微波雷达物位测量技术研究
摘 要 在工业生产的过程中，高精度雷达物位计发挥着非常重要的作用。随着'十三五“规划及工业4.0的到来，我国物位仪器仪表行业的需求量在不断攀升，传统的压力式物位计、超声波液位计、导波式液位计以及激光测距仪存在测量精度或应用范围的局限性，难以满足工业测量的实际需求。
关键词 微波雷达；物位测量；技术
1 雷达物位测量原理
雷达物位（距离）测量方法按发射信号的形式可分为脉冲雷达（PR）和调频连续波雷达（FMCW）。脉冲雷达是采用间歇的方式发射微波脉冲信号，通过测量收发脉冲之间的时间差来计算喇叭天线与物料面的距离；调频连续波雷达是发射频率连续变化的雷达信号，通过测量同一时刻发射信号与接收信号混频后，产生的频率差来计算天线与物料面的距离。调频连续波雷达与脉冲雷达相比有很多优点，信号能量分布均匀、抗干扰能力较强，能够获取目标特征信息更多，因此本文采用FMCW测量方式。
调频连续波雷达早期主要用于雷达高度表应用系统，随着FMCW雷达技术日益成熟，应用范围越来越广泛，主要包括汽车自动驾驶、雷达成像系统。典型的FMCW雷达测量系统主要由调制信号产生电路、压控振荡器VCO、雷达天线、混频器及信号处理等几部分组成，其测量原理框图如图1所示[1]。
2 雷达差拍信号处理方法分析
2.1 扫频信号回扫干扰处理方法
（1）回扫干扰信号分析
本系统采用锯齿波信号作为调制电压信号，锯齿波电压范围1.5V～2.8v，VCO输出扫频频率范围为24.0GHz～24.4GHz。理想情况下，当调制电压从最大值降压到最小值开始下一个周期的调制控制时，其VCO的输出频率也应该是从最大频率点瞬间跳变到最低频率点，但在实际工作过程中由于硬件电路的延时，调制信号及扫频信号都会存在跳变延时。因此，把扫频频率从最高点跳变到最低点的这段时间称为频率回扫阶段。
由于雷达发射信号和接收信号都会存在频率回扫阶段，经过混频器混频的差拍信号存在明显的回扫干扰区域，该区域时间为发射信号回扫阶段和延时时间的总和。假设频率回扫总时间为m，并且，根据第二章差拍信号模型分析，发射信号频率回扫数学模型可以表示为：
（2）同步信号去回扫方法设计
STM32F4控制器带有常用的ADC，DAC和数个通用定时器等，充分利用定时器级联的方法实现DAC及ADC的同步。本课题设计定时器TIM2单独触发DAC工作，DAC循环读取ROM数据产生固定频率的锯齿波调制信号，因此可以通过配置定时器...
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