【摘 要】
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相对于脉冲雷达,调频连续波雷达具有无测量盲区、功耗小、线性度高和分辨率高等优点,它已广泛应用于汽车防撞、生命检测、精确测距等领域。收发前端是调频连续波雷达系统中较为重要的组件,它主要负责射频信号发射和接收,其性能直接影响到雷达的工作指标,因此调频连续波雷达收发前端具有重要的研究意义。本文设计并实现了一款X波段的调频连续波雷达收发前端。该收发前端分为频率源、发射机和接收机三个部分,其中发射机和接收机
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相对于脉冲雷达,调频连续波雷达具有无测量盲区、功耗小、线性度高和分辨率高等优点,它已广泛应用于汽车防撞、生命检测、精确测距等领域。收发前端是调频连续波雷达系统中较为重要的组件,它主要负责射频信号发射和接收,其性能直接影响到雷达的工作指标,因此调频连续波雷达收发前端具有重要的研究意义。本文设计并实现了一款X波段的调频连续波雷达收发前端。该收发前端分为频率源、发射机和接收机三个部分,其中发射机和接收机安装于同一腔体模块,频率源为单独一个模块腔体,模块间可拆可联,总体尺寸为10cm×10cm×2cm。频率源采用DDS方案,选用晶振产生100MHz的低频参考信号,再用24倍频电路将其倍频为2.4GHz,将2.4GHz信号作为DDS芯片AD9914的参考时钟,利用FPGA控制系统对AD9914寄存器赋值,最后产生900±25MHz的扫频信号。测得该频率源模块的扫频步进1KHz,扫频周期2ms,输出信号功率为-11.7d Bm,相位噪声达-123d Bc/Hz@1KHz。发射机采用倍频方案对DDS扫频信号进行10倍频。为了增强发射机的选频特性,针对性地设计了一款通带为8.6-9.44GHz的微带滤波器,末级采用功率放大器将信号放大到足够功率。测得发射机的扫频范围为9000±250MHz,发射功率为29d Bm,平坦度为2.4d B,输出相噪达-103 d Bc/Hz@1KHz,杂散抑制比为26.6d Bc。接收机采用直接下变频方案,由IQ混频电路和中频放大电路组成,其中IQ混频的本振由发射端耦合而来;中频放大电路采用运算放大器+无源滤波器的结构实现。最后测得接收机工作频带为9000±250MHz,增益为61.5d B,噪声系数小于6d B。待三部分均工作正常后,进行收发综合测试,用20米同轴射频线缆连接发射和接收端来模拟回波信号,用50d B衰减器来模拟空间损耗,最后由差频信号波形推算出线长为21.24m,与实际线长基本相符。本文重点在于控制发射机的输出相位噪声,以提高雷达工作的准确度,所以采用了DDS方案的频率源结构;此外,以小型化为中心思想,设计了倍频方案的发射机和直接下变频接收机。综上,本文为X波段调频连续波雷达前端的设计提供了一个可行的方案。
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