8mm线性调频连续波近程探测系统设计

摘要

本文主要研究了8mm线性调频连续波(LFMCW)近程探测系统的设计与实现。介绍了LFMCW探测系统的工作原理,分析了对称三角波LFMCW探测系统的差频信号模型及测距误差的估算,提出了8mm LFMCW近程探测系统的具体指标及实现方案。
　　 根据指标,选择了探测系统的天线和环流器部件;采用8038为核心芯片构成了三角波调制信号发生器;采用矩形波导腔结构设计了8mm VCO,并完成了组装与调试,其电调带宽达100MHz且非线性度小于2％;完成了单端混频器的组装;设计了微弱差频信号的预处理电路,包括:LNA、BPF、中频放大器,其中根据差频信号带宽,利用ADS设计了无源LC结构的BPF。
　　 以F2812为核心处理芯片完成了数字信号处理系统的软、硬件设计。硬件部分给出了数字信号处理系统的原理图及PCB板图;软件部分根据探测系统对信号处理的要求,给出了数字信号的处理流程,完成了差频信号的采集、校正与FFT处理。通过ZFFT算法对差频信号的采集数据进行了相关计算分析,并给出了细化频谱算法,提高了近程探测系统的测距精度。
　　 最后,对8mm LFMCW近程探测系统进行联调,实现测距功能,结果达到系统的指标要求,验证了本探测系统的可行性。