隨著雷達(dá)種類的豐富和信號處理技術(shù)的成熟,雷達(dá)在生活的方方面面都發(fā)揮著巨大的作用。雷達(dá)的主要作用是根據(jù)從目標(biāo)反射回的信號來估計(jì)目標(biāo)相對雷達(dá)的距離、速度以及到達(dá)角度等關(guān)鍵數(shù)據(jù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的定位和識別。在眾多雷達(dá)中,調(diào)頻連續(xù)波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷達(dá)有諸多優(yōu)勢,如硬件成本相對低、實(shí)現(xiàn)簡單、精度高且能夠穿透一些常見的障礙物,現(xiàn)廣泛被用于定位和運(yùn)動檢測等領(lǐng)域。本文研究并設(shè)計(jì)了一款工作在2.7G-3.7GHZ頻段,具有4根發(fā)送天線和12根接收天線的FMCW雷達(dá),用于實(shí)時的檢測人體的運(yùn)動狀態(tài)。該雷達(dá)系統(tǒng)能穿透如屏風(fēng)、木門、玻璃門等障礙物,以較高精度對單個目標(biāo)甚至多個目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時定位和運(yùn)動檢測。雷達(dá)系統(tǒng)的硬件主要分為五個模塊:信號發(fā)生器模塊、SWITCH模塊、天線陣列模塊、單片機(jī)控制模塊以及USRP（Universal Software Radio Peripheral）模塊。天線收發(fā)的信號是由信號發(fā)生器產(chǎn)生的穩(wěn)定調(diào)頻連續(xù)波。由于用到了4發(fā)12收的多天線組合,需要由SWITCH模塊和單片機(jī)模塊來聯(lián)合控制切換天線,保證在每一個時刻只有一... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

FMCW硬件平臺整體框架示意圖

第二章FMCW雷達(dá)設(shè)計(jì)與運(yùn)動檢測算法圖2-1FMCW硬件平臺整體框架示意圖圖2-2鎖相環(huán)電路圖壓控振蕩器是一種特殊的振蕩電路，其輸入信號為控制電壓，輸出信號為頻率，二者具有確定的函數(shù)映射關(guān)系。本文使用的VCO的型號為ZX95-3800A+，支持頻率范圍為1.9GHZ到3.7GHZ。實(shí)際在設(shè)計(jì)的時候可根據(jù)需求選擇不同的器件，根據(jù)需要的信號帶寬選擇相應(yīng)的頻率合成器；接著確定相應(yīng)VCO的輸入輸出參數(shù)，7

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文比如輸入電壓、增益等來計(jì)算出環(huán)路濾波器的相應(yīng)參數(shù)；最后通過ADISimPLL這款軟件自動產(chǎn)生電路圖并導(dǎo)出對應(yīng)的印刷電路板圖。圖2-3ADISimPLL生成的環(huán)路濾波器電路板圖2.1.2單片機(jī)控制模塊和SWITCH模塊本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了STM32單片機(jī)，以ADF4159頻率合成器的MUXOUT引腳輸出的掃頻結(jié)束脈沖作為觸發(fā)信號，通過單片機(jī)輪流切換SWITCH輸入輸出端口。單片機(jī)的程序使用MBED類編寫，抖動最大為0.15微秒。利用ADF4159觸發(fā)器的下降沿，單片機(jī)通過拉低電平發(fā)送天線編號。由于共存在4×12=48組天線收發(fā)對，故只需6個比特即可完成對天線組合的編號。圖2-4展示了天線切換信號的生成步驟，當(dāng)ADF4159同步信號的下降沿出現(xiàn)時，會被單片機(jī)捕捉到，立刻進(jìn)入中斷，并輸出6比特的數(shù)字信號來控制SWITCH輸出的切換，確保每個掃頻周期只有一組天線進(jìn)行收發(fā)信號。在單片機(jī)外部有一個下拉電路將單片機(jī)的輸出信號和同步信號進(jìn)行疊加，輸入給USRP的第二個輸入通道，供后續(xù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行幀的同步匹配。SWITCH模塊的核心是ADRF5040芯片，搭配簡單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)天線切換功能。SWITCH模塊實(shí)物如圖2-5所示。8


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