从给定的文件内容来看,这份文档是关于24GHz频率调制连续波(FMCW)车载测距雷达系统设计的研究文章,作者陈天琪。该系统被设计用于开发车辆防撞系统,采用了特定的技术组件和测量原理。以下是详细的知识点分析:
1. **雷达系统设计目标**:该系统的设计目的是为了车辆防撞系统,通过精确测量车辆之间的距离,为防撞提供关键数据支持。
2. **系统组成**:设计的24GHz FMCW车载测距雷达系统主要包括三大模块,分别是雷达射频模块(RF module)、中频信号处理模块(intermediate frequency signal processing module)和数字基带处理模块(digital baseband processing module)。
3. **雷达射频模块**:该模块使用基于异质结场效应晶体管(NE3514)的雷达射频传感器。NE3514作为雷达射频模块的核心组件,负责发射和接收用于测距的信号。
4. **中频信号处理模块**:该模块由高通滤波器、可变增益放大器和低通滤波器组成。高通滤波器是通过运算放大器TLV2374实现的;可变增益放大器的设计利用了运算放大器TLV2374和数字电位器MCP42100;低通滤波器则是通过运算放大器AD8532来设计的。
5. **数字基带处理模块**:该模块完成数据采集、信号特征提取和系统控制等功能。这一部分的实现依赖于高度集成的微控制器(如STM32F407)和相应的软件算法。
6. **测距能力**:该车载测距雷达系统可以实现90米的距离测量。
7. **技术原理**:FMCW雷达的基本工作原理包括频率调制、信号回波处理、差频测量等。通过测量雷达信号与回波信号之间的频率差(△f),可使用公式 R=△fTc/4B 计算出目标距离(R)。其中,B是调制带宽,T是调制周期,c是光速。
8. **公式解析**:
- △t=2R/c:这是基于电磁波传播速度(c)和目标距离(R)计算目标回波的往返时间(△t)。
- B/(T/2)=△f/△t:根据雷达系统中调制带宽(B)和调制周期(T)的关系,可以推导出频率差(△f)与时间差(△t)的关系。
- R=△fTc/4B:通过上述两个关系式,可以计算出目标距离(R)。
- f+/-=△f-fd/+:这是对雷达回波信号进行处理时,利用正负频率差异来确定回波信号的频率。
- fd=(f--f+)/2:确定目标的多普勒频率(fd)。
9. **频率调制连续波(FMCW)雷达**:FMCW雷达通过连续地改变发射信号的频率来测量目标距离。由于频率的线性调制,回波信号将与发射信号在频域上产生一个差频信号,通过测量这个差频信号,可以计算出目标距离。
10. **研究成果**:该文章在《电子技术应用》2016年第42卷第12期上发表,具体指出了在车辆防撞系统方面,通过设计24GHz FMCW测距雷达实现的距离测量能力。
这份文档的内容详细描述了车载测距雷达的设计过程、原理及其关键组成部分。通过对这些内容的学习,我们可以深入了解车载雷达系统的设计要点、工作原理及其在现代车辆安全技术中的应用。