微波雷達

微波是波長很短的無線電波，微波的方向性很好，速度等於光速。微波遇到車輛立即被反射回來，再被雷達測速計接收。這樣一來一回，不過幾十萬分之一秒的時間，數碼管上就會顯示出所測車輛的車速。雷達或微波乃是類似廣播傳送器所發出的電波，只不過頻率較高出許多。當人物或物體在微波的感應範圍內移動時，便會啟動感應器。

簡介

微波雷達是雷達是一種神奇的電學器具，它由電

微波雷達

磁波往返時間，測得阻波物的距離。假如你問雷達是誰發明的？在芬克的雷達機械中說，“雷達的發明，不能專歸於某一位科學家，乃是許多無線電學工程師努力研究，加以調準而成。”在戰時，美國麻省理工學院由五百位科學家和工程師致力於雷達的研究。希奇得很，在自然界中，你找得到神為某種動物所豫備的雷達。在一九四七年一月號的英國奮勉雜誌上，科學家B.Vesey-Fitzgerald發表了一篇很有趣的文本，給我們解釋蝙蝠在黑暗中如何指導自己飛行，不論如何黑暗，如何狹窄的地方，絕不碰壁，這是什麼原因？它怎樣知道前面有無障礙呢？關於這事有兩位美國生物學家格利芬和迦朗包在一九四○年已經證明，蝙蝠能夠避免碰撞，是藉一種天然雷達，不過是聲波代替電磁波，在原理方面完全相仿。從蝙蝠口中發出一種頻率極高的聲波，超過人類聽覺範圍以外，二位科學家藉著一種特製的電力設備，在蝙蝠飛行時，將它所發的高頻率聲波記錄出來。這種聲波碰到牆上，必然折回，它的耳膜就能分辨障礙物的距離遠近，而向適宜方向飛去。蝙蝠傳輸聲波也像雷達一樣，都是相距極短的時間而且極有規則，並且每隻蝙蝠，有其固有的頻率，這樣蝙蝠可分清自己的聲音，不至發生擾亂。因這緣故，蝙蝠飛行之時，常是張口，假如你將它口緊閉，它便失去指揮作用，假如堵上它的耳朵，便要撞到牆上，無法飛行。這個有趣的實驗，道破了它的秘密。微波是波長很短的無線電波，微波的方向性很好，速度等於光速。微波遇到車輛立即被反射回來，再被雷達測速計接收。這樣一來一回，不過幾十萬分之一秒的時間，數碼管上就會顯示出所測車輛的車速。

它所依據的原理依然是“都卜勒效應”。雷達測速計發出一個頻率為10000兆赫的脈衝微波，如果微波射在靜止不動的車輛上，被反射回來，它的反射波頻率不會改變，仍然是10000兆赫。反之，如果車輛在行駛，而且速度很快，那么，根據多卜勒效應，反射波頻率與發射波的頻率就不相同。通過對這種微波頻率微細變化的精確測定，求出頻率的差異，通過電腦就可以換算出汽車的速度了。當然，這一切都是自動進行的。雷達測速計的測速範圍大約在每小時24公里到255公里之間，測速範圍比較大，精確度也相當高，車速在每小時100公里時，誤差不會超過1公里/小時。測速雷達朝向公路，可以測量車速，如果指向天空，就可以測雲層的高度，測雲層的速度。當然，要測幾十公里外，甚至上百公里外的飛機，也是這個原理，只不過要向它掃描的空間連續發射微波束，這些微波束遇到飛機再反射回來，已經極其微弱了，要想把它接收到，分辨清並計算出來，就很困難了，這就需要一個龐大的靈敏的雷達。微波信號源採用全固態器件，合金捛腔體喇叭形天線收發，混頻管接收經反射後的微波信號與發射波信號混頻。被測物體移動時，由於直達波和反射波混合的結果在接收檢波器上混頻出差拍信號，該差拍信號的頻率和移動物體速度成線性關係。速度越快，差拍頻率越高，速度越慢，差拍信號頻率越低。被測物體與微波腔體振盪器不移動時，輸出的頻率為零。探頭對目標距離近信號輸出幅度大,探頭對目標距離遠信號輸出幅度小.利用信號幅度特性可得到距離信息。

