word版可編輯-ghz車載雷達原理與設(shè)計大報告精心整理docxdocx-資料下載頁
2025-07-15 11:40本頁面
【正文】 。 模型中的各元件參數(shù)按照芯片給定的指標進行設(shè)定，其中前級低噪放的噪聲系數(shù)為 ，增益為 26dB，混頻器變頻增益為 22dB， 基帶信號濾波器帶寬為 1M，設(shè)射頻端輸入功率為90dBm。圖 410 接收系統(tǒng)仿真 計算所得的結(jié)果如圖 。由圖可知系統(tǒng)噪聲大約為 ，按照公式（49）計算可知：Si mindBmW=114dB+10lgBnMHz+NF=(dBmW) (412) 小于式（411）中雷達方程計算的結(jié)果，所以此系統(tǒng)的靈敏度是符合設(shè)計要求的。 基帶信號濾波與放大不包含在 CHR2421QEG 芯片中，實際測試時只測量到混頻器的輸出端，由計算結(jié)果可知在輸入90dBm 時，混頻器輸出端的功率大約在38dBm，此計算結(jié)果可用來與實際測試值進行比較。(a) 接收機鏈路仿真結(jié)果(b) 接收機系統(tǒng)仿真結(jié)果圖 411 接收機鏈路仿真結(jié)果5 24GHz天線的設(shè)計車載移動天線的總體要求具有寬的工作頻帶、大的波束寬度，同時保證結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，以滿足體積小易于與伺服系統(tǒng)集成等要求。總體說來車載毫米波防撞雷達天線具有以下幾點要求：(1) 具有好的方向性。給駕駛員提供足夠的駕駛信息，避免碰撞擦傷等事故。(2) 由于車體平行于地面，所以一般車載天線采用垂直極化或圓極化。(3) 作為車載雷達天線，需要低俯仰角高增益，越大的增益往往意味著同等發(fā)射功率的情況下雷達的作用距離越遠，所以高增益與低副瓣仍然是必要的設(shè)計目標。(4) 體積小、容易制造、易于和T/R組件結(jié)合也是車載天線的必要要求。一般情況下車身上沒有足夠大的位置可以隨便布局，另外制造成本也是民用車載雷達發(fā)展必須考慮的問題。微帶天線是由一塊厚度遠小于波長的介質(zhì)板（稱為介質(zhì)基片）和用印刷電路或微波集成技術(shù)覆蓋在它的兩面上的金屬片構(gòu)成的，其中完全覆蓋介質(zhì)板一片稱為接地板，而尺寸可以和波長相比擬的另一片稱為輻射元，輻射元的形狀可以是方形、矩形、圓形和橢圓形等等。微帶天線的饋電方式分為兩種，一種是側(cè)面饋電，即饋電網(wǎng)絡(luò)與輻射元刻制在同一表面；另一種是底饋，即以同軸線的外導(dǎo)體直接與接地板相接，內(nèi)導(dǎo)體穿過接地板和介質(zhì)基片與輻射元相接。圖51 微帶天線微帶天線的主要特點有：體積小、重量輕、低剖面，因此容易做到與高速飛行器共形，且電性能多樣化，尤其是容易和有源器件、微波電路集成為統(tǒng)一組件，因而適合大規(guī)模生產(chǎn)。在現(xiàn)在通信中，微帶天線廣泛地應(yīng)用與100MHz到50GHz的頻率范圍。微帶天線單元的增益一般只有68dBm。微帶陣列天線的產(chǎn)生解決了大增益及方向性的要求，微帶陣列通常有多個微帶輻射單元組成，組陣方式通常分為線陣與面陣兩類。微帶輻射元的方向圖可由等效磁流元的輻射場獲得。微帶輻射元的輻射能夠等效成二元縫陣的輻射，縫上有均勻的等效磁流。圖52 微帶輻射元微帶輻射元的輻射場可表示為：Eθ=AcosφcosK0L2sinθcosφ?F1(θ,φ)?F2(θ,φ)其中F1θ,φ=sin?(K0W2sinθsinφ)K0W2sinθsinφF2θ,φ=sin?(K0h2sinθsinφ)K0h2sinθsinφA=j2VWλr39。ejk0r39。,r’為微帶中心到長點距離。Eφ=AcosθsinφcosK0L2sinθcosφ?F1(θ,φ)?F2(θ,φ)線陣天線:最為簡單的排陣方法是線陣，其饋電結(jié)構(gòu)常常為串饋或并饋。如果直線陣由相同且取向一致的輻射元組成，那么由方向圖乘積定理可知，其方向圖就是輻射元方向圖與陣因子方向圖的積。微帶輻射元的方向圖可以通過等效磁流元的輻射場獲得，即可求得微帶線陣的輻射特性。線陣的饋電方式主要為并聯(lián)饋電和串聯(lián)饋電。并聯(lián)饋電是利用數(shù)個功率分配器，將輸入功率分配到各個陣元， 所示。串聯(lián)饋電是將天線陣元用微帶傳輸線串聯(lián)連接起來， 所示。