發(fā)布時間：2018-04-30 02:13

  本文選題：FMCW測距雷達(dá) + 零中頻接收機(jī)　； 參考：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：雷達(dá)最基本的功能就是距離測量,測距雷達(dá)普遍應(yīng)用于物位距離的測量。隨著科技的發(fā)展,對物位雷達(dá)的精度、體積、功耗等要求也越來越高。小型測距雷達(dá)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。FMCW雷達(dá)發(fā)射的信號為連續(xù)波信號,具有較寬的頻帶帶寬,相對于脈沖雷達(dá)來說發(fā)射功率更小。綜上所述本文設(shè)計了一款小型化短程零中頻FMCW測距雷達(dá)系統(tǒng)。FMCW體制雷達(dá)常用的接收機(jī)為超外差式接收機(jī),針對超外差式接收機(jī)集成難度高、體積大、成本高等問題,本文利用零中頻技術(shù)與FMCW體制雷達(dá)相結(jié)合,設(shè)計了一款測距雷達(dá)。此外,針對DSP、單片機(jī)等雷達(dá)常用數(shù)據(jù)采集處理方式無法實時處理信號的問題,本文提出利用電腦聲卡作為傳輸通道,使信號傳輸、采集、處理更加便捷、靈活。整個設(shè)計分為收發(fā)信機(jī)部分,天線部分以及數(shù)據(jù)采集與處理三個部分。收發(fā)信機(jī)部分分為發(fā)射部分與接收部分。首先,發(fā)射部分針對壓控振蕩器線性度問題,設(shè)計一款幅度、周期可調(diào)的鋸齒波發(fā)生器。其次,接收部分針對零中頻固有的本振泄露與直流偏置、I/Q失衡等問題,利用一款端口隔離度為50dB,片內(nèi)集成90°移相器的混頻器來解決。然后,針對本雷達(dá)的工作頻段,發(fā)射帶寬等參數(shù)的匹配問題,利用HFSS13.0,設(shè)計一款定向小型化對數(shù)周期天線。該類型天線相較于寬頻帶陣列、層疊天線來說,體積小、易于加工。最后,本文利用16位的采樣頻率為22.05KHz的聲卡作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器,設(shè)計了一套信號采集系統(tǒng),提高了信號采集處理的便捷度與靈活度。利用Matlab內(nèi)置的FFT算法對采集到的信號進(jìn)行處理,從而得到相應(yīng)的距離信息。將不同距離下的信號進(jìn)行分段處理,引入修正因子概念,修正距離信息來提高精度。加工后實測具體參數(shù)為:尺寸5.6cm*7.6cm,發(fā)射掃頻帶寬702.5MHz,發(fā)射功率+7dBm,噪聲系數(shù)2.79,靈敏度-83dBm。對數(shù)周期天線具體參數(shù)為:尺寸3.1cm*2.6cm,工作頻段為 5.155～6.455GHz,增益為+7dB。
[Abstract]:The most basic function of radar is range measurement. Ranging radar is widely used to measure the distance of object level. With the development of science and technology, the precision, volume and power consumption of object level radar are becoming higher and higher. The signal transmitted by FMCW radar is a continuous-wave signal with a wide bandwidth and a smaller power than that of a pulse radar. To sum up, this paper designs a miniaturized short-range zero-intermediate frequency FMCW ranging radar system. The usual receiver of FMCW radar system is superheterodyne receiver, aiming at the problems of high integration difficulty, large volume and high cost of superheterodyne receiver. In this paper, a ranging radar is designed by combining zero intermediate frequency technology with FMCW system radar. In addition, aiming at the problem that the common data acquisition and processing methods such as DSP and SCM can not process signals in real time, this paper puts forward the use of computer sound card as the transmission channel to make the signal transmission, acquisition and processing more convenient and flexible. The whole design is divided into three parts: transceiver, antenna and data acquisition and processing. The transceiver is divided into a transmitting part and a receiving part. First of all, aiming at the linearity of VCO, a sawtooth wave generator with adjustable amplitude and period is designed. Secondly, in order to solve the problems of zero-intermediate frequency inherent leakage of local oscillator and the imbalance of DC bias I / Q, the receiver uses a mixer with 50 dB port isolation and an in-chip 90 擄phase shifter to solve the problem. Then, aiming at the matching problem of the operating frequency band and transmitting bandwidth of this radar, a directional miniaturized logarithmic periodic antenna is designed by using HFSS 13.0. Compared with broadband arrays, this type of antenna is compact and easy to process. Finally, a signal acquisition system is designed by using a 16-bit sound card with a sampling frequency of 22.05KHz as an analog-to-digital converter, which improves the convenience and flexibility of signal acquisition and processing. The acquired signal is processed by the FFT algorithm built in Matlab, and the corresponding distance information is obtained. The signal at different distances is segmented, the concept of correction factor is introduced, and the range information is corrected to improve the accuracy. The measured parameters are as follows: the dimension is 5.6 cm ~ (-1) 7.6cm, the frequency sweep bandwidth is 702.5 MHz, the emission power is 7dBm, the noise coefficient is 2.79, and the sensitivity is -83 dBm. The specific parameters of the logarithmic periodic antenna are as follows: the size is 3.1 cm ~ (-1) 2.6cm, the working frequency band is 5.155 ~ 6.455GHz, and the gain is 7 dB.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN959

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本文編號：1822606