FMCW雷达收发前端研究与设计

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现今,随着雷达技术的发展和研究的日益进步,雷达对目标的探测能力日渐成为工业领域、军事应用、汽车应用等各个领域不可或缺的技术。雷达测距是雷达的基本性能之一,其通过接收照射目标反射回来的回波能量完成测距的任务。调频法测距技术可以运用于连续波雷达中,调频连续波(FMCW:Frequency Modulated Continuous Wave)雷达通过向物体发射周期性的高频线性频率斜坡来测量距离,具有调制带宽大、测距精度高、低截获概率等特点。正是依靠上述优势,FMCW雷达常被喻为未来的雷达,故本课题主要针对FMCW雷达收发前端进行了研究与设计。本课题的发射端在利用锁相芯片LMX2595产生12GHz~13GHz调频连续波信号的基础上进行二倍频得到工作频段为24GHz~26GHz的调频连续波发射信号,调制带宽达2GHz,扫频周期为4ms,能够实现的测量距离为10m。对于接收端采用功率放大和级联两片可编程滤波器的电路处理方式对接收端的微弱信号进行功率放大、有效滤波以及信号增益控制。本课题的主要优势在于研制的调频连续波测距方案在简单的基础上又可以保证一定的频率稳定度和得到调制带宽大的发射信号,测量距离的准确度在一定的程度上可以得到改善。本课题涵盖的主要研究内容有:(1)对FMCW雷达的基本工作原理进行理论分析,选取三角波作为雷达的调频连续波发射信号,对调频连续波雷达系统的工作频段、扫频周期、发射功率进行理论推理。(2)各级模块电路设计,主要内容有:调频信号发生电路、倍频电路、接收中频信号放大电路、中频信号滤波增益控制电路、芯片供电电路。(3)实现程序的编程和调试,主要内容:单片机与锁相芯片LMX2595进行串行外围设备接口协议(SPI:Serial Peripheral interface)通信生成三角波发生程序的实现、中频滤波电路截止频率增益控制程序实现。(4)调频连续波雷达收发前端实物加工与测试,完成调频连续波雷达射频收发前端的整体性能测试和分析。
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