臺灣博碩士論文加值系統

雷達種類甚多，且多可作距離量測（高度量測），但因環境或任務不同，其結構與設計亦有相當之差異。一般在近距離量測（高度量測），大部份使用頻率調變之連續波雷達(FMCW Radar)，因其準確度高且價格比其他種類雷達甚為低廉。且一般脈波式雷達有近距離盲區之問題，不適合近距離量測。
在現實的環境中，雷達系統的使用經常碰到以下幾個問題：
1. 即時及高解析度的掃頻信號
2. 同型高度計的相互干擾
3. 即時追蹤技巧
4. 多目標偵測
5. 有限的靈敏度Limited sensitivity
6. 有限的精確度Limited accuracy
7. 有效偵測範圍
在此我們使用FFT(Fast Fourier Transformation,快速富利業轉換)技術、CFAR(Constant false Alarm Rate, 固定之錯誤率偵測) 和其他的雷達資料處理技術來克服這些問題。這些技術使得我們的系統擁有以下的特點：
1. 低發射功率。
2. 無近距離之限制。
3. 中頻頻寬低適合數位訊號處理，可達到更高的準確度。
4. 高頻模組結構單純，具有低價之潛力。
5. 體積小。
6. 機構簡單。
目前在市面上的產品多屬於類比式(analog)頻率調變之連續波雷達(FMCW Radar)。由於數位積體電路的高度發展，使得複雜、功能強大之數位訊號處理技術可以應用於雷達高度計，以克服一些類比式雷達所遭遇的傳統問題；而且數位式雷達高度計的可靠度高、穩定性好，比起類比式雷達高度計而言優異甚多。因此在本論文的討論過程中，我們將採數位式雷達高度計的設計。
因此就本論文而言，對於雷達高度計的研究多著重於以下幾點：
1. 即時線性掃頻校正方法的探討
2. 雷達高度計互相干擾之解決
3. 地面高度追蹤技術
4. 多目標分辨能力
5. 偵測距離與靈敏度之提升
期望對雷達系統的設計及應用有更深一層的認識及了解。

Most radio altimeters available in the market belong to FMCW radar. It is an old design from current point view, and the techniques are analog approaches. It applies a swept signal with 100MHz bandwidth to search the ground echo, and then track the ground echo with a tracking loop to make the target echo located in the filter. It suffers from the multi echoes environment, and may track wrong echo. Its response is slow, and it may need several sweeps to identify the ground echo. They are also suffer the following problems:
1. Real-time highly linear swept signal
2. Interference with same type altimeter
3. Real-time tracking technique of ground echo
4. Multiple echo tracking
5. Limited sensitivity
6. Limited accuracy
7. Lower detection range
Here, we will use FFT (Fast Fourier Transformation) technique, CFAR(Constant false Alarm Rate) and radar data processing technique to overcome the above problems, and refine the swept technique also to improve the swept linearity. It has following advantages:
1. Real-time highly linear swept signal
2. Eliminate the interference between altimeters
3. Real-time track multiple targets
4. Higher sensitivity
5. Higher accuracy
6. Longer detection range
7. Smaller emitted RF power
Our design will also based on the competition of price, stability. The most parts of design will be based on the digital approach in order to improve the repetition and stability of altimeters.

一、緒論
1.1高度計之種類與比較
1.2 研究動機與方法
1.3 章節提要
二、頻率調變連續波雷達（FMCW Radar）基本原理
2.1基本原理
2.2計算距離（Range Computation:）
2.3距離解析度（Resolution)
2.4 接收機頻寬（Receiver bandwidth）
三、雷達高度計設計概念
3.1系統規格
3.2雷達反射訊號計算
3.3雜訊強度之計算
3.4偵測因子(Detectability factor)
3.5偵測距離之計算
四、系統方塊圖
五、微波與中頻組件
5.1訊號源之影響與要求(Phase Noise of RF signal)
5.2天線規格
5.3發射機與接收機模組
5.4中頻放大器
5.5 DDS原理與設計
六、數位訊號處理
6.1雷達高度計數位訊號處理之流程
6.2距離偵測
6.3訊號偵測 (CFAR: Constant False alarm rate)
6.4二位元積分器(Binary Integrator)
6.5多目標同時處理
6.6高度計間之干擾消除
6.7快速找到目標不用多次掃頻
6.8都普勒訊號混合現象(Ambiguity)之解決
6.9 掃頻方式Modulation Schemes
6.10物體比對 (Correlation for Multiple targets)
6.11物體之追蹤 (Tracking While Scan)
七、模擬暨實驗
7.1電路板實體圖
7.2 RF模組
7.3 雷達模組外觀
7.4 模擬之Field Test
7.5 DDS及中頻放大器1
7.6 物體之追蹤 (Tracking While Scan)1
八、結論

[1] BYRON EDDE, " RADAR PRINCIPLES, TECHNOLOGY, APPLICATIONS, " Prentice-Hall, 1993
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