FMCW雷达系统及其前端数据采集模块设计

时间:2012-06-29来源:网络

FMCW雷达的基本工作原理如图2所示。

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其中,发射信号频率ft按周期性三角形波的规律变化,它的调频带宽为△f,ft的平均频率为f0,通常f0变化范围为几百到几千MHz,变化周期为Tm。fr1为从静止目标反射回来的回波频率,它和发射频率的变化规律相同,但在时间上滞后tr=2R/c。发射和接收频率之间的频率差即混频器输出的中频信号频率IF,差频的平均值用Fbav表示。

2 汽车防撞雷达系统的结构
系统的主要工作是测量车辆与前方目标的相对距离和相对速度。雷达对前方目标进行检测,若发现目标,对目标距离、速度和方向进行测量,同时判断目标与车辆是否在同一车道上,若是,则将目标的距离、速度与雷达设定的预警条件进行对比,达到预警条件时,雷达向驾驶员进行声光预警或与刹车系统联动。结构框图如图3所示。

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FMCW雷达天线分为收发共用天线和分置天线,选用的雷达使用的收发分置天线,即发射信号和接收信号分别用两个天线。微带天线具有成本低、性能可靠、占据空间小、可重复性好等优点,适合使用在汽车上,选用的雷达使用平面微带天线。
收发前端是雷达系统的核心部分,主要包括压控振荡器VCO、混频器、定向耦合器等;其中VCO是收发前端的核心,用于产生调频波,定向耦合器是把VCO输出功率的一部分耦合到混频器的输入端,作为混频器的本征信号,混频器的作用是完成回波和本振信号的差频,从而输出中频信号,再用带通滤波器滤除混频器输出中的一些杂波。
中频放大电路将混频器输出的差频信号即中频信号进行放大、匹配滤波等处理,消除其中的干扰信号,实现幅值统一。中频放大电路性能的好坏直接影响到对目标回波信号的检测。
信号处理模块对经中频放大的信号进行处理,提取出信号的频率,从而计算出目标的距离和速,一般由DSP完成数字信号处理任务。可使用T16000系列DSP完成A/D转换后有关数值计算的一系列处理,包括滤除、数据预处理、FFT、谱峰平滑、目标搜索、目标跟踪等任务。

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关键词: 数据采集 模块 设计 前端 及其 雷达 系统 FMCW

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