CN113589242B - 一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，混频器的一端信号连接被测雷达的接收回路，接收被测雷达的接收信号，其另一端接收信号发生器的工作信号，混频器将被测雷达的接收信号与信号发生器的工作信号经混频处理后的中频信号发送给AD采样单元；AD采样单元将上述中频信号发送给计算机端；计算机端包括雷达设定单元、信号发生器设定单元、功率计算单元、绘图单元，雷达设定单元用于在76‑81Ghz范围内设定被测雷达的接收信号的接收频率；信号发生器设定单元用于设定信号发生器的工作信号的工作频率；所述功率计算单元用于计算被测雷达在当前接收频率下的功率值。本申请提供一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，能快速、准确地测试接收回路的信号性能。
Description
技术领域
本发明涉及雷达测试技术，具体涉及一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统及方法。
背景技术
调频连续波(FMCW)雷达的天线设计对后期信号的影响非常大，在产品开发原型设计阶段根据设计参数通过仿真软件对天线进行仿真，设计符合要求的天线布阵及排列方式，而对一个雷达产品来说，通常会有一个或多个的发射天线及接收天线，发射天线的参数验证比较容易实现，测试中使发射单元发射毫米波，借助下变频器及频谱仪等测试设备可采样得到发射天线的数据。对采样数据进行后处理即可验证发射回路天线的信号与仿真数据的一致性。
但是，接收回路的信号验证目前尚无确定性的方法可测试其性能。目前针对毫米波雷达接收回路的信号测试方法是将接收回路的天线加载发射馈源，当做发射信号源的方式来测试，此种方法并不能完全的反应出真实的接收回路的信号性能。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本申请提供一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，能更准确地反映出接收回路的信号性能，具有快速获得测试结果、节约成本的优点。
为了实现上述技术效果，本发明的具体技术方案如下：
一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，包括被测雷达、信号发生器、客户端、计算机端；
所述客户端包括混频器、AD采样单元、存储器、中央处理器，所述混频器的一端信号连接被测雷达的接收回路，接收被测雷达的接收信号，其另一端接收信号发生器的工作信号，所述混频器将被测雷达的接收信号与信号发生器的工作信号经混频处理后的中频信号发送给所述AD采样单元；所述AD采样单元将上述中频信号送入所述存储器，同时通过中央处理器发送给所述计算机端；
所述中央处理器还用于向被测雷达的接收回路传输由计算机端设定的接收信号的接收频率信息；
所述计算机端包括雷达设定单元、信号发生器设定单元、功率计算单元、绘图单元，所述雷达设定单元用于在76-81Ghz范围内设定被测雷达的接收信号的接收频率；所述信号发生器设定单元用于设定信号发生器的工作信号的工作频率，且设定的信号发生器的工作频率始终高于同一时刻的被测雷达的接收频率一固定频率；所述功率计算单元用于计算被测雷达在当前接收频率下的功率值；所述绘图单元用于生成相应接收频率下的频响曲线。
进一步地，设定的信号发生器的工作频率始终高同一时刻的被测雷达的接收频率0.001Ghz。
同时，基于上述技术方案，本发明还提供一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量方法，其具体技术方案如下：
一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量方法，具体包括以下步骤：
S1、信号发生器接收计算机端中的信号发生器设定单元的指令，以工作频率76.001Ghz发射正弦波信号S1；
S2、被测雷达关闭发射回路的发射信号功能，使其只能处于信号接收状态，接收信号记为S2；雷达设定单元设定被测雷达的接收频率为76.000Ghz；
S3、此时混频器输出的中频信号S，就是信号发生器的工作信号S1与被测雷达的接收信号S2经混频处理后的信号，有S＝S1-S2，该中频信号S经AD采样后，通过中央处理器送入计算机端；
