1。2 国内外研究现状

1。3 本文组织结构安排

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本文基于信号调理和采集电路的工作原理，完成了近程目标探测雷达信号调 理及采集系统的设计与实现，并成功进行了硬件仿真，验证了硬件电路总模块设 计功能满足系统设计要求。

论文组织结构安排如下： 第一章介绍了本文的研究背景，概述了国内外对中频信号处理与采集电路的

研究现状，最后简要总结了本文的主要内容和结构的架构。

第二章详细说明了 FMCW 雷达的基本原理与性能指标，介绍了所选用的雷 达传感器，并对总体的系统方案进行了设计。

第三章则对本文的具体方案进行了设计，包括信号调理电路、采集电路、稳 压电源核心芯片的选择，外围电路的设计，原理图的连接等等。

第四章就设计的方案进行了模拟测试以及实物测试，得出了实验结果，并对 结果进行了详细的分析。

最后对本文主要工作进行总结，指出了本实验尚不足的地方，对整个课题研 究过程中给予帮助的人表示感谢。

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2 系统原理与方案设计

2。1 FMCW 雷达基本原理

一般的毫米波雷达分为调频连续波雷达与脉冲雷达两种体制，其中脉冲雷达 必须采用高速信号处理技术，所以系统非常复杂，而且成本也非常高。而 FMCW 雷达相对于脉冲雷达而言结构简单，发射信号频率也窄，使得对于信号的滤波能 简单化；处理接收到的波形简单方便，在近距离有优势，所以 FMCW 雷达成为 毫米波雷达的常用体制。

2。1。1 测距测速原理

FMCW 雷达向外界发射一列连续调频连续波，接触到目标后反射回来，由 雷达接收机接收。常用的调制信号有正弦波三角波锯齿波三种，本文所讨论的雷 达采用的是三角波信号作为它的调制信号，接受信号和发射信号的频率变化如图 2。1 所示。

图 2。1 FMCW 雷达测距原理

由上图可知，两个信号的形状是相同的，它们之间只有一个延迟时间。目 标的距离 R 可以用这个延迟时间表示出来，即

因为反射信号与的发射信号频率差值即是混频输出的中频信号频率 fb ，若

令调制三角波的周期为 T，调频带宽为 F ，从图中可以看出，它们之间存在的 关系为：

从上面两个式子就可以得出，目标的距离与中频信号频率的关系为：

而 FMCW 雷达测速的原理和测距的大致相同。由于运动的目标会使反射信 号产生一个多普勒频移。

在三角波的上升沿和下降沿上输出的中频频率可以分别表示成

由以上两个式子可以得出：

将发射波的中心频率设为 f0 ，发射波的波长设为，因此可以计算出目标的相对运动速度

由以上的式子便可以计算出目标的距离和速度两个参数。

2。1。2 FMCW 雷达接收机性能指标 雷达接收机有以下几个性能指标： 1、灵敏度

灵敏度表示接收机接收微弱信号的能力。能够接收的信号越微弱,相同功率 的雷达作用距离就越远,接收机的灵敏度就越高。

2、动态范围 动态范围表示能够使接收机正常工作的输入信号强度的变化范围。最小可检

测信号为正常工作时需要输入的最小信号,当输入信号太强时,接收机将发生饱 和而失去功能,进入过载状态。接收机开始进入过载时的输入功率和接收机最小 可检测信号功率的比,就是接收机的动态范围。