與并聯(lián)饋電不同的是，改變各天線元尺寸可以改變串聯(lián)饋電陣各元所要求的激勵振幅和相位，所以一個具有幅度或相位加權(quán)的串聯(lián)陣，各天線元的尺寸一般是不相同的。圖53 并聯(lián)饋電圖54 串聯(lián)饋電 天線的設(shè)計與仿真從對發(fā)射機與接收機的要求可知，需要三副天線，一個用于發(fā)射兩個用于接收。天線工作頻率為24GHz~，增益皆為20dB左右，根據(jù)雷達方程推算需要發(fā)射天線與接收天線的增益總和大于40dB，天線達到低副瓣的要求，主副瓣應(yīng)差距15dB 以上。并且由于車載雷達需要小型化，需要將天線與電路相結(jié)合，所以三副天線最終將被印刷在同一電路板上，要求天線之間有良好的隔離度，這個隔離度最好在25dB以上。最終采用矩形微帶天線來實現(xiàn)，體積小且方便調(diào)試。 天線單元設(shè)計，這是一個典型的矩形微帶天線，由一根微帶線進行饋電，方便陣列排布。圖57 微帶天線單元結(jié)構(gòu)圖由于頻率較高所以選用比較薄的介質(zhì)基板，減小能量的損耗。本設(shè)計選用的介質(zhì)基板TLF35，其介電常數(shù)εr=，厚度h=。由微帶天線在TM01模下的波導(dǎo)波長以及頻率為24GHz的條件下，可以求得W=，L=。微帶線寬度D 的計算與頻率f0，介電常數(shù)εr和饋電阻抗Z 有關(guān)，這里為了后面組陣方便設(shè)計饋電阻抗Z=100Ω，所以D=。A和B的取值沒有既成公式計算，這里取A=，B=。，單個天線單元增益可達7dBm左右，滿足要求。圖58 天線單元3D 方向圖對于天線陣列的饋電，預(yù)計采用一維為并饋，另一維為串饋的組合形式，節(jié)省饋電空間。計劃三副天線采用同種形式，其中兩路接收天線完全相同。 接收天線設(shè)計接收天線是一個由功分器饋電的四等分結(jié)構(gòu)。圖58 發(fā)射天線結(jié)構(gòu)圖 所示，分別表示了天線的3D 方向圖，E 面方向圖，H 面方向圖和駐波，可知最大增益為18dB，主副瓣差距大于15dB。圖510 接收天線3D方向圖圖511 接收天線E面方向圖 發(fā)射天線設(shè)計由接收天線的設(shè)計可知，接收天線的增益為18dB，為保證發(fā)射天線能夠有更大的增益滿足設(shè)計指標要求將組陣數(shù)目翻倍。每個枝節(jié)的設(shè)定沿用上一節(jié)的尺寸標準，其饋電點在天線中心位置，功分結(jié)構(gòu)延續(xù)了接收天線的尺寸參數(shù)形成了一個一分八的不等分結(jié)構(gòu)，在從上到下的四個枝節(jié)，即枝節(jié)1到4上分配到的功率比1:2:2:1，每個枝節(jié)上左右對稱，這個非等分結(jié)構(gòu)有助于增強天線的方向性。圖512 發(fā)射天線結(jié)構(gòu)圖，滿足了雷達方程的計算指標，保證了車載雷達的探測距離。天線主瓣與副瓣之間差距大于15dB。圖513 發(fā)射天線3D方向圖圖514 發(fā)射天線E面方向圖6 總結(jié)在參閱了其他文獻的基礎(chǔ)上，本文從以下五個方面對24GHz雷達進行了簡要的介紹：l 車載雷達研究背景以及發(fā)展前景l(fā) 車載雷達原理以及總體設(shè)計方案l 發(fā)射鏈路部分l 接收組件部分l 24GHz車載雷達用天線車載雷達系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮到諸多的方面：接收發(fā)射天線、壓控振蕩器、功率放大器、功率分配器、濾波器、信號放大器、混頻器。每一步的系統(tǒng)設(shè)計都應(yīng)該選擇合理的器件，設(shè)置好參數(shù)，并逐一仿真，才能得到較好的設(shè)計方案。7 參考文獻[1]朱巍，24GHz多普勒車載雷達射頻前端關(guān)鍵技術(shù)研究[D]，東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.[2]趙順，24GHz FMCW汽車防撞雷達發(fā)射機研究與應(yīng)用[D]，東南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.[3]尹彥超，K波段車載雷達接收機的研究與設(shè)計[D]，南京理工大學(xué)學(xué)位論文，2013
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1