【文章內(nèi)容簡介】 帶寬很窄（約18kHz），有能力避開24GHz附近的常規(guī)非頻率跟蹤式故意干擾。天線波束很窄，旁瓣在－15dB以下。在應(yīng)用中波束通常固定地指向車道上的一個(gè)固定照射區(qū)。因此通過天線接收外界干擾受到頻域和空域的雙重限制。六、結(jié)構(gòu)級可靠性設(shè)計(jì)1．電路－結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)方法 一體化設(shè)計(jì)對微波收發(fā)前端特別重要，其基本思路是：在保證微波收發(fā)系統(tǒng)性能的前提下，使用加工量最少和最緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。常用的措施包括：l 對微帶電路必須有良好的屏蔽結(jié)構(gòu)；l 在保證微波電路單元和單元之間對電長度和匹配需求的前提下，盡量縮短之間的距離；l 對微帶電路強(qiáng)加空間的結(jié)構(gòu)限制，保證正常傳輸?shù)那疤嵯?，提高各個(gè)電路端口之間的隔離度，以及避免出現(xiàn)寄生傳輸和振蕩模式；l 盡可能將各個(gè)微波功能單元進(jìn)行一體化、平面化設(shè)計(jì)，盡量避免或減少微波功能單元之間額外的互連需求和同軸－波導(dǎo)－微帶轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)； 按照以上原則我們將微波收發(fā)前端設(shè)計(jì)成以下形式：使用一個(gè)天線底板，一面貼天線，背面貼微波收發(fā)電路，它們之間使用一個(gè)同軸結(jié)構(gòu)直接互連。微波收發(fā)電路設(shè)計(jì)得很緊湊，該電路使用一個(gè)屏蔽蓋扣蓋起來。雷達(dá)的其他電路可以安排在收發(fā)電路周圍，也可重疊安裝。2. 結(jié)構(gòu)可靠性的常規(guī)設(shè)計(jì) 包括：殼體的剛性、密封性、易安裝性、和環(huán)境適應(yīng)性（溫度、濕度、抗風(fēng)、抗鹽霧、抗振動(dòng)能力）；結(jié)構(gòu)的力學(xué)合理性。幾個(gè)主要措施包括l 使用了力學(xué)強(qiáng)度高、電氣性能好的工程塑料制作雷達(dá)的前罩；l 使用了硬質(zhì)鋁合金雷達(dá)后蓋或鋼質(zhì)殼體；l 對后蓋或殼體的電氣和機(jī)械外連采用密封型設(shè)計(jì)；l 前罩與殼體或后蓋之間使用了密封槽和密封圈的連接設(shè)計(jì)；l 在殼體或后蓋上設(shè)計(jì)了緊湊、靈活、并方便的對外安裝結(jié)構(gòu)；l 對需要緊固的互連結(jié)構(gòu)，使用了消應(yīng)力設(shè)計(jì)，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生疲勞變形。 3. 抗聲學(xué)振動(dòng)設(shè)計(jì) 抗聲學(xué)振動(dòng)對測速雷達(dá)有特殊意義。測速雷達(dá)基于多普勒原理工作。，公路車輛的高速移動(dòng)造成的多普勒頻率限定在0～18kHz范圍內(nèi)。當(dāng)雷達(dá)被安裝到公路旁、公路上方、或警車上時(shí)，外界強(qiáng)烈的聲學(xué)振動(dòng)和機(jī)械振動(dòng)會(huì)引起雷達(dá)殼體的振動(dòng)，并進(jìn)一步引起雷達(dá)天線結(jié)構(gòu)和防護(hù)罩的振動(dòng)，造成發(fā)射和接收微波信號的寄生調(diào)制。聲學(xué)和機(jī)械振動(dòng)頻率大致在0～5kHz范圍內(nèi)，落在有效多普勒頻率范圍內(nèi)。如果不加以抑制，寄生調(diào)制造成的假信號會(huì)造成錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)輸出。在本雷達(dá)使用了抑制聲學(xué)振動(dòng)的設(shè)計(jì)。主要措施是：保證微波電路密封結(jié)構(gòu)的剛性，使密封結(jié)構(gòu)的機(jī)械諧振頻率遠(yuǎn)離雷達(dá)使用環(huán)境下可能出現(xiàn)的強(qiáng)聲學(xué)振動(dòng)頻率；在雷達(dá)本體和殼體之間使用高阻尼機(jī)械互連設(shè)計(jì)，一方面加大了殼體對外產(chǎn)生機(jī)械諧振的阻尼，同時(shí)大大抑制了雷達(dá)本體的機(jī)械諧振。