S4、功率计算单元对这1M的中频信号进行FFT(快速傅里叶变换)运算，计算出对应的功率值，其过程如下：
对当前中频信号进行FFT运算获得该中频信号的频域信号X(s)，计算方法如下：
其中/>
其中，x(s)是指中频信号s的离散傅里叶变换后的频谱，N表示傅里叶变换的点数，j是指虚数单位，k表示离散傅里叶变换的第k个频谱；
提取频域信号X(s)的峰值点的幅值，记为X，用分贝值表示这1M的中频信号的功率值，计算公式为：dB＝20lgX；
S5、保存当前计算的功率值，绘图单元进行描点，其中横轴为此刻被测雷达接收回路的接收频率，纵轴为当前计算的功率值；
S6、以0.1Ghz的固定步长逐渐增大被测雷达的接收频率，使被测雷达在76-81Ghz范围内扫频工作，并且信号发生器的工作频率始终高被测雷达的接收频率1Mhz，循环步骤S3-S5，从而得到被测雷达接收回路在76-81Ghz接收频率范围内的频率响应值图形。
依靠上述方法，通过对中频信号S的分析，能够间接地反映出被测雷达的接收回路的信号性能。
依据上述技术方案，与现有技术相比，本方法是带电直接测试被测雷达接收回路的信号性能，能更加直接的反应出接收回路的信号；使用此方法可达到自动测试被测雷达接收回路信号性能的目的，节省测试人员测试的工作时间，具有快速获得测试结果、节约成本、可以在产线上大规模使用等优点。
附图说明
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
图1为本发明中的毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统的一框架示意图；
图2为本发明中的毫米波雷达接收回路频谱特性测量方法的一方法流程图；
其中，1、被测雷达；2、信号发生器；3、客户端；31、混频器；32、AD采样单元；33、存储器；34、中央处理器；4、计算机端；41、雷达设定单元；42、信号发生器设定单元；43、功率计算单元；44、绘图单元。
具体实施方式
为使本实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实施方式中的附图，对本实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。
实施例一
参考图1，一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，包括被测雷达1、信号发生器2、客户端3、计算机端4；
所述客户端3包括混频器31、AD采样单元32、存储器33、中央处理器34，所述混频器31的一端信号连接被测雷达的接收回路，接收被测雷达1的接收信号，其另一端接收信号发生器2的工作信号，所述混频器31将被测雷达的接收信号与信号发生器的工作信号经混频处理后的中频信号发送给所述AD采样单元32；所述AD采样单元32将上述中频信号送入所述存储器33，同时通过中央处理器34发送给所述计算机端4；
所述中央处理器34还用于向被测雷达的接收回路传输由计算机端4设定的接收信号的接收频率信息；
所述计算机端4包括雷达设定单元41、信号发生器设定单元42、功率计算单元43、绘图单元44，所述雷达设定单元41用于在76-81Ghz范围内设定被测雷达的接收信号的接收频率；所述信号发生器设定单元42用于设定信号发生器的工作信号的工作频率，且设定的信号发生器的工作频率始终高于同一时刻的被测雷达的接收频率一固定频率；所述功率计算单元43用于计算被测雷达在当前接收频率下的功率值；所述绘图单元44用于生成相应接收频率下的频响曲线。
其中，设定的信号发生器的工作频率始终高同一时刻的被测雷达的接收频率0.001Ghz。
实施例二
参考图2，一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量方法，具体包括以下步骤：
S1、信号发生器2接收计算机端4中的信号发生器设定单元42的指令，以工作频率76.001Ghz发射正弦波信号S1；
S2、被测雷达1关闭发射回路的发射信号功能，使其只能处于信号接收状态，接收信号记为S2；雷达设定单元41设定被测雷达的接收频率为76.000Ghz；
S3、此时混频器31输出的中频信号S，就是信号发生器的工作信号S1与被测雷达的接收信号S2经混频处理后的信号，有S＝S1-S2，该中频信号S经AD采样后，通过中央处理器34送入计算机端4；
