与实现,分析了料位仪信号处理模块单片机的选型和工作原理与流程。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 课题背景与国内外研究现状  8-9
  1.2 雷达技术与LFMCW的发展情况  9-12
    1.2.1 常见无线测距方式选择  9-10
    1.2.2 LFMCW雷达的主要特性  10-12
  1.3 课题研究设计目标  12-13
  1.4 本课题的主要研究工作  13-14
第2章 LFMCW雷达系统  14-22
  2.1 雷达系统  14-15
  2.2 雷达的工作原理  15-16
  2.3 雷达方程  16-17
  2.4 发射信号和差拍信号分析  17-21
    2.4.1 三角波调制理论  18-19
    2.4.2 正弦波调制的测量理论  19-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章 LFMCW雷达波的测距算法研究  22-31
  3.1 模糊函数  22-23
  3.2 距离模糊与解模糊原理  23
    3.2.1 距离模糊  23
    3.2.2 解模糊原理  23
  3.3 解模糊技术  23-26
    3.3.1 余数定理法  24-25
    3.3.2 快速搜索法  25-26
  3.4 算法仿真结果比较  26-30
    3.4.1 余数定理法仿真  26-28
    3.4.2 快速搜索法仿真  28-30
  3.5 本章小结  30-31
第4章 LFMCW雷达料位计的设计  31-60
  4.1 雷达料位计的组成  31
  4.2 雷达料位计发射部分组成  31-44
    4.2.1 线性调频信号的DDS产生方法  32-34
    4.2.2 温度补偿电路的设计与实现  34-38
    4.2.3 射频震荡电路的设计  38-39
    4.2.4 隔离器的选择与设计  39-41
    4.2.5 环形器的选择与设计  41-43
    4.2.6 天线的结构设计与原理  43-44
  4.3 雷达料位计接收部分的组成  44-48
    4.3.1 混频检波器的设计和性能  44-46
    4.3.2 滤波网络的设计  46-48
  4.4 单片机的选择  48-53
    4.4.1 MCS-51单片机的结构与功能特点  49-52
    4.4.2 单片机的电源设计  52-53
  4.5 饲料料位计的外接电路  53-55
  4.6 料位计的软件设计  55-59
    4.6.1 单片机滤波算法  56-58
    4.6.2 采用算术平均值滤波法的仿真结果  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第5章总结与展望  60-61
  5.1 总结  60
  5.2 展望  60-61
参考文献  61-63
作者在攻读硕士学位期间公开发表的学术论文  63-64
致谢  64

饲料仓LFMCW雷达料位计的设计与实现

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