[转载悬赏翻译] DIY FMCW雷达、MIT开放课程里的SAR合成孔径雷达
本文悬赏100分翻译
http://www.dgkelectronics.com/new-project-fmcw-radar-made-from-scratch/


New project: FMCW radar made from scratch!

        Posted by Kalle Hyvönen          Posted on Jan - 30 - 2013

I recently saw a post on Hackaday about a course in MIT where the students get to build an FMCW radar from mainly off-the-shelf components. I got pretty excited about it and immediately thought that I wanted to build a better one from scratch.
The design presented in this post is just the preliminary design, a lot of things might change as I go along.
Theory
I won’t go to too much detail in this chapter because you can find a lot of better references on FMCW theory from elsewhere. Basically an FMCW radar is a continuous wave radar that transmits frequency sweeps called “chirps“. The chirp then travels down to the target and gets reflected back. The received signal is then mixed with the transmitted signal and amplified. From the resulting signal you can deduce distance to the target and how fast it is moving in relation to the radar (due to doppler shift). You can track multiple targets with just a single radar.
You can also use an FMCW radar to capture so called SAR (Synthetic Aperture Radar) images where either the radar moves in relation to the target or the target moves in relation to the radar (inverse SAR) which enables the radar to form a 3D-image of the target.
Applications of FMCW radars vary widely from military applications (target acquisition radars etc.), automotive radars, traffic counters and door openers to satellites. FMCW radars in satellites are used to measure ocean salinity, wind speed and wave height over water, soil moisture, geography etc.
My design
37_1959_82c842a94cea721.png FMCW radar block diagram

I started off by making a block diagram of my design. I decided to make the radar for the 4.2-4.4GHz band because it has less interference than the 2.4GHz ISM band and the antennas will be smaller. In a nutshell there is a board with a PLL and a 2GHz VCO that gets doubled to 4GHz and amplified and transmitted with a 13dBi horn antenna. The return signal is received with the same kind of antenna. The received signal is then mixed with the transmitted signal, amplified with a transistor cascode amplifier and then amplified even more with two separate op-amp stages.
The idea was to make it modular, cheap and simple but most importantly well designed. I also tried to avoid using parts that are hard to find and/or expensive. One of the key design parameters in an FMCW radar is the phase noise performance. The lower the phase noise, the better. I have tried to make the phase noise as low as possible with several design choices.
Antennas
37_1959_a1e2e530abe30fb.jpg 4.3GHz 13dBi horn antenna

The antennas are 13dBi horn antennas. I calculated the dimensions and then made a model of the antennas on SolidWorks. I’m looking in to getting the pieces lasercut from 0.5mm brass and soldering them together. The antennas have an adjustable end plate I can use to tune the antennas.
PLL+VCO board
37_1959_ba156a289e48e92.png 2GHz PLL+VCO board layout

The signal source is based on a 2GHz VCO because they are readily available and cheap because they are widely used in cellular applications. The VCO is phase-locked with an ADF4158 PLL chip which is digitally controlled via a 3-wire interface.
This particular PLL chip is very handy because it has an integrated ramp generator needed to generate the chirps. The board has separate extremely low noise voltage regulators (ADP150) for all the different sections to try to reduce the noise. The traces going from the PLL to the VCO loop filter are shielded with ground fills and a LOT of vias to stop induced noise in the traces. Even very small amounts of noise on the traces can generate a lot of phase noise which is detrimental to the performance.
One of the hardest parts of this project is to get the PLL loop filter values correct to get a good linear sweep response.
Frequency multiplier
37_1959_1ada295c028c345.png MSA-0686 amplifier/multiplier layout

The frequency multiplier is just a regular MSA-0686 MMIC amplifier which is driven to saturation. The board has its own LP2985 low-noise regulator.
Band-pass filter
The band-pass filter is situated after the multiplier. It is used to “select” the second harmonic from the amplifier output and attenuate the 1st and 3rd harmonics.  It will most likely be implemented as a fifth order hairpin filter on Taconic TLC-30 PTFE laminate (which I have quite a lot). I have done hours and hours of simulations with Agilent ADS and I have a couple of different designs I am going to try. I’m guessing getting it to work correctly might be more difficult than I have anticipated! Getting the filter to work right will most likely require a few tries and a lot of measurements with a network analyzer.
Power splitter
37_1959_c34ee25e3385003.png Power splitter layout

