隨著雷達種類的豐富和信號處理技術的成熟,雷達在生活的方方面面都發(fā)揮著巨大的作用。雷達的主要作用是根據(jù)從目標反射回的信號來估計目標相對雷達的距離、速度以及到達角度等關鍵數(shù)據(jù),進而實現(xiàn)對目標的定位和識別。在眾多雷達中,調(diào)頻連續(xù)波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷達有諸多優(yōu)勢,如硬件成本相對低、實現(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動檢測等領域。本文研究并設計了一款工作在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,用于實時的檢測人體的運動狀態(tài)。該雷達系統(tǒng)能穿透如屏風、木門、玻璃門等障礙物,以較高精度對單個目標甚至多個目標進行實時定位和運動檢測。雷達系統(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】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

FMCW硬件平臺整體框架示意圖

第二章FMCW雷達設計與運動檢測算法圖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。實際在設計的時候可根據(jù)需求選擇不同的器件，根據(jù)需要的信號帶寬選擇相應的頻率合成器；接著確定相應VCO的輸入輸出參數(shù)，7

電子科技大學碩士學位論文比如輸入電壓、增益等來計算出環(huán)路濾波器的相應參數(shù)；最后通過ADISimPLL這款軟件自動產(chǎn)生電路圖并導出對應的印刷電路板圖。圖2-3ADISimPLL生成的環(huán)路濾波器電路板圖2.1.2單片機控制模塊和SWITCH模塊本系統(tǒng)設計中使用了STM32單片機，以ADF4159頻率合成器的MUXOUT引腳輸出的掃頻結束脈沖作為觸發(fā)信號，通過單片機輪流切換SWITCH輸入輸出端口。單片機的程序使用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ADF4159同步信號的下降沿出現(xiàn)時，會被單片機捕捉到，立刻進入中斷，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行收發(fā)信號。在單片機外部有一個下拉電路將單片機的輸出信號和同步信號進行疊加，輸入給USRP的第二個輸入通道，供后續(xù)計算機進行幀的同步匹配。SWITCH模塊的核心是ADRF5040芯片，搭配簡單的外圍電路即可實現(xiàn)天線切換功能。SWITCH模塊實物如圖2-5所示。8


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