調(diào)頻連續(xù)波（Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW）雷達(dá)以其帶寬高、波束窄、方向性好等優(yōu)點(diǎn),在工業(yè)物位測(cè)量、交通檢測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在FMCW雷達(dá)的信號(hào)處理中,傳統(tǒng)的基于傅里葉變換的高分辨率頻率測(cè)量方法對(duì)信號(hào)處理系統(tǒng)的性能有較大的要求,增加了雷達(dá)系統(tǒng)的硬件成本。因此,研究適用于低成本微控制器的高分辨率、快速的信號(hào)處理算法和實(shí)現(xiàn)方法,不僅對(duì)頻率分析技術(shù)具有理論意義,而且可顯著地降低FMCW雷達(dá)系統(tǒng)成本。論文首先分析了FMCW雷達(dá)測(cè)量原理和影響FMCW雷達(dá)目標(biāo)測(cè)量精度的關(guān)鍵因素,然后采用了120GHz雷達(dá)收發(fā)前端芯片,并針對(duì)雷達(dá)前端壓控震蕩器存在的寄生調(diào)幅及FMCW雷達(dá)差頻信號(hào)的特征,設(shè)計(jì)出調(diào)制信號(hào)頻率源和濾波放大電路,最終實(shí)現(xiàn)了基于STM32F303的實(shí)時(shí)信號(hào)處理單元。其次針對(duì)利用快速傅里葉（Fast Fourier Transform,FFT）方法對(duì)雷達(dá)差頻信號(hào)進(jìn)行分析時(shí)測(cè)距精度不高的問(wèn)題,采用了基于傅里葉變換的局部細(xì)化高分辨率頻率估計(jì)算法減小測(cè)距誤差,并在原有算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)原算法計(jì)算量大及真實(shí)頻率位于頻率譜線(xiàn)附近時(shí)誤差增大的問(wèn)題做... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

FMCW雷達(dá)系統(tǒng)基本組成結(jié)構(gòu)圖

`中北大學(xué)學(xué)位論文7的信息，并輸出結(jié)果進(jìn)行顯示。2.2FMCW體制雷達(dá)測(cè)距測(cè)速原理2.2.1三角波調(diào)制的FMCW雷達(dá)測(cè)距原理雷達(dá)發(fā)射信號(hào)頻率呈線(xiàn)性遞增或遞減，這種信號(hào)調(diào)制方式稱(chēng)為線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)[41]。常用的線(xiàn)性調(diào)頻方法為鋸齒波調(diào)制和三角波調(diào)制，鋸齒波調(diào)制方式可以通過(guò)差頻信號(hào)獲得目標(biāo)的距離信息，而三角波調(diào)制方式不僅能實(shí)現(xiàn)測(cè)距功能，還可以解算出目標(biāo)的速度信息[42]。三角波調(diào)制方式下的雷達(dá)發(fā)射信號(hào)頻率呈三角波線(xiàn)性變化。其調(diào)制原理如圖2-2所示[43]。圖2-2三角波調(diào)制發(fā)射與差頻信號(hào)頻率與時(shí)間關(guān)系圖Figure2-2Triangularwavemodulationtransmissionanddifferencefrequencysignalfrequencyandtime在圖2-2中，0f、tf、B依次是發(fā)射信號(hào)的中間頻率、發(fā)射信號(hào)的頻率以及掃頻帶寬。T為發(fā)射信號(hào)的調(diào)制周期。df、rf、1f、2f、f分別為動(dòng)目標(biāo)產(chǎn)生的多普勒頻率、靜止目標(biāo)反射回接收天線(xiàn)的頻率、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在上半周期的差頻頻率、運(yùn)動(dòng)目標(biāo)在下半周期的差頻頻率、靜止目標(biāo)的差頻頻率。是從調(diào)制信號(hào)發(fā)射起至信號(hào)從目標(biāo)反射回接受天線(xiàn)的時(shí)延，c是光速，R是測(cè)量

`中北大學(xué)學(xué)位論文11兩者都會(huì)使差頻信號(hào)的目標(biāo)測(cè)量產(chǎn)生誤差，使得雷達(dá)靈敏度、分辨率等測(cè)量性能下降。因此，在FMCW雷達(dá)系統(tǒng)中，高調(diào)頻線(xiàn)性度的頻率源對(duì)于雷達(dá)測(cè)量精度是至關(guān)重要的。在一個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，可以采用鎖相環(huán)（PLL）或直接頻率合成技術(shù)（DDS）保證FMCW雷達(dá)頻率源的調(diào)頻線(xiàn)性度。后續(xù)也可以采用一定的數(shù)字信號(hào)處理算法來(lái)提高距離分辨率。2.4.2差頻信號(hào)頻譜能量泄露與柵欄效應(yīng)對(duì)測(cè)量精度的影響一段采樣點(diǎn)數(shù)為N點(diǎn)的采樣序列nx)(的離散傅里葉(DFT)變換公式為：1,...,1,0,)()(102NkenxkxNnknNj（2-21）在對(duì)信號(hào)作DFT之前，需要對(duì)連續(xù)的差頻信號(hào)進(jìn)行AD采樣，轉(zhuǎn)換為離散的序列。根據(jù)2.2節(jié)，理想條件下，采樣后的離散差頻信號(hào)可以表示為：)cos()(00nnAx（2-22）其中Nn1,0，N為采樣點(diǎn)數(shù)，角頻率2,0,/2000sff，sf為采樣頻率。對(duì)信號(hào)作DFT（FFT）后，得到的是一系列離散的譜線(xiàn)，兩條相鄰譜線(xiàn)的間隔為Nffs/。根據(jù)上述公式可以看出，信號(hào)只在特定的區(qū)間內(nèi)有非零值，可以理解為采樣的信號(hào)序列是加矩形窗截?cái)嗪蟮男盘?hào)，所以信號(hào)作DFT后將會(huì)引入矩形窗的影響，這就是能量泄露現(xiàn)象的來(lái)源。圖2-3非整周期采樣下的正弦信號(hào)幅度譜Figure2-3Sinusoidalsignalamplitudespectrumundernon-periodicsampling

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本文編號(hào)：3238305