Power splitter is just a regular resistive power splitter with ERA-5 MMIC amplifier stages on both outputs. Each amplifier has its own regulator.
Receiver
37_1959_b123155468f9fbb.png Receiver layout

The receiver has a HMC219MS8 GaAs passive double-balanced mixer. The IF signal from the mixer is amplified with a transistor cascode amplifier. The IF signal path is shielded with vias from induced noise. After the cascode the signal is amplified with two separate op-amp stages. The first stage acts as a range emphasis amplifier in which the the gain varies as a function of the frequency so that higher frequency signals (=target is far) are amplified more than low-frequency signals. The second op-amp amplifier acts as a low-pass filter with gain.
ADC
The signal from the receiver will be sampled in some way and processed on a computer. I will most likely use a sound card as the ADC at first but switch to a dedicated ADC board after I get my software working. The ADC will be housed with the microcontroller that will be controlling the PLL.
Software
37_1959_672549da2ee85ca.png Radar software

I started programming my own software for controlling the radar and displaying the video signal and FFT of the video signal. It uses Python, PyQt, guiqwt and SciPy/Numpy. It’s not too useful yet so it will need some work.
来自:电子信息 / 电子技术雷达与电子战 / 雷达技术
2
2013-3-25 16:36:26
拔刀斋(作者)
1楼
wikipedia的FMCW连续波雷达原理,篇幅较长,翻译200分
http://en.wikipedia.org/wiki/FMCW#Modulated_continuous-wave

Hackaday发起的项目,翻译50分
http://en.wikipedia.org/wiki/FMCW#Modulated_continuous-wave

MIT开放课程中的合成孔径雷达(SAR),背后有若干课程资料,参考上述资料篇幅按量给分
37_1959_99de6f1b347f988.jpg
http://ocw.mit.edu/resources/res-ll-003-build-a-small-radar-system-capable-of-sensing-range-doppler-and-synthetic-aperture-radar-imaging-january-iap-2011/index.htm
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2013-3-25 17:31:06
2楼
英语无力..找了篇论文支持下.
attachment icon 连续波雷达及其信号处理技术.pdf 712.00KB PDF 131次下载 预览
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2013-03-27 11:37:36
2013-3-27 11:37:36
3楼
新项目: 调频连续波雷达从头做起 !

由 Kalle Hyvönen 发布张贴在扬-30-2013 年上


我最近在学生那里打造调频连续波雷达主要是现成的部件从麻省理工学院的课程在 Hackaday 上看到了一个职位。我非常兴奋,立刻想到我想要建立一个更好从零开始。

在这篇文章中介绍的设计只是初步的设计,很多事情可能会改变我走。

理论

因为您可以在 FMCW 理论从其他地方找到更好引用了很多,我不会去太多在这一章中的详细信息。基本上调频连续波雷达是传输频率扫描称为"啾"的连续波雷达。啁啾然后传输到目标,并获取反射回来。接收的信号是然后混合传输信号和放大。从生成的信号可以推断出距离目标和移动 (由于多普勒漂移) 雷达就有多快。您可以跟踪多个目标,只是单部雷达。

你可以也使用调频连续波雷达捕获所以叫特区 (Synthetic A注R亚达) 或者雷达在关系中移动到目标或目标在关系到雷达 (逆特区) 使雷达以形成目标的 3D 图像中移动的图像。

到卫星调频连续波雷达的应用差异从军事上的应用 (目标采集雷达等)、 汽车雷达、 交通计数器和敲门砖。调频连续波雷达卫星用来测量海水盐度,风的速度和波高度对水、 土壤水分、 地理等。

我的设计


调频连续波雷达块图

我开始制作我的设计的框图。我决定做的雷达为 4.2-4.4 g h z 频段,因为它具有较少比 2.4 g h z ISM 频段的干扰而天线将会较小。总之有板 PLL 和 2 GHz VCO,获取倍增至 4 GHz 和放大并与 13dBi 喇叭天线传输。与相同类型的天线接收回波信号。接收的信号是然后混合传输信号、 晶体管共源共栅放大器放大,然后放大更多单独运算放大器分两个阶段。

