引言

调频连续波（Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW）测距技术通过连续线性或正弦等波形调制微波信号频率，利用微波在被测距离传播的时延获得差频信号，测量差频频率即可推算出对应距离[1-4]。调频连续波信号波形复杂、功率低、带宽宽；对目标特性的适应能力很强,具有良好的距离/速度分辨力和测量精度，还具有良好的抗干扰能力和低截获性能[5-6]；具备非接触、范围大、自动化程度高等优点。因此其在国防和民用领域均有广阔的应用前景[7]，比如汽车防撞、自适应巡航控制以及交通监管、测距定高等方面。

调频连续波测距原理框图如图1所示，幅度随时间周期变化的波形调制压控振荡器（Volltage Controlled Osillator,VCO）产生频率按调制信号周期规律变化的射频信号，通过耦合器后一部分射频信号能量由发射天线辐射出去；空间电磁波信号遇到目标反射形成回波信号，再传输到探测器后由天线接收，输入到混频器作为射频信号，混频器的本振为VCO即时输出的耦合分量信号，混频器输出为中频信号（差频）。回波与即时发射信号产生于不同时间，存在频率差（即差频频率），频差和微波在空间的传输时间存在由调制信号确定的函数关系，再根据其频率信息来确定微波传输时间。微波在空间传输速度为光速，乘以传输时间再除以2（微波传输折返为双程）即可得到目标与探测器的距离[8-9]。调制信号可以是任意形式的，工程中常用的有易于产生的正弦波、对称三角波和锯齿波[10]。

图1　FMCW测距原理框图

传统上信号分析常从频域和时域两个方面分别进行，而调频连续波测距信号的瞬时频率参量是随时间规律性周期变化的[11-12]，时域和频域紧密纠缠，使得对其进行单独的时域或频域分析都有所局限，分析结论也不准确。从各种调制波形下的调频连续波测距差频信号相位随时间变化的角度分析，得到了静态工况下差频信号为周期信号的结论，进而分析了动态工况下FMCW信号的特点。

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作者信息：

李光

（中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）