毫米波线性调频雷达测距电路设计+电路图
毕业论文 关键词 线性调频连续波 雷达测距 数字信号处理 快速傅里叶变换
Title The Design of The Linear Frequency Modulated Millimeter Wave Radar Ranging Circuit
Abstract LFMCW(Linear Frequency Modulated Continuous Wave) radar，with its LPI(Low Probability of Intercept )characteristic and greater advantage over monopulse radar in the ambiguity of range and velocity coupling，has always been an important topic in the radar research field.This article accomplished the LFMCW radar ranging function,using TMS320F2812 from TI company.The main work is as follows: Firstly，according to the characteristics of LFMCW radar, this paper expatiates the theory about LFMCW short-range radar.The basic ranging relationship is also derived. Secondly，this paper analyzes the main indicators of the impact of the radar ranging accuracy.Based on the demands in the fact and the theory,this paper reveals the parameters of the LFMCW ranging system. Finally，the DSP chip TMS320F2812 and the software CCS are introduced.This paper accomplished the hardware design and the software design of the ranging signal processing circuit.The experiment results verify that the design of this system meets the requirement.
Keywords LFMCW Radar-ranging DSP FFT
1绪论1
1.1线性调频连续波雷达体制概述...1
1.2国内外研究与发展动态.1
1.3本文主要工作...3
2线性调频连续波雷达测距系统4
2.1雷达测距的实现方法...4
2.2线性调频连续波雷达的优缺点......4
2.3LFMCW雷达的系统结构...6
2.4LFMCW雷达测距原理.6
2.4.1三角波调频的理论基础..6
2.4.2三角波差频信号的时域分析...10
2.5LFMCW雷达的测距精度..12
2.6LFMCW测距系统参数的选择.13
2.6.1工作频率的选择..13
2.6.2调制频偏的选择..13
2.6.3调制频率的选择..15
2.7地杂波对测距精度的影响16
3LFMCW雷达信号处理的硬件实现18
3.1数字信号处理简介..18
3.2TMS320F2812DSP简介..19
3.3信号处理放大滤波电路的设计...21
3.4信号处理总体电路设计图22
3.5信号处理电路的PCB设计22
4LFMCW雷达信号处理的软件设计24
4.1CCS软件的介绍24
4.2信号处理算法流程..26
4.3主要程序代码...29
结论.32
致谢.33
参考文献...34
1 绪论 1.1 线性调频连续波体制概述 线性调频连续波(LFMCW)雷达是一种通过对连续波进行频率调制来获得距离与速度信息的雷达体制。LFMCW雷达作为一种相参雷达系统，与传统的脉冲雷达以及其他体制的连续波雷达相比，其基本特点主要有如下几个方面： ·LFMCW雷达发射一种连续波信号，其峰值功率低，工作频率范围宽。在微波、毫米波波段可以采用一体化的 LFMCW集成组件，从而使得整机结构简单、体积小、重量轻。 ．LFMCW信号的带宽决定了雷达系统的距离分辨力，因而宽带的 LFMCW雷达具有极高的距离分辨力。 ．不存在距离盲区。LFMCW 雷达的发射信号时宽远大于目标回波时延，而且发射机与接收机时同时工作的，所以 LFMCW 雷达不存在距离盲区。 ·LFMCW雷达采用 FFT处理器从中频信号种获取距离信息，从而减小了数字信号处理器的复杂程度，信号处理相对简单。 1.2 国内外研究与发展动态 自从前苏联学者曼捷施塔姆和巴巴列克西首先在无线高度表上应用了调频连续波之后，调频连续波测距得到了广泛的应用。线性调频连续波雷达高度表最早只是用于测量飞机的高度，后来随着测高精度的提高应用范围扩大到投弹控制、低空导航、自动着陆等方面源]自=优尔-^论-文"网·www.youerw.com/ 。从80年代开始，关于调频连续波体制雷达的有关方面的研究得到了普遍重视，理论和技术水平得到迅速提高，其应用也扩展到导弹制导、舰船导航、战场侦察、气象观测等军用和民用领域。 在国外，采用线性调频连续波体制的高精度测距雷达已经使用了许多新技术，其军事和民用的领域不断扩大，比较典型的如直升机载雷达高度表、引信、末制导寻的、导航、汽车防撞等。如英国菲利普研究室研制的 94GHz 直升机载着陆雷达；美国休斯公司研制的 94GHz的主动导引头；美国德州仪器公司制造的95GHz测量雷达，这些雷达中，最大的扫频带宽为1GHz，相应距离分辨力为0.15m，测距精度为0.1m。 下面举一些 20 世纪90年代以来有代表性的毫米波雷达应用的例子。法国 HOMSON一 CSF公司在80年代初开始研制直升机用毫米波雷达 ROMEO，为直升机提供安全导航，其主要作用是障碍物回避和地形测绘。ROMEO雷达采用94GHz毫米波，扫描范围为方位 120度，仰角 30度，作用距离可达几公里，能探测和识别建筑物、树木、电视发射塔、通讯中继线塔、海上钻井平台和带桅杆的船只，并能有效地探测到 500米开外的各种电力线，估算出多条电力线的雷达截面积。