想法是,使其模块化、 廉价和简单但最重要的是精心设计。我也尝试避免使用不难找到和/或昂贵的部件。调频连续波雷达中的关键设计参数之一是相位噪声性能。低相位噪声,越好。试图使相位噪声有几种设计选择尽可能低的水平。

天线


4.3 G h z 13dBi 喇叭天线

13DBi 喇叭天线天线。我计算尺寸,然后提出 SolidWorks 天线的模型。我期待从 0.5 m m 黄铜获取件 lasercut 和焊在一起。天线具有可调的端板,我可以用来调整天线。

PLL VCO + 板


2 GHz PLL + VCO 主板布局

信号源基于 VCO 的 2 GHz,因为他们容易获得和廉价因为它们广泛用于手机的应用程序中。VCO 是ADF4158锁相环芯片的 3 线接口通过数字控制的锁定期。

此特定的锁相环芯片是非常方便的因为它有需要生成啁啾综合的斜坡发生器。审计委员会对所有不同的部分,以试图减少噪音已单独极低噪声电压稳压器 (ADP150)。从 PLL VCO 循环过滤去的痕迹被屏蔽与地面填充和大量的孔停止诱导的噪声的痕迹。即使非常小的金额,噪音的遗迹可以生成大量的相位噪声有损于性能。

这个项目的最困难部分之一是让 PLL 环路筛选器的值正确,得到良好的线性扫描的响应。

倍频器


MSA 0686 放大器/乘数布局

只是定期生活津贴 0686年单片放大器,它驱动到饱和频率倍增。该委员会有其自己LP2985低噪声监管机构。

带通滤波器

带通滤波器位于后倍增。它用来"选择"从放大器输出的二次谐波和衰减的第 1 和第 3 次的谐波。它很可能将作为塔科尼克薄层 30 聚四氟乙烯板 (其中我有很多) 上的第五次订单发夹筛选器。做了小时和小时的模拟与安捷伦的广告,我要尝试不同的设计几个。我猜让它正常工作可能会比我预期的更难 !试了几次和大量的网络分析仪的测量,将最有可能需要获取正确的筛选器。

功率分配器


电力拆分器布局

功率分配器是只是两个输出端上时代 5单片放大器阶段普通电阻功率拆分器。每个放大器都有自己的监管机构。

接收器


接收器布局

接收器具有HMC219MS8砷化镓被动双平衡混合器。如果信号从混频器与晶体管共源共栅放大器被放大。如果信号路径是与孔从诱导噪音屏蔽。后共源共栅信号被放大与两个单独的运算放大器阶段。作为范围重点放大器中的第一阶段增益作为函数的频率各不相同,这样高的频率信号 (= 目标很远) 更比低频率的信号被放大。第二个运算放大器放大器作为增益的低通滤波器。

香港艺术发展局

将采样以某种方式和在一台计算机上处理从接收器的信号。我将最有可能使用作为切换到专用的 ADC 板但起初 ADC 声卡之后我得到我的软件工作。ADC 将与将控制锁相环的单片机安置。

软件


雷达软件

我开始编程我自己软件控制雷达和显示的视频信号和视频信号的 FFT。它使用 Python,PyQt,guiqwt 和 SciPy/Numpy。它尚不太有用所以它需要一些工作。
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4楼
连续波雷达


来自维基百科,自由的百科全书

(重定向自FMCW)

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连续波雷达是一种雷达系统在已知的稳定频率连续波电台能源传输,然后收到反映的任何对象。 [1] 连续波 (CW) 雷达使用多普勒,使得雷达从大型固定对象和缓慢移动杂波干扰免疫。 [2]

连续波雷达系统使用范围光谱的两端。
廉价的无线电高度表、 接近传感器和到几公里从几个几十个脚操作的运动配件
地对空导弹系统用的 100 公里之外运作的代价高昂的预警CW 角轨道 (CWAT) 雷达






连续波雷达测量的原理
变送器

能量传输

接收器

后向散射的能量,
受多普勒效应








内容
[隐藏] 1 操作
2 类型 2.1 Unmodulated 连续波
2.2 Modulated 连续波 2.2.1 锯齿频率调制
2.2.2 正弦波频率调制


