调频连续波雷达射频前端的设计与实现

摘要

随着国内外无人机成像技术的不断发展，对成像雷达的需求也是日益增高，本文综合国内外无人机成像雷达技术，并基于小型化、低功耗等特点提出了一种调频连续波（Linear Frequency Modulated Continuous Wave，LFMCW）雷达系统方案。LFMCW雷达是利用线性调频连续波信号来获取距离和速度信息的雷达，通过有效增加信号带宽来获得高分辨率，具有无距离盲区、高分辨率、易于集成等优点，故而在无人机成像雷达中得到广泛应用。 本文的主要研究内容和工作如下： （1）通过对无人机成像雷达在运用和功能上的详细分析，拟定了此LFMCW雷达方案的工作频段、雷达制式、天线参数、发射功率等技术指标。通过三次混频作用消除强发射信号的泄漏信号对收发机隔离度的影响，实现射频对消功能，确定了雷达系统的整体框架，并使用AWR的VSS仿真得到此系统框架的频域响应特性，验证其较高的可实用性。 （2）完成了LFMCW雷达射频前端的设计与实现，可把系统整体框架分为频率综合器模块、功率放大器模块、低噪放大器模块、三级混频模块、零中频处理模块。设计中根据系统总体指标将各个子模块的指标进行拟定，并根据各个子模块的拟定指标选取所需芯片和板材，接着使用AWR的VSS仿真对其进行可实用性验证。 在设计频率综合器模块时，根据信号线性度、相位噪声、杂散等影响，设计了一种基于DDS和多重锁相环路构建的线性扫频电路，此电路可极大程度的改善频率源的相位噪声和杂散，并且使得扫频制式能够数字化控制，易于实现高的扫频线性度和扫频斜率。 本文对 LFMCW雷达的发射信号泄露问题进行了详细的描述，举出多种对消泄露信号的方法，介绍了此系统中三级混频模块的射频对消功能，并通过AWR仿真设计一款Dechirp带通滤波器，使用了7阶椭圆函数LC结构，得到了所需的指标。在天线设计中，使用了2×8微带缝隙耦合天线阵列形式，通过HFSS仿真得到所需的指标。 （3）完成整个雷达系统布局、硬件制式、安装与调试。通过测试系统验证本文所设计系统的实现的可用性。

目录

第一个书签之前