4. 結(jié)構(gòu)與電磁兼容技術(shù)的適應(yīng)性 由于使用了一體化設(shè)計(jì)考慮，本雷達(dá)結(jié)構(gòu)與電磁兼容性設(shè)計(jì)達(dá)到了良好適應(yīng)。七、綜合級可靠性設(shè)計(jì)1. 熱設(shè)計(jì) 本雷達(dá)無大功耗元器件，熱設(shè)計(jì)考慮得到大大簡化。主要考慮包括 微波發(fā)射源有一定散熱需求。對此按照器件使用說明書推薦的方法進(jìn)行了良好的貼地處理。同時(shí)，發(fā)射源、蓋板與天線板有良好的熱接觸，提供了很大的散熱結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)高于器件的散熱需求。 由于采用了降額設(shè)計(jì)，所有器件的散熱都有充分的安全余量，同時(shí)所有器件都能承受規(guī)定的環(huán)境穩(wěn)定變化。2. 環(huán)保型設(shè)計(jì)考慮 本雷達(dá)所用元器件原則上采用無鉛焊器件，電路板采用無鉛焊接，遵從國際相關(guān)的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。3. 包裝、運(yùn)輸設(shè)計(jì)考慮 為雷達(dá)產(chǎn)品設(shè)計(jì)了專門的包裝盒，使用了內(nèi)部厚紙板框架和厚泡沫減震材料，保證雷達(dá)產(chǎn)品能夠承受運(yùn)輸過程。八、可靠性預(yù)檢驗(yàn) 雷達(dá)產(chǎn)品必須通過嚴(yán)格的可靠性檢驗(yàn)才能進(jìn)入市場。常規(guī)的可靠性檢驗(yàn)設(shè)備規(guī)模龐大，造價(jià)高昂。中小型電子制造業(yè)，包括大多數(shù)民營企業(yè)，不可能在發(fā)展初期有能力構(gòu)建符合國家資質(zhì)要求的可靠性檢驗(yàn)系統(tǒng)。合理的做法是，本企業(yè)構(gòu)建一套初級的予檢驗(yàn)系統(tǒng)，目的是把握本企業(yè)產(chǎn)品可靠性的基本情況。產(chǎn)品必須先完全通過本企業(yè)的預(yù)檢驗(yàn)，再到有可靠性檢驗(yàn)資質(zhì)的部門進(jìn)行認(rèn)證檢驗(yàn)。 本企業(yè)的可靠性預(yù)檢驗(yàn)包括如下項(xiàng)目：1. 高溫工作檢驗(yàn)將成品雷達(dá)置于烘箱中啟動(dòng)工作，通過烘箱的玻璃窗在外部用微波接收天線和頻譜分析儀測量雷達(dá)的發(fā)射頻率和功率。讓烘箱的溫度上升到＋700C并保持溫度。在此條件下，雷達(dá)持續(xù)工作2小時(shí)，測量雷達(dá)的發(fā)射頻率和功率的變化應(yīng)滿足限定指標(biāo)。2. 低溫工作檢驗(yàn)將成品雷達(dá)置于冷凍箱中啟動(dòng)工作，通過冷凍箱的玻璃窗在外部用微波接收天線和頻譜分析儀測量雷達(dá)的發(fā)射頻率和功率。讓冷凍箱的溫度下降到－200C并保持溫度。在此條件下，雷達(dá)持續(xù)工作2小時(shí)，測量雷達(dá)的發(fā)射頻率和功率的變化應(yīng)滿足限定指標(biāo)。3. 雨水侵蝕檢驗(yàn) 用自來水代替雨水，噴灑雷達(dá)30分鐘后，加電工作應(yīng)正常。然后開蓋檢查，雷達(dá)內(nèi)部應(yīng)無水浸入的現(xiàn)象。4. 跌落試驗(yàn) 將試驗(yàn)樣品雷達(dá)（每組3只）。跌落后，雷達(dá)殼體可出現(xiàn)小的撞擊傷痕，但應(yīng)無破裂，并加電工作正常。5. 靜電放電試驗(yàn) 用靜電放電發(fā)生器對雷達(dá)進(jìn)行靜電沖擊。放電電壓置于5000伏或更高，儲能電容150pF，放電電阻330Ω。對雷達(dá)殼體包括外接頭附近進(jìn)行靜電放電沖擊。在重復(fù)多次靜電沖擊后，雷達(dá)加電測試應(yīng)工作正常。6. 持續(xù)加電工作試驗(yàn) 將雷達(dá)成批量地置于加電測試工作臺上，加電進(jìn)入工作，持續(xù)時(shí)間72小時(shí)。