3 配置 3.1 单站
3.2 双基地
3.3 单脉冲
3.4 泄漏 3.4.1 空
3.4.2 筛选器
3.4.3 中断


4 优势
5 限制
6 请参阅
7 参考书目
8 引用
9 外部链接


[编辑]操作

连续波雷达的主要优点是不被脉冲输送能量,所以这些都是制造及经营要简单得多。他们有没有最小值或最大范围,尽管广播的电源级别规定实际限制的范围。连续波雷达最大化目标上的总功率,因为发射器不断广播。

军方使用连续波雷达引导 (萨尔)半主动雷达末制导空对空导弹,如美国目标 7 麻雀和标准导弹。发射飞机照亮连续波雷达信号,与导弹目标上反射的雷达波家。由于导弹在相对于飞机的高速度移动,有强烈的多普勒频移。大多数现代空中打击雷达,甚至脉冲多普勒集有导弹的指导目的的 CW 功能。

在连续波雷达的最大距离是由总体带宽和发射机功率决定的。这种带宽是由两个因素决定的。
传输能量密度 (瓦特每赫兹)
接收器过滤器尺寸 (带宽除以总的筛选器)

增加一倍传输功率增加距离性能约 20%。可以减少总的一半调频传输噪声具有相同的效果。

用于连续波多普勒天气雷达接收机的频率域接收器是非常不同于常规雷达接收机。接收器组成的一家银行的筛选器,通常超过 100。筛选器的数目确定的最大距离性能。

收件人筛选器的数目增加一倍增加约 20%距离性能。当接收器筛选器大小等于骑上传输信号的最大的调频噪声时,实现最大距离性能。减少低于平均数额的调频传输噪声接收机过滤器尺寸不会提高性能范围。

连续波雷达据说是匹配时收件人筛选器大小匹配的传输信号的调频噪声的 RMS 带宽。

[编辑]类型

有两种类型的连续波雷达: unmodulated 连续波和调频连续波.

[编辑]Unmodulated 连续波





由源的议案引起的波长的变化
这种雷达可以成本低于 100 美元 (2012 年)。返回频率都搬离了基于多普勒效应,移动对象时的传输频率。没有方法来评价的距离。这种类型的雷达一般用于竞技体育,像高尔夫球、 网球、 棒球、纳斯卡赛车。

多普勒频率的变化取决于空气中的光速(c'是比在真空中稍慢) 和v的目标速度:[3]

因此,多普勒频率是:[4]

因为通常变化的一种雷达目标的速度是远远小于 c' (),就有可能与 simplifiy :

没有调频调制连续波雷达只检测运动目标作为固定目标 (沿视线) 不会导致多普勒漂移。反映平稳和缓慢移动对象发出的信号被屏蔽的传输信号,其中占压倒性优势从缓慢移动的思考在正常操作期间的对象。

[编辑]Modulated 连续波

调频连续波雷达 (FM-CW) 是测量雷达设置能判断距离的距离很短。这通过提供测量距离和速度测量,这是必不可少的当有多个源的反射的雷达天线到达时提高了可靠性。这种雷达常被用作"雷达高度计"在着陆过程中飞机的测量准确的高度。 [5] 它也用作早期预警雷达和接近传感器。多普勒频移并不总是需要检测使用调频调制时。

在此系统中传输的信号的已知稳定频率连续波因向上和向下的频率在固定的时间内调制信号。随着距离增加接收信号的频率偏差。这出,被抹去,或模糊,多普勒信号。从目标回波然后混入传输信号时,产生一个节拍信号解调后会否给目标的距离的影响。

各种调制是可能的发射机频率可以向上和向下杀,如下所示:
正弦波,像空袭警报器
锯齿波,像从一只鸟啁啾
三角波,像美国的警笛
方波,像在英国警笛

解调范围仅限于传输调制的 1/4 波长。检测的范围为 100 Hz 调频调制将 500 公里。这一限制取决于类型的调制和解调。以下普遍适用。

雷达将从月球,如报告不正确距离的距离超过了检测的范围,从思考。调频连续波范围测量只是可靠至约 60%的检测的范围或为 100 Hz 调频调制约 300 公里。

[编辑]锯齿频率调制





测距调频连续波雷达系统与: 如果 (引起可能的多普勒频率) 可以忽略错误和发射机功率是线性调频,然后延迟时间 () 是按比例差异的传输和接收的信号 () 在任何时间。
锯齿调制是最常用的调频连续波雷达范围缺乏旋转部件的对象的需要。使用这种技术的多普勒速度与混合范围信息。对备用的扫描,以确定使用调制的载波频率漂移的速度,可以关闭调制。这允许范围和速度,要找一个雷达套。三角波调制可以用于实现相同的目标。

