本文選題：冰厚測(cè)量　切入點(diǎn)：FMCW探冰雷達(dá)　出處：《電子科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：目前對(duì)于海冰的研究主要集中在對(duì)南北極冰蓋的研究,通過(guò)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(wú)法快速得到薄冰的相關(guān)信息。本文研究?jī)?nèi)容為FMCW冰層厚度探測(cè)雷達(dá),設(shè)計(jì)一套小型化、續(xù)航能力突出、可以突破直接測(cè)冰的限制的雷達(dá)系統(tǒng),通過(guò)無(wú)人機(jī)探測(cè)到人類不能涉足的冰層。雷達(dá)系統(tǒng)分為射頻部分和中頻部分,射頻部分主要進(jìn)行射頻收發(fā)鏈路的設(shè)計(jì),本文主要是對(duì)中頻部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。首先介紹了 FMCW探冰雷達(dá)的理論基礎(chǔ),包括調(diào)制方式和雷達(dá)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),對(duì)影響雷達(dá)分辨率和精度的因素進(jìn)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(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響,為下一階段的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)做好準(zhǔn)備。然后進(jìn)行中頻部分硬件設(shè)計(jì),首先設(shè)計(jì)VCO的調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生電路并進(jìn)行非線性度校正,然后對(duì)中頻信號(hào)調(diào)理電路和采集存儲(chǔ)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。調(diào)理電路主要是對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大、AGC放大、濾除VCO調(diào)制信號(hào)的調(diào)幅影響、濾除高頻噪聲對(duì)中頻信號(hào)的影響。處理后的中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)采集存儲(chǔ)電路,存儲(chǔ)于SD卡。軟件部分主要是對(duì)采集存儲(chǔ)部分的STM32進(jìn)行片上外設(shè)和外設(shè)的配置,通過(guò)對(duì)ADC、DMA、FSMC、SDIO等片上外設(shè)的配置,結(jié)合應(yīng)用層軟件的設(shè)計(jì)并掛載文件系統(tǒng),完成軟件部分的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)出的采集存儲(chǔ)部分進(jìn)行PCB設(shè)計(jì),并測(cè)試其電源性能、采集結(jié)果測(cè)試;測(cè)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(jìn)行聯(lián)調(diào)測(cè)試,測(cè)得實(shí)驗(yàn)用冰塊數(shù)據(jù)并進(jìn)行FFT分析,供后期進(jìn)行算法分析。設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于VCO的非線性校正,VCO的線性度差會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)不能進(jìn)行測(cè)量。本文最終成果是對(duì)FMCW探冰雷達(dá)的中頻部分進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),能夠?qū)⑸漕l部分處理的中頻信號(hào)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)。
[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(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN959

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1641154