完成后，檢查雷達(dá)是否仍然處于正常工作狀態(tài)。7. 現(xiàn)場測試 將雷達(dá)置于公路旁、過街天橋上等現(xiàn)場條件下，對車輛進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用測試，包括數(shù)據(jù)采集。在典型應(yīng)用環(huán)境下，針對幾種典型目標(biāo)所采集的數(shù)據(jù)應(yīng)表明雷達(dá)的工作是否正常和是否達(dá)到技術(shù)要求。8. 對雷達(dá)平均無故障工作時(shí)間（MTBF）的估計(jì) 通過持續(xù)加電工作實(shí)驗(yàn)的積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以容易地估計(jì)在室內(nèi)環(huán)境下雷達(dá)工作的平均無故障工作時(shí)間。這個(gè)數(shù)據(jù)常常只有參考意義。更可信的平均無故障工作時(shí)間估計(jì)可以通過試用產(chǎn)品的用戶來獲得。一個(gè)實(shí)例如下：太原市交通管理系統(tǒng)中，從2008年9月下旬起使用本企業(yè)定型的測速雷達(dá)61只，至今已歷時(shí)8個(gè)多月，經(jīng)歷了戶外酷暑、寒冬、雨霧等環(huán)境過程，出現(xiàn)故障報(bào)告共4次（二例接口故障，二例接收靈敏度下降）。利用這些數(shù)據(jù)，按行業(yè)通用的方法估計(jì)出雷達(dá)戶外工作條件下的平均無故障工作時(shí)間約為90000小時(shí)，高于國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的12000小時(shí)。第五章 雷達(dá)測速儀的原理一、雷達(dá)測速儀的原理　　雷達(dá)為利用無線電回波以探測目標(biāo)方向和距離的一種裝置。雷達(dá)為英文Radar一字之譯音，該字系由Radio Detection And Ranging一語中諸字前綴縮寫而成，為無線電探向與測距之意。全世界開始熟悉雷達(dá)是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中，七百架載有雷達(dá)的英國戰(zhàn)斗機(jī)，擊敗兩千架來襲的德國轟炸機(jī)，因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后，雷達(dá)開始有許多和平用途。在天氣預(yù)測方面，它能用來偵測暴風(fēng)雨；在飛機(jī)輪船航行安全方面，它可幫助領(lǐng)港人員及機(jī)場航管人員更有效地完成他們的任務(wù)。 　　雷達(dá)工作原理與聲波之反射情形極類似，差別只在于其所使用之波為一頻率極高之無線電波，而非聲波。雷達(dá)之發(fā)射機(jī)相當(dāng)于喊叫聲之聲帶，發(fā)出類似喊叫聲之電脈沖（Pulse），雷達(dá)之指向天線猶如喊話筒，使電脈沖之能量，能集中某一方向發(fā)射。接收機(jī)之作用則與人耳相仿，用以接收雷達(dá)發(fā)射機(jī)所發(fā)出電脈沖之回波。 二、測速雷達(dá)主要系利用都卜勒效應(yīng)（Doppler Effect）原理　　測速雷達(dá)主要系利用都卜勒效應(yīng)（Doppler Effect）原理：當(dāng)目標(biāo)向雷達(dá)天線靠近時(shí)，反射信號頻率將高于發(fā)射機(jī)頻率；反之，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離天線而去時(shí)，反射信號頻率將低于發(fā)射機(jī)率。如此即可借由頻率的改變數(shù)值，計(jì)算出目標(biāo)與雷達(dá)的相對速度。 　　雷射的英文為Laser，這個(gè)字是由Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的第一個(gè)字母縮寫而成，意思是指，經(jīng)由激發(fā)放射來達(dá)到光的放大作用。雷射所激發(fā)出來的光，其光子大小與運(yùn)動(dòng)方向皆相同，因此每個(gè)波束的頻率都相等，再加上它們一束束緊密地排列著，彼此間分毫不差地互相平行，使整個(gè)光束發(fā)射至極遠(yuǎn)處也不會(huì)散開來。