如图中所示 (绿色) 的接收的波形是只是延迟传输波形 (红色) 的副本。传输的频率用来向下转换到基带和之间的传输信号和反射回来的信号增加时滞 (距离) 频移量的接收信号。因此,延迟时间是度量值的范围 ;小频率传播由附近的思考,与更多的时间延迟和较长的范围对应的频率价差较大。

随着现代电子产品的出现,数字信号处理用于大多数检测处理。巡逻的信号通过模拟到数字转换器,和数字处理执行的结果。文献中所述,线性斜坡波形测距调频-CW 鉴于在下列一组方程的:[5]
在是雷达频率扫描量和是完成频率扫描的时间。
然后, ,重新排列到更有用:
其中是雷达能量的往返时间。
然后是小事的理想化的典型案件,作为物理单程距离的计算:
在是光的速度在任何透明介质中的折射率n (n = 1 在真空和空气 1.0003)。
出于实际原因,接收调制坡道开始因为传入的思考会从以前的调制周期调制后一段短时期不处理样品。这系列的时间限制,限制了性能。

[编辑]正弦波频率调制





正弦调频调制标识范围通过测量的频谱分布量产生的传播延迟 (上午不用 FMCW)。
当范围和速度所需的与多个移动部件涡轮风扇叶片、 直升机叶片或螺旋桨等复杂对象同时使用正弦调频调制。这种处理可以减少复杂的光谱线调制范围测量过程中引入错误的旋转部件所产生的影响。

这种技术也有接收器永远不需要停止处理传入的信号,因为调制波形是连续没有脉冲调制的优势。

正弦调频调制是为在思考中关闭破产管理署署长完全取消,因为传输频率将会被反射到接收方回的频率相同。更远处的物体的频谱将包含更多的调制。致骑上的接收信号调制扩频量到的反映对象之间的距离成正比。

FM 调制的时间域计算公式如下:
在(调制指数)
在雷达和反射器之间的过境中引入时间延迟。
在时滞
检测过程下来将转换为使用传输信号的接收信号。这消除了承运人。

卡森带宽规则可以看到在这个方程式中,和,非常接近于确定放在接收频谱的蔓延的量:

接收机解调与 FMCW 类似于使用与脉冲压缩的接收机解调策略一起使用。这在多普勒恒虚警检测处理之前发生。大型调制指数是出于实际需要。

实际系统引入反向 FM 调制上使用数字信号处理的快速傅里叶变换的过程用来产生光谱之前的接收信号。这是与几个不同的解调值重复的。范围是发现通过确定接收频谱宽度在哪里最低。

实际系统过程还收到几个周期的 FM 调制样本以减少采样文物的影响。

[编辑]配置





一个简单的连续波雷达模块框图: 很多厂家提供这种收发器模块和其重命名为"多普勒天气雷达传感器"
有两种不同的天线配置用于连续波雷达:单站雷达和双基地雷达.

[编辑]单站

雷达接收天线位于附近雷达发射的单站雷达天线.

饲料通过 null通常需要消除出血通过发射器和接收器,可在实际系统中提高灵敏度之间。这通常用于连续波角跟踪是与地对空导弹系统互操作的 (CWAT) 雷达接收机。

中断连续波可以用来消除出血通过之间的传输和接收天线。这种系统通常需要每对传输脉冲之间的一个样本,采样速率通常是 30 kHz 或更多。这种技术用最便宜的雷达,如那些用于交通监测和体育种类。

调频连续波雷达可以建同用一个天线使用循环器或圆极化。

[编辑]双基地

雷达接收天线是远离雷达发射的双基地雷达天线。发射器是相当昂贵的而接收器是相当便宜,用完即弃。

这通常用于与半主动雷达末制导包括大多数的地对空导弹系统。传输雷达通常位于附近导弹发射装置。接收器位于导弹。

传输天线照亮中作为搜索灯一样的目标。传输天线也问题全方位示例。

接收方使用两个天线 — — 一个天线对准目标和一个旨在传输天线的天线。接收的天线,发射天线的目的用于开发饲料通过 null,它允许目标接收方才能可靠地工作或其附近的天线的主梁。

大多数现代系统调频连续波雷达使用一个发射机天线和多个接收器天线。因为发射器在不断与接收器有效相同的频率,必须行使特别护理避免负荷过重的接收阶段。

[编辑]单脉冲

主要文章:单脉冲雷达

单脉冲天线生产无脉冲或其他调制的角度测量结果。半主动雷达末制导中使用这种技术.

