發(fā)布時間：2018-04-30 23:16

  本文選題：冰厚探測 + FMCW雷達(dá)　； 參考：《電子科技大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：海洋與人類的生活、經(jīng)濟(jì)、發(fā)展息息相關(guān),但每年冬季海面結(jié)冰及海冰漂移又會帶來巨大的損失與災(zāi)難。我國近海區(qū)域蘊藏著豐富的油氣資源、漁業(yè)資源,海岸港口的貿(mào)易加快了沿海經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,因此必須加強對海冰的監(jiān)測和預(yù)報工作,以采取有效的冰情災(zāi)害防御措施。目前已有的探冰雷達(dá)系統(tǒng)存在探測效率低或薄冰分辨率低等缺點,無法得到海面薄冰的精確信息。本文提出了一種高精度的便捷海冰探測雷達(dá)系統(tǒng),采用調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)雷達(dá)方案,設(shè)計小型化系統(tǒng)模塊,可搭載無人機等其他飛行平臺,續(xù)航能力強,可實現(xiàn)大范圍快速精準(zhǔn)探測海冰。本文在介紹了雷達(dá)系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識后側(cè)重敘述了中頻電路的分析和設(shè)計,為提高雷達(dá)系統(tǒng)性能,針對雷達(dá)距離分辨率和測距精度的指標(biāo)要求,分析了中頻電路設(shè)計中需要遵循的原則。中頻電路系統(tǒng)主要包括中頻信號處理、主控部分、壓控振蕩器(VCO)調(diào)制信號產(chǎn)生三大模塊。其中中頻信號處理模塊包括前置放大器、自動增益(AGC)放大器、濾波器等部分;主控部分采用ALTERA公司的Cyclone III為核心處理雷達(dá)中頻信號,多模塊并行運行加快了系統(tǒng)工作效率,并添加了SD卡存儲模塊,用于記錄大量的雷達(dá)探測數(shù)據(jù),保證雷達(dá)大范圍探測能力;調(diào)制信號產(chǎn)生模塊對VCO的調(diào)頻線性度具有重要影響,電路設(shè)計了特殊的校正方案以滿足雷達(dá)系統(tǒng)距離分辨率的要求。除此之外,系統(tǒng)設(shè)計了高精度電源模塊為VCO及其調(diào)制信號模塊供電,保證FMCW探冰雷達(dá)發(fā)射信號的高精度要求。硬件系統(tǒng)的設(shè)計難點在于數(shù)模混合電路的隔離和保證信號的高信噪比。本設(shè)計通過優(yōu)化布局布線,隔離數(shù)字芯片和模擬芯片來增加數(shù)模信號隔離度,設(shè)計高精密的電源,降低電源紋波噪聲,并選用低噪聲的芯片,從而充分降低系統(tǒng)內(nèi)部噪聲,提高了中頻信號的信噪比。本文最終成果實現(xiàn)了高精度探冰雷達(dá)的中頻電路硬件制作,并配合射頻鏈路系統(tǒng)組成了FMCW探冰雷達(dá)系統(tǒng)。
[Abstract]:The ocean is closely related to the life, economy and development of human beings, but the sea ice and sea ice drift will bring huge losses and disasters every winter. There are abundant oil and gas resources, fishery resources and coastal port trade in the offshore area of our country, which accelerates the development of coastal economy. Therefore, it is necessary to strengthen the monitoring and forecasting of sea ice in order to take effective ice disaster prevention measures. The existing ice detection radar system has some shortcomings such as low detection efficiency or low ice resolution, which makes it impossible to obtain accurate information of thin ice on the sea surface. In this paper, a high precision and convenient sea ice detection radar system is proposed, which adopts FMCW radar scheme, designs miniaturized system modules, can carry other flight platforms such as UAVs, and has strong ability to continue. A wide range of rapid and accurate detection of sea ice can be achieved. After introducing the basic knowledge of radar system, this paper focuses on the analysis and design of intermediate frequency circuit. In order to improve the performance of radar system, the requirements of radar range resolution and ranging accuracy are discussed. The principles to be followed in the design of intermediate frequency circuits are analyzed. If circuit system mainly includes three modules: if signal processing, main control part and VCO modulation signal generation module. The frequency signal processing module includes preamplifier, AGC amplifier, filter and so on. The main control part uses Cyclone III of ALTERA Company as the core to process radar if signal. The SD card storage module is added to record a large amount of radar detection data to ensure the radar detection ability in a large range, and the modulation signal generation module has an important impact on the frequency modulation linearity of VCO. A special correction scheme is designed to meet the range resolution requirement of radar system. In addition, the high precision power supply module is designed to supply power to the VCO and its modulation signal module to ensure the high accuracy requirement of the FMCW ice detection radar signal. The design difficulty of hardware system lies in the isolation of digital-analog hybrid circuit and the guarantee of high signal-to-noise ratio (SNR). By optimizing layout and wiring, isolating digital chip and analog chip to increase the isolation degree of digital-analog signal, high precision power supply is designed to reduce the ripple noise of power supply, and the low noise chip is used to fully reduce the internal noise of the system. The signal-to-noise ratio of intermediate frequency signal is improved. In this paper, the hardware of if circuit of high precision ice detection radar is realized, and the FMCW ice detection radar system is made up of radio frequency link system.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN95;TH766

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本文編號：1826670