微波測距原理

本雷達測距感測器是依據調頻連續波原理（FMCWFrequencyModulatedContinuousWave）為基礎的雷達物位計，它區別於脈衝式雷達，並因其探測近距離優越的性能而廣泛套用於汽車防撞及工業物位領域。物位測量精度不受介質介電常數、濃度（密度）、壓力和溫度的影響物位測量精度不受霧，泡沫、粉塵、蒸汽以及容器形狀影響。
雷達使用線性調頻高頻信號，發射頻率隨一定時間間隔的線性（頻率），頻率範圍為10.5G,波長約為3cm。由於發射頻率是隨著信號調製的時間變化的，接收混頻後輸出與反射物體距離成比例的低頻回波信號。頻率是由當前發射頻率與接收的反射頻率的混頻獲取的。跟據不同的分辯率調製不同的FM信號
1.雷達信號經天線發射，遇到被測界面反射，經過時間t後，被天線及接收器接收。
2.當前發射波與被測界面反射波的差值被Hz為單位進行精確計算，頻率的差值是與天線到被測界面的距離成正比的，距離越大差值越大，反之亦然。
3.數位訊號處理過程中，時間信號通過“快速FFT變換”轉換成頻譜，形成距離計算的基礎，進而通過計算出物位距離/高度。

套用

微波雷達在道路交通安全領域的套用主要涉及雷達測速儀和汽車雷達防撞系統兩個方面。

雷達測速儀

微波雷達

雷達測速是各種用於高速公路的測速技術中綜合性能最好的。然而，在目前國內市場上，銷售、使用的雷達測速儀基本上都是來自美國、俄羅斯等歐美國家的進口產品，其典型產品有:美國Bushnell公司生產的VELocITY手持式雷達測速儀，該雷達測速儀的作用距離大約在0一3%m(1300ft)，測量的量程(汽車)為1‘32，不支持動態測量;俄羅斯simicon公司的“火花”手持式雷達測速儀，其可探測300一800m內的運動車輛且測速範圍在20一250km小之間。此外，還有美國斯德克的s3型固定點安裝方式雷達測速儀，俄羅斯奧利維亞的BERKUT型機動車雷達測速儀等。
而國產的雷達測速儀相對較少，主要以CS系列雷達測速儀為主。其性能跟國外的同類產品存在一定的差距，在國內外市場上的競爭力相對較弱。

汽車雷達防撞系統

微波雷達套用於汽車防撞系統始於上世紀60年代，發展至今也取得了很多成果且主要集中在歐、美、日等已開發國家，美國的汽車防撞雷達技術相對日本、歐洲諸國來說，起步較晚。但其技術卻處於領先水平。其中最具代表性的是Ford跟Eaton公司聯合研發的Vorad汽車雷達防撞系統。該系統可對lo7m(350ft)左右的20個目標進行探測，出現危險時可發出聲光報警，且可以與汽車制動機制相連實現自動剎車，是現今商業上最為成功的汽車雷達防撞系統。
德國Benz公司於1997年研製出一種被稱為“速度一距離控制系統’，的雷達防撞系統，其探測距離達到150m，可實現對30個目標的同時跟蹤，且發射功率只有30mw，Benz公司也因此獲得了當年的德國工業革新獎。此外，德國的sense公司還研製出探測距離為6m(20ft)的倒車雷達系統(現有的倒車雷達多採用超音波技術)。
日本的汽車產業比較發達，在這方面的研究也比較早，可以說日本的五大汽車公司都有在做相關的研究工作.其中比較典型的產品是Mitsubishi和Hitachi合作開發的毫米波防撞系統，其探測距離在120m左右。
在國內，該項技術還處在起步階段，很多相關技術尚未成熟且處在研究當中。由於該技術具有廣泛的研究價值和套用前景，國內多家高校、企業、研究所都投身該項技術的研究當中。而本文所作的研究工作也是對該領域的一個積極探索。