[编辑]泄漏

传输信号会泄漏到实际系统接收器。重大泄漏将来自于附近环境的思考,即使天线组件是完美。就像 120dB 泄漏排斥反应的需要,以达到可接受的性能。

三种方法可以用于产生一个实际的系统,将正常工作。
Null
筛选器
中断

Null 和筛选器的方法必须使用与双基地雷达,像半主动雷达末制导,出于实际原因因为侧叶从照明雷达将照亮除了在目标系统上的主叶照明环境。类似的限制适用于基于连续波雷达。这将添加成本。

中断适用于廉价手持单静态雷达系统 (警察雷达和体育用品)。这是不切实际的双系统的成本和复杂性与协调时间在两个不同位置的核精确地关联。

该驱动器的这一要求的设计约束是动态范围限制的实际接收组件,包括带通滤波器,需要一些时间来解决了。

[编辑]空

空的方法采用两个信号:
泄漏进入接收机的传输信号的样本
样本的实际传输信号

实际传输信号是旋转 180 度,削弱、 和送入接收器。相移和衰减设置使用取得从接收方的反馈意见取消大部分泄漏。典型的改进是到 70dB 30dB 的顺序。

[编辑]筛选器

筛选器的方法依赖于使用一个非常狭窄的频段拒绝筛选器,将消除低速信号从附近的反射器。乐队拒绝区域跨度 10 英里每小时 100 英里每小时,取决于预期的环境。典型的改进是到 70dB 30dB 的顺序。

[编辑]中断

虽然系统不被认为是 CW 系统,性能特点是足够相似进行分组的中断承运人中断 CW 与纯连续波雷达系统因为脉率很高,但不够,范围测量不能没有 FM 调制。

这种技术关闭发射器关闭接收器采样开始之前的一段。接收机干扰是下滑了约 8.7dB 每时间常数。120DB 的泄漏减少需要 14 恢复之间关闭发射器时带宽时间常数和接收器采样开始。

[编辑]优势

简单起见,由于连续波雷达是廉价的制造,从故障,廉价来维持,相对自由和完全自动化。有些小到足以放在口袋里携带。更为复杂的连续波雷达系统可以可靠地实现准确的检测,同时提供导弹光照超过 100 公里的距离。

可以提供额外信号噪音收益,这种人不需要额外的电源,使用没有调频调制的脉冲雷达将压缩 FMCW 匝道。这与这一事实它是傅里叶审问的连贯手段相结合可以使用而不是方位集成提供优越于噪音信号和多普勒测量。

多普勒处理允许信号连续接收器样本之间的集成。这意味着可以增加采样的数量没有增加发射功率扩大检测范围。这种技术可以用于生产廉价隐身低功率雷达。

CW 性能是这个原因类似于脉冲多普勒雷达性能。

[编辑]限制

调制连续波雷达不能测量距离,和梁是通常广泛与侧叶扩展到侧面和背后的雷达天线。信号幅值提供了唯一的方法,以确定哪个对象相对应的速度测量与接收器,附近多个移动对象时,但振幅信息不是有用无范围测量,以评估目标大小。移动对象包括对象在天线附近飞行的鸟。从接收方的正前方的小对象的思考可以折服从大型对象位于一侧,上方或背后的雷达 (如树与风穿过树叶、 高草、 海面,货运列车、 总线、 卡车和飞机进入天线侧叶的思考。

缺乏范围调制的小雷达系统才可靠与自由从植被、 飞机、 鸟、 天气现象和其它车辆附近的无菌环境中的一个对象一起使用时。

与 20dB天线侧叶,卡车或 1000 平方英尺的反映背后天线表面可以产生一个信号,强如一辆车有 10 平方呎的反映前的小手与树举行天线。地区调查需要确定如果手举行设备将可靠地运行,因为未观察到的巷道交通和运算符后面的树林可以干扰前经营者提出的意见。