S4、功率计算单元43对这1M的中频信号进行FFT运算，计算出对应的功率值，其过程如下：
对当前中频信号进行FFT运算获得该中频信号的频域信号X(s)，计算方法如下：
其中/>
其中，x(s)是指中频信号s的离散傅里叶变换后的频谱，N表示傅里叶变换的点数，j是指虚数单位，k表示离散傅里叶变换的第k个频谱；
提取频域信号X(s)的峰值点的幅值，记为X，用分贝值表示这1M的中频信号的功率值，计算公式为：dB＝20lgX；
S5、保存当前计算的功率值，绘图单元44进行描点，其中横轴为此刻被测雷达接收回路的接收频率，纵轴为当前计算的功率值；
S6、以0.1Ghz的固定步长逐渐增大被测雷达的接收频率，使被测雷达在76-81Ghz范围内扫频工作，并且信号发生器的工作频率始终高被测雷达的接收频率1Mhz，循环步骤S3-S5，从而得到被测雷达接收回路在76-81Ghz接收频率范围内的频率响应值图形。
依靠上述方法，通过对中频信号S的分析，能够间接地反映出被测雷达的接收回路的信号性能。
以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (3)
1.一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，其特征在于，包括被测雷
达、信号发生器、客户端、计算机端；
所述客户端包括混频器、AD 采样单元、存储器、中央处理器，所述混频器的一端信号连接被测雷达的接收回路，接收被测雷达的接收信号，其另一端接收信号发生器的工作信号，所述混频器将被测雷达的接收信号与信号发生器的工作信号经混频处理后的中频信号发送给所述 AD采样单元:所述 AD采样单元将上述中频信号送入所述存储器，同时通过中央处理器发送给所述计算机端；
所述中央处理器还用于向被测雷达的接收回路传输由计算机端设定的接收信号的接收频率信息；
所述计算机端包括雷达设定单元、信号发生器设定单元、功率计算单元绘图单元，所述雷达设定单元用于在 76-81Ghz 范围内设定被测雷达的接收信号的接收频率；所述信号发生器设定单元用于设定信号发生器的工作信号的工作频率，且设定的信号发生器的工作频率始终高于同一时刻的被测雷达的接收频率一固定频率:所述功率计算单元用于计算被测雷达在当前接收频率下的功率值:所述绘图单元用于生成相应接收频率下的频响曲线；
信号发生器接收计算机端中的信号发生器设定单元的指令发射正弦波信号S1；被测雷达关闭发射回路的发射信号功能，使其只能处于信号接收状态，接收信号记为S2；混频器输出的中频信号S就是信号发生器的正弦波信号S1与被测雷达的接收信号S2经混频处理后的信号有S=S1-S2。
2.如权利要求1所述的一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，其特征在于，设定的信号发生器的工作频率始终高同一时刻的被测雷达的接收频率0.001Ghz。
3.一种毫米波雷达接收回路频谱特性测量方法，其基于如权利要求1至2中任一项所述的毫米波雷达接收回路频谱特性测量系统，其特征在于，具体包括以下步骤:
S1、信号发生器接收计算机端中的信号发生器设定单元的指令，以工作频率76.001Ghz发射正弦波信号S1；
S2、被测雷达关闭发射回路的发射信号功能，使其只能处于信号接收状态接收信号记为S2;雷达设定单元设定被测雷达的接收频率为76.000Ghz；
S3、此时混频器输出的中频信号S，就是信号发生器的正弦波信号S1与被测雷达的接收信号S2经混频处理后的信号，有S=S1-S2，该中频信号S经AD采样后，通过中央处理器送入计算机端；
S4、功率计算单元对这1Mhz的中频信号进行FFT运算,计算出对应的功率值其过程如下:
对当前中频信号s进行FFT运算获得该中频信号s的频域信号X（s），计算方法如下:
其中/> 其中，x（s）是指中频信号s的离散傅里叶变换后的频谱，N表示傅里叶变换的点数，j是指虚数单位，k表示离散傅里叶变换的第k个频谱；
提取频域信号X的峰值点的幅值，记为X，用分贝值表示这1Mhz的中频信号的功率值，计算公式为:dB=20lgX；
S5、保存当前计算的功率值，绘图单元进行描点，其中横轴为此刻被测雷达接收回路的接收频率，纵轴为当前计算的功率值；
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