在一九六二年的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，從地球發(fā)射的雷射光在經(jīng)過近四十萬公里的太空之旅后，只在月球表面上投射出一片約三公里直徑大小的圓而已！此特性使得雷射在焊接、切割、雕刻、穿洞等加工與醫(yī)學(xué)（眼科、牙科、腫瘤）之應(yīng)用更為廣泛。 三、測速雷射種類　　測速雷射種類于固態(tài)雷射中的半導(dǎo)體雷射。雷射測速設(shè)備采用紅外線半導(dǎo)體雷射二極管。雷射二極管有幾個(gè)特點(diǎn)使它極適合用來量測速度： 　　1. 雷射二極管自微小范圍中發(fā)射出極窄的光束，此一狹窄光束才能精確地瞄準(zhǔn)目標(biāo)。 　　2. 雷射二極管以小于十億分之一秒的瞬間切換開關(guān)，大大提高精確度。 　　3. 雷射二極管發(fā)射率很窄，其偵測器極易接收到精確的波長；因此在日間有強(qiáng)烈陽光時(shí)，仍能正常操作。 　　4. 雷射二極管只發(fā)射電磁光譜中的紅外線部分；而紅外線系眼睛看不見的，不會(huì)影響駕駛?cè)说淖⒁饬Α?　　雷射測速槍以量測紅外線光波傳送時(shí)間來決定速度。由于光速是固定，激光脈沖傳送到目標(biāo)再折返的時(shí)間會(huì)與距離成正比。以固定間隔發(fā)射兩個(gè)脈沖，即可測得兩個(gè)距離；將此二距離之差除以發(fā)射時(shí)間間隔即可得到目標(biāo)的速度。理論上，發(fā)射兩次脈沖即可量測速度；實(shí)務(wù)上，為避免錯(cuò)誤，一般雷射測速器（槍）在瞬間發(fā)射高達(dá)七組的脈沖波，自以最小平方法求其平均值，去計(jì)算目標(biāo)速度。第六章 雷達(dá)原理雷達(dá)就是靠發(fā)電磁波，通過接受物體反射的回波，探測目標(biāo)定位的裝置。發(fā)射一穿特定波形的信號。計(jì)算每個(gè)波形發(fā)射返回的時(shí)間差。用已知光速，乘以時(shí)間除以二就是目標(biāo)的距離、老式的雷達(dá)有兩套掃描發(fā)射接收天線。一個(gè)水平旋轉(zhuǎn)，用以確定方向，一個(gè)上下磕頭，確定海拔高度。方向準(zhǔn)確回波最強(qiáng)。再老一點(diǎn)的雷達(dá)，連計(jì)算機(jī)都沒有。將發(fā)生波形。與反射回波波形，投在屏幕上，看兩者波形相位角大小。利用事先確定的常數(shù)標(biāo)尺估算距離。也就是二戰(zhàn)計(jì)算機(jī)發(fā)明以前的雷達(dá)。我們常常看見戰(zhàn)斗影片中有雷達(dá)有一個(gè)屏幕，由兩個(gè)波浪曲線組成，就是這個(gè)。而原型掃描屏幕，是信號經(jīng)過再處理生成的屏幕。 計(jì)算機(jī)發(fā)明以后，這種雷達(dá)已經(jīng)淘汰，或改做氣象雷達(dá)了。第二代雷達(dá)自然是配備了計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠精確確定目標(biāo)了，雖然可以探測到多個(gè)目標(biāo)，但是只能跟蹤一個(gè)目標(biāo)。當(dāng)前世界上主流采用的是第三代雷達(dá)。記相控陣?yán)走_(dá)，與傳統(tǒng)雷達(dá)原理是一樣好的，但它的天線非常多像矩陣一樣。如同昆蟲的復(fù)眼，每個(gè)天線，只負(fù)責(zé)掃描一小片區(qū)域。接收機(jī)也是如此，個(gè)單元聯(lián)合作戰(zhàn)。通過計(jì)算機(jī)分析每個(gè)單元的信號特征，可精確定位鎖定多個(gè)目標(biāo)進(jìn)行追蹤（攔截導(dǎo)彈）。不需要像傳統(tǒng)雷達(dá)一樣時(shí)時(shí)刻刻都都要轉(zhuǎn)動(dòng)。而且抗干擾能力強(qiáng)，能夠通過雷達(dá)特征，一定程度上區(qū)分?jǐn)澄摇? 相控陣?yán)走_(dá)也不是技術(shù)頂點(diǎn)，新型的成像雷達(dá)，能夠?qū)⒗走_(dá)波聚焦投影在特殊的底片上成像。