高速公路汽车前向防撞雷达射频前端的研究

摘要

毫米波雷达已成为国际上汽车防撞雷达普遍采用的技术。毫米波雷达系统具有重量轻、体积小和全天候等特点,越来越受到人们的重视用以提高行车的安全性。本文介绍了FMCW雷达测距、测速原理,系统组成结构;并对雷达系统主要性能指标进行了计算分析,验证了设计方案的可行性;并根据24GHz线性调频连续波汽车防撞雷达系统指标要求分析并设计了高增益、低旁瓣、窄波束的微带阵列天线;以及针对雷达系统信号处理的相关问题,对雷达接收机下变频输出信号处理电路进行了相关的研究及实现。
　　为了减少发射信号和接收信号之间的相互干扰,雷达系统采用发射和接收两副天线。所设计的发射天线采用8×8单元矩形微带阵列形式,其尺寸大小为80mm×80mm;在中心频率24.125GHz处的增益为22.32dB;在?=0°面上3dB波束宽度为10.2°,旁瓣电平为-18.3dB;在?=90°面上3dB波束宽度为12.2°,旁瓣电平为-17.2dB。所设计的接收天线采用8×4单元矩形微带阵列形式,其尺寸大小为80mm×50mm;在中心频率24.125GHz处的增益为20.30dB,在?=0°面上3dB波束宽度为10.4°,旁瓣电平为-18.2dB;在?=90°面上3dB波束宽度为20.3°,旁瓣电平为-15.4dB。
　　由于接收机接收到的回波信号幅度较小且随着目标距离的增大会越来越小;发射机的输出信号被三角波调制,三角波会泄漏进入下变频信号中,对信号采样产生严重干扰,故必须首先通过滤波器将接收机输出的下变频信号进行解调,然后才能进行放大处理。为了为数字信号处理提供高质量的输入信号,设计了相应的滤波电路、增益控制放大电路,并取得了良好的效果,提高了防撞雷达系统的测量精度和距离。
　　通过对汽车防撞雷达实物的实际测试,雷达系统的各项指标都达到了设计要求,对汽车主动安全性能起到一定的积极作用。

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第一章 绪论

§1.1研究背景及意义

§ 1.2国内外研究现状和发展态势

§1.3 本论文主要工作及结构安排

第二章 24GHz汽车前向防撞雷达设计方案论证

§2.1 FMCW雷达测速、测距原理

§2.2 雷达系统组成设计

§2.3 雷达系统主要性能指标分析

§2.4 本章小结

第三章 24GHz微带阵列天线单元的设计

§3.1 微带天线理论

§3.2 24GHz矩形微带贴片天线单元的设计

§3.3 本章小结

第四章 24GHz低旁瓣窄波束微带阵列天线的设计

§4.1 微带阵列天线理论分析

§4.2 微带阵列天线馈电方式

§4.3 24GHz低旁瓣窄波束微带阵列天线的设计

§4.4 24GHz低旁瓣窄波束微带阵列天线实测结果

§4.5 本章小结

第五章 接收机下变频输出信号处理电路设计

§5.1 供压源电路设计

§5.2 滤波电路设计

§5.3 AGC放大电路设计

§5.4 接收机下变频输出信号处理电路测试结果

§5.5 本章小结

第六章 24GHz车载前向防撞雷达系统调试与测试

第七章 结束语

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果