这是一个典型的问题用雷达测速枪由执法人员、 纳斯卡事件和体育、 棒球、 高尔夫和网球一样使用。从第二次雷达、 汽车点火、 其他移动的对象,与预期的目标,和其他无线电频率来源动风扇叶片的干扰会损坏测量。这些系统受到波长,这是 0.3 米Ku 波段,所以梁蔓延超过 45 度,如果天线小于 12 英寸 (0.3 米) 的限制。除非天线大于雷达车载所有方向都延伸重大天线侧叶。 [6]

旁瓣抑制和调频范围调制是可靠的操作所必需的。没有办法知道的到达信号旁瓣抑制,需要两个或更多的天线,每个都有其自己单独的接收器没有方向。没有办法知道没有调频范围调制的距离。

所有需要要挑出单个对象的速度、 方向和距离。

此限制是众所周知的不能克服的设计的基本物理限制。

执法机构包括手持式激光组合中的执法,确认可靠的速度和在交通中的个别车辆位置后雷达检测速度过快所需的工具。 [7] [8] [9]
+1  科创币    wenrui   2013-03-27   虽然是机器翻译,,,
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5楼
科创仪表局正在做数据采样采集模块,在这个基础上开发雷达应该是可行的。希望大家努力搞定理论问题。
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6楼
等我下课回去试试…大概看了看感觉除了专业名词难度不大
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7楼
图片我就不上了。。没时间了还有事情。。麻烦版主帮忙编辑一下图片
对这个领域不是很熟悉,电子工程的专业课也没开,有些专业名词翻译的不好或者无法翻译,各位凑合看一下哈
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新项目:从零开始做调频连续波雷达
Kalle Hyv渀攀渀发表于 2013 01 30
我最近在Hackaday上看到一个写MIT一个课程的帖子。在这个课程里学生们主要用现成的零件做了一个调频连续波雷达。我看到以后很兴奋,马上有了一个从零开始做一个更好的雷达的想法。
这个帖子里的设计仅仅是初稿,很多东西可能会随着我的制作进程发生变化。
理论
在这个部分我不会写太多细节,因为你可以在别的地方找到更好更多的关于调频连续波的理论。基本上来说调频连续波雷达是一种发射叫做“chirps”的扫频连续波雷达(that transmits frequency sweeps called “chirps“)。”Chirps”到达目标后被反射回来。然后被接收到的信号跟发射的信号混合,放大。从最终得到的新号结果你可以推断出来雷达到目标的距离和目标相对于雷达的移动速度(根据多普勒效应)。你可以用一个雷达同时追踪多个目标。
你也可以用一个调频连续波雷达来捕捉叫做“合成孔径雷达”的图像,这个图像可以是雷达相对目标移动也可以是目标朝向雷达移动,根据这些图像雷达可以生成一个目标的3D图像。
调频连续波雷达的应用范围很广,从军用(比如目标搜索雷达),到汽车雷达,流量计数器,再到自动开门器,再到卫星。人造卫星中的调频连续波雷达用来测量海洋盐度,风俗,浪高,湿度,地形。
我的设计
调频连续波雷达框图
我从框图开始射击。我决定在我的雷达上使用4.2~4.4GHz的频带因为比起2.4GHz ISM频带来说干扰更少,天线也会更小。概括地说,我采用了一块PLL电路板和2GHz的压控振荡器,然后倍频到4GHz,放大后经过一根13dBi的喇叭天线发送。接收信号也采用相同的天线。接收到的信号和发送信号混合,再用一个晶体管共源共栅放大器放大后,最后用两个独立的运放再次放大。
这种想法会让雷达模块化,价格低廉,结构简单,最主要的是具有良好的设计。我还尽量避免使用难以找到或者价格昂贵的元器件。调频连续波雷达的关键参数之一是相位噪声性能(phase noise performance)。相位噪声越小越好。我已经用了各种各样的设计尽可能的降低了相位噪声。
天线
4.3GHz 13dBi 喇叭天线
这就是13dBi 喇叭天线。我计算了尺寸然后用solidworks做了一个模型。我正在期待得到激光切割的0.5mm厚的黄铜片然后把他们焊接在一起。这个天线具有可调节的底座,这样我就可以微调天线了。
PLL+压控振荡器电路板
2GHz PLL+压控振荡器 电路板布线图