他的抗干擾能力更強(qiáng)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的雷達(dá)干擾是在雷達(dá)接收天線，只能能表示信號強(qiáng)弱的一維基礎(chǔ)上進(jìn)行的。而成像以后是平面或立體的圖像，就像我們的眼睛一樣很難被欺騙了。還有激光雷達(dá)等等?？茖W(xué)技術(shù)永無止境雷達(dá)(radar)原是“無線電探測與定位”的英文縮寫。雷達(dá)的基本任務(wù)是探測感興趣的目標(biāo)，測定有關(guān)目標(biāo)的距離、方問、速度等狀態(tài)參數(shù)。雷達(dá)主要由天線、發(fā)射機(jī)、接收機(jī)（包括信號處理機(jī)）和顯示器等部分組成。 雷達(dá)發(fā)射機(jī)產(chǎn)生足夠的電磁能量，經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給天線。天線將這些電磁能量輻射至大氣中，集中在某一個(gè)很窄的方向上形成波束，向前傳播。電磁波遇到波束內(nèi)的目標(biāo)后，將沿著各個(gè)方向產(chǎn)生反射，其中的一部分電磁能量反射回雷達(dá)的方向，被雷達(dá)天線獲取。天線獲取的能量經(jīng)過收發(fā)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到接收機(jī)，形成雷達(dá)的回波信號。由于在傳播過程中電磁波會(huì)隨著傳播距離而衰減，雷達(dá)回波信號非常微弱，幾乎被噪聲所淹沒。接收機(jī)放大微弱的回波信號，經(jīng)過信號處理機(jī)處理，提取出包含在回波中的信息，送到顯示器，顯示出目標(biāo)的距離、方向、速度等。 為了測定目標(biāo)的距離，雷達(dá)準(zhǔn)確測量從電磁波發(fā)射時(shí)刻到接收到回波時(shí)刻的延遲時(shí)間，這個(gè)延遲時(shí)間是電磁波從發(fā)射機(jī)到目標(biāo)，再由目標(biāo)返回雷達(dá)接收機(jī)的傳播時(shí)間。根據(jù)電磁波的傳播速度，可以確定目標(biāo)的距離為：S=CT/2 其中S：目標(biāo)距離 T：電磁波從雷達(dá)到目標(biāo)的往返傳播時(shí)間 C：光速第七章 雷達(dá)測速一、概述　　在交通工程上，速度是計(jì)量與評估道路績效和交通狀況的基本重要數(shù)據(jù)之一。速度數(shù)據(jù)的搜集方法有許多種，包括人工測量固定距離行駛時(shí)間、壓力皮管法、線圈法、影像處理法、雷達(dá)測速法與激光測速法等。其中后兩者屬于攜帶容易而且精確度高的方法，因此廣受采用。 　　超速行車在交通違規(guī)中占有極大比例，此一現(xiàn)象可從高速公路過去四年間違規(guī)告發(fā)項(xiàng)目中，超速案件比例均在三分之二左右看出端倪，而超速行車一直被認(rèn)為是肇事之重要因素之一；因此從交通執(zhí)法觀點(diǎn)而言，取締超速系比較具體的維護(hù)交通安全之手段。國內(nèi)取締違規(guī)超速一向以雷達(dá)測速槍當(dāng)工具，徑行舉發(fā)案件則輔以照相設(shè)備；只是近年來，雷達(dá)偵測器盛行，價(jià)格普及化之后，即使法規(guī)明令禁止使用，一般民眾仍趨之若騖，因?yàn)槠鋬r(jià)格只需逃避一至兩次取締的機(jī)會(huì)即可完全回收成本。以交通工程觀點(diǎn)來看，駕駛?cè)巳粞b有雷達(dá)偵測器，則路邊定點(diǎn)所測得的車速即會(huì)因駕駛?cè)烁兄軠y速，誤以為警察人員執(zhí)行取締而有普遍減速現(xiàn)象；除造成數(shù)據(jù)失真外，并因而有引起事故之可能。 二、基本原理　　雷達(dá)為利用無線電回波以探測目標(biāo)方向和距離的一種裝置。雷達(dá)為英文Radar一字之譯音，該字系由Radio Detection And Ranging一語中諸字前綴縮寫而成，為無線電探向與測距之意。全世界開始熟悉雷達(dá)是在1940年的不列顛空戰(zhàn)中，七百架載有雷達(dá)的英國戰(zhàn)斗機(jī)，擊敗兩千架來襲的德國轟炸機(jī)，因而改寫了歷史。二次大戰(zhàn)后，雷達(dá)開始有許多和平用途。在天氣預(yù)測方面，它能用來偵測暴風(fēng)雨；在飛機(jī)輪