本文選題：冰厚測量　切入點：FMCW探冰雷達　出處：《電子科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：目前對于海冰的研究主要集中在對南北極冰蓋的研究,通過衛(wèi)星遙感的方法研究冰蓋的分布。但是這些方法效率低、分辨率低,無法快速得到薄冰的相關信息。本文研究內(nèi)容為FMCW冰層厚度探測雷達,設計一套小型化、續(xù)航能力突出、可以突破直接測冰的限制的雷達系統(tǒng),通過無人機探測到人類不能涉足的冰層。雷達系統(tǒng)分為射頻部分和中頻部分,射頻部分主要進行射頻收發(fā)鏈路的設計,本文主要是對中頻部分進行設計和實現(xiàn)。首先介紹了 FMCW探冰雷達的理論基礎,包括調(diào)制方式和雷達的系統(tǒng)結構,對影響雷達分辨率和精度的因素進行了分析;確定了 FMCW的掃頻帶寬,調(diào)制方式的選擇;VCO非線性度的理論分析,討其對設計指標的影響,為下一階段的硬件設計和實現(xiàn)做好準備。然后進行中頻部分硬件設計,首先設計VCO的調(diào)制信號產(chǎn)生電路并進行非線性度校正,然后對中頻信號調(diào)理電路和采集存儲部分進行了設計和實現(xiàn)。調(diào)理電路主要是對中頻信號進行低噪聲放大、AGC放大、濾除VCO調(diào)制信號的調(diào)幅影響、濾除高頻噪聲對中頻信號的影響。處理后的中頻信號經(jīng)過采集存儲電路,存儲于SD卡。軟件部分主要是對采集存儲部分的STM32進行片上外設和外設的配置,通過對ADC、DMA、FSMC、SDIO等片上外設的配置,結合應用層軟件的設計并掛載文件系統(tǒng),完成軟件部分的設計。設計出的采集存儲部分進行PCB設計,并測試其電源性能、采集結果測試;測試VCO調(diào)諧電壓;最后將數(shù)字中頻系統(tǒng)和射頻系統(tǒng)進行聯(lián)調(diào)測試,測得實驗用冰塊數(shù)據(jù)并進行FFT分析,供后期進行算法分析。設計的關鍵在于VCO的非線性校正,VCO的線性度差會導致整個系統(tǒng)不能進行測量。本文最終成果是對FMCW探冰雷達的中頻部分進行設計實現(xiàn),能夠將射頻部分處理的中頻信號進行采集和存儲。
[Abstract]:At present, the research on sea ice is mainly focused on the study of the polar ice sheet, and the distribution of the ice sheet is studied by satellite remote sensing. However, these methods are inefficient and have low resolution. The research content of this paper is FMCW ice thickness detection radar, designed a set of radar system with miniaturization, outstanding endurance, and can break through the limit of direct ice detection. The radar system is divided into radio frequency part and intermediate frequency part. The radio frequency part mainly carries on the design of radio frequency transceiver link. In this paper, the if part is designed and implemented. Firstly, the theoretical basis of FMCW ice detection radar is introduced, including modulation mode and radar system structure, and the factors that affect the resolution and precision of radar are analyzed. This paper determines the frequency sweep bandwidth and modulation mode of FMCW, analyzes the nonlinear degree of FMCW, discusses its influence on the design index, and prepares for the next stage of hardware design and implementation. Then, the hardware design of intermediate frequency part is carried out. First, the modulation signal generation circuit of VCO is designed and the nonlinearity is corrected, then the if signal conditioning circuit and the acquisition and storage part are designed and implemented. The amplitude modulation effect of VCO modulation signal and the influence of high frequency noise on if signal are filtered. After processing, the if signal is collected and stored. The software is mainly used to configure the peripheral devices and peripherals of the STM32 of the acquisition and storage parts. Through the configuration of the peripheral devices such as the ADC-DMA-FSMC / SDIO and so on, the paper combines the design of the application layer software and mounts the file system. Complete the software design. The design of the acquisition and storage part of the PCB design, and test its power performance, acquisition test results; test the VCO tuning voltage; finally, the digital if system and radio frequency system are combined to test, The ice cube data were measured and analyzed by FFT. The key point of the design is that the linearity difference of VCO can not be measured. The final result of this paper is to design and implement the if part of FMCW ice detection radar. The if signal processed by RF part can be collected and stored.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN959

【參考文獻】

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5 冷建偉;齊曉輝;;VCO電調(diào)特性的線性校正技術綜述[J];微電子學;2012年03期

6 王璞玉;李忠勤;吳利華;李慧林;王文彬;王飛騰;;探地雷達在冰川厚度及冰下地形探測中的應用[J];吉林大學學報(地球科學版);2011年S1期

7 曲長文;王穎;周強;陳波濤;;一種FMCW雷達線性度校正方法[J];火力與指揮控制;2010年08期

8 萬永倫;姒強;汪學剛;;超寬帶線性調(diào)頻信號線性度的測量方法[J];電子測量與儀器學報;2007年04期

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10 羅亞威,張?zhí)N斐,孫從容,吳輝碇,蔡旭暉,劉煜,白珊,金振剛;“海洋1號”衛(wèi)星在海冰監(jiān)測和預報中的應用[J];海洋學報(中文版);2005年01期

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本文編號：1641154