信号源基于2GHz 压控振荡器,因为这种压控振荡器在移动通信领域广泛使用,易得且便宜压控振荡器被ADF4158 PLL芯片锁相,PLL芯片由一个3线的信号线控制。
这种型号的PLL芯片非常好用因为它具有生成“chirps”所需要的integrated ramp generator(翻译不能。。)。电路具有独立的超低噪音稳压器。从PLL到压控振荡器循环过滤器(VCO loop filter)的布线被接地(Ground fills)和大量的通孔屏蔽以防止布线中的噪声干扰。哪怕是很小的噪声干扰也会产生很大的相位噪音,对雷达性能造成不利影响。
这个项目中最大的困难是使PLL 循环过滤器(loop filter)的value正确,从而得到很好的线性扫描响应。
频率倍增器
MSA-0686 放大器/倍增器 布线图
这个频率倍增器仅仅是一个普通的被驱动到饱和状态的MSA-0686单片微波集成电路。电路有自己的LP2985 低噪音稳压器(regulator)。
带通滤波器
带通滤波器位于频率倍增器之后。它被用来从放大器输出中选择二次谐波,衰减一次三次谐波。这部分我最有可能把它作为第五过滤器在Taconic TLC-30 PTFE层压板(我有很多)上制作。我已经用Agilent ADS做了很多个小时的模拟,我也有几个不同的设计要去尝试。我觉得让它正常工作可能比我想象中的更难。让这个过滤器正常工作很有可能需要几次尝试,需要用网络分析仪测量很多次。
功分器
功分器布线图
功分器是一个普通的电阻功分器,在两个输出上用了ERA-5单片微波集成电路。每一个放大次都有自己的稳压器;
接收端
接收端布线图
接收端才用了HMC219MS8 镓砷被动双平衡混合器。从混合器出来的中频信号被晶体管共源共栅放大器放大。中频信号布线被通孔屏蔽防止噪音。在晶体管放大器之后信号被两个独立的运放放大。第一个运放作为范围重点放大器(range emphasis amplifier),增益作为频率的函数而变化,因此相对较高频率的信号(目标较远)比较低频率的信号放大的更大。第二个运放作为一个带增益的低通过滤器。
模数变换器
软件
雷达软件
我已经开始为我的雷达编写自己的程序来控制和播放视频信号和视频信号的快速傅立叶变换。软件采用python,pyQt,guiqwt和SciPy/Numpy。现在还不是很有用所以可能还需要更多的工作。
+1  学术分    虎哥   2020-08-30   公共服务奖(补加)
+25  科创币    wenrui   2013-04-08   
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2015-06-10 20:13:55
2015-6-10 20:13:55
8楼
有没有研究这个的?最近在看这方面的,想知道FMCW如何测角?
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2020-09-01 09:04:18
2020-9-1 9:04:18
9楼

这种遥远的帖子也能被虎哥翻出来。现在看看当初的翻译真的是一言难尽。

后来硕士也真的是做雷达去了,如果现在有需要的话我可以翻译一下1楼的东西。

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2020-09-03 21:21:36
2020-9-3 21:21:36
10楼
引用wzh19940105发表于9楼的内容
这种遥远的帖子也能被虎哥翻出来。现在看看当初的翻译真的是一言难尽。后来硕士也真的是做雷达去了,如果现...

啊哈,果然搞雷达去了

我是最近看到有人在炒作DIY雷达,觉得还是当年配方,还是当年的味道,跑KC上搜索发现果然

不用翻译这个了,如果有时间可以写点新的😂

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2020-09-04 09:02:57
11楼
引用虎哥发表于10楼的内容
啊哈,果然搞雷达去了我是最近看到有人在炒作DIY雷达,觉得还是当年配方,还是当年的味道,跑KC上搜索...

DIY雷达还真就FMCW比较合适 目前有比较成熟的产业链 各种需要的东西都能买还不贵


见过kc里面有大佬搞过SAR的 感觉这个比FMCW好玩多了

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