在調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）技術(shù)中，頻率調(diào)制方式是決定雷達(dá)液位計(jì)測(cè)量精度、抗干擾能力和信號(hào)處理復(fù)雜度的核心因素。根據(jù)頻率變化規(guī)律的不同，常見的調(diào)制方式可分為以下幾類：

一、線性調(diào)頻（Linear Frequency Modulation, LFM）

這是 FMCW 雷達(dá)中主流的調(diào)制方式，其核心是發(fā)射信號(hào)的頻率隨時(shí)間呈線性變化（上升或下降），形成 “鋸齒波" 或 “三角波" 調(diào)制曲線。

1. 鋸齒波調(diào)制（Sawtooth Modulation）

優(yōu)勢(shì)：電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單（僅需單向線性掃頻），適合中短量程測(cè)量；

劣勢(shì)：無法區(qū)分目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)方向（如液位波動(dòng)的速度信息），且對(duì)調(diào)頻線性度誤差較敏感。

2. 三角波調(diào)制（Triangular Modulation）

信號(hào)特征：線性上升（升頻段）、再線性下降（降頻段），形成對(duì)稱的三角波。

計(jì)算目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度（如液位波動(dòng)速度）。

優(yōu)勢(shì)：可同時(shí)測(cè)量距離和速度，抗多普勒效應(yīng)（目標(biāo)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的頻率偏移）能力更強(qiáng)，適合動(dòng)態(tài)液位（如攪拌釜、流動(dòng)液體）測(cè)量；

劣勢(shì)：調(diào)制電路復(fù)雜度高于鋸齒波，需保證升 / 降頻線性度對(duì)稱，否則會(huì)引入額外誤差。

二、非線性調(diào)頻（Non-Linear Frequency Modulation, NLFM）

非線性調(diào)頻的頻率隨時(shí)間變化曲線非嚴(yán)格線性，而是通過預(yù)設(shè)的非線性函數(shù)（如指數(shù)曲線、正弦曲線）調(diào)整頻率變化率，目的是優(yōu)化信號(hào)的頻譜特性或旁瓣干擾。

核心作用：

線性調(diào)頻信號(hào)經(jīng)傅里葉變換后，主瓣兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生較高的旁瓣（旁瓣泄漏），可能掩蓋弱反射信號(hào)（如液位表面的微小波動(dòng)）。NLFM 通過調(diào)整頻率變化率，可將旁瓣能量壓制到主瓣附近（如旁瓣比提升 20dB 以上），提高對(duì)弱信號(hào)的識(shí)別能力。

應(yīng)用場(chǎng)景：適用于存在強(qiáng)雜波（如容器壁反射）或多目標(biāo)（如液位 + 障礙物）的復(fù)雜環(huán)境，常見于高精度雷達(dá)液位計(jì)（如醫(yī)藥、半導(dǎo)體行業(yè)）。

劣勢(shì)：調(diào)制函數(shù)設(shè)計(jì)復(fù)雜，需配合專用數(shù)字信號(hào)處理（DSP）算法補(bǔ)償非線性誤差，硬件成本較高。

三、步進(jìn)頻率調(diào)制（Stepped Frequency Modulation, SFM）

步進(jìn)頻率調(diào)制并非連續(xù)掃頻，而是將帶寬

B

劃分為

N

個(gè)離散頻率點(diǎn)，信號(hào)按固定間隔（如 1MHz 步長(zhǎng)）依次發(fā)射每個(gè)頻率點(diǎn)的連續(xù)波