引言

調頻連續波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）測距技術通過連續線性或正弦等波形調制微波信號頻率，利用微波在被測距離傳播的時延獲得差頻信號，測量差頻頻率即可推算出對應距離[1-4]。調頻連續波信號波形復雜、功率低、帶寬寬；對目標特性的適應能力很強,具有良好的距離/速度分辨力和測量精度，還具有良好的抗干擾能力和低截獲性能[5-6]；具備非接觸、范圍大、自動化程度高等優點。因此其在國防和民用領域均有廣闊的應用前景[7]，比如汽車防撞、自適應巡航控制以及交通監管、測距定高等方面。

調頻連續波測距原理框圖如圖1所示，幅度隨時間周期變化的波形調制壓控振蕩器（Volltage Controlled Osillator,VCO）產生頻率按調制信號周期規律變化的射頻信號，通過耦合器后一部分射頻信號能量由發射天線輻射出去；空間電磁波信號遇到目標反射形成回波信號，再傳輸到探測器后由天線接收，輸入到混頻器作為射頻信號，混頻器的本振為VCO即時輸出的耦合分量信號，混頻器輸出為中頻信號（差頻）。回波與即時發射信號產生于不同時間，存在頻率差（即差頻頻率），頻差和微波在空間的傳輸時間存在由調制信號確定的函數關系，再根據其頻率信息來確定微波傳輸時間。微波在空間傳輸速度為光速，乘以傳輸時間再除以2（微波傳輸折返為雙程）即可得到目標與探測器的距離[8-9]。調制信號可以是任意形式的，工程中常用的有易于產生的正弦波、對稱三角波和鋸齒波[10]。

圖1　FMCW測距原理框圖

傳統上信號分析常從頻域和時域兩個方面分別進行，而調頻連續波測距信號的瞬時頻率參量是隨時間規律性周期變化的[11-12]，時域和頻域緊密糾纏，使得對其進行單獨的時域或頻域分析都有所局限，分析結論也不準確。從各種調制波形下的調頻連續波測距差頻信號相位隨時間變化的角度分析，得到了靜態工況下差頻信號為周期信號的結論，進而分析了動態工況下FMCW信號的特點。

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作者信息：

李光

（中國西南電子技術研究所，四川 成都 610036）