CN113777565A - 一种小型化毫米波雷达模拟方法 - Google Patents

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卢煜旻
朱欣恩
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Abstract

本发明公开了一种小型化毫米波雷达模拟方法，通过小型化毫米波雷达模拟器进行模拟，包括步骤S1：接收天线将接收到的毫米波雷达信号传输到下变频单元，以使得毫米波雷达信号下变成中频信号；步骤S2：开关延时声表级联矩阵单元接收中频信号，以使得对中频信号进行距离延时和速度调节，并且将生成调节中频信号发送到上变频单元。本发明公开的一种小型化毫米波雷达模拟方法，其用于毫米波车载雷达、物联网工业应用的场景、芯片测试等场景。实现简单的单目标速度距离模拟功能，具有体积小和成本低廉等优点，更适合于雷达产品和芯片产品的量产测试应用中。

Description

一种小型化毫米波雷达模拟方法
技术领域
本发明属于雷达模拟器技术领域，具体涉及一种小型化毫米波雷达模拟方法。
背景技术
雷达模拟器广泛用于雷达设备验证，雷达产品生产测试，雷达芯片测试中。通常的雷达模拟器包括了上下变频模块和目标仿真模块两部分。
上下变频是将毫米波频段变频到相对低频频段，然后在目标仿真模块里面对信号进行处理，加入速度和距离信息。
如图2所示，现有的信号处理模块有两种处理方式，第一种是数字方式，采用高速ADC采集信号，在高速DSP处理后通过DAC回放信号，第二种是模拟方式，将下变频后的信号转换为光信号，经过光纤延时后在转换为电信号回放，实现距离模拟。
但是现有的雷法模拟器具有以下缺陷：
毫米波雷达模拟器结构复杂，价格昂贵，体积相对较大。
1、雷达模拟器核心部分是目标模拟模块。其中数字方式功耗高，价格昂贵，系统复杂，系统最短延时大，只能模拟较远目标。
2、模拟方式的系统相对简单，但是光模块造价高，系统昂贵，体积大，对信号有恶化。
因此，针对上述问题，予以进一步改进。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种小型化毫米波雷达模拟方法，其用于毫米波车载雷达、物联网工业应用的场景、芯片测试等场景。实现简单的单目标速度距离模拟功能，具有体积小和成本低廉等优点，更适合于雷达产品和芯片产品的量产测试应用中。
本发明的另一目的在于提供一种小型化毫米波雷达模拟方法，其采用声表滤波器在电信号和声信号在互转过程中的高延时特性，选用多个定制的声表滤波器组，用过不同的组合，取代了传统的数字模拟模块和模拟光模块仿真方案，并且实现简单步进的延时性能。
本发明的另一目的在于提供一种小型化毫米波雷达模拟方法，可以在满足生产测试的简单要求下，大大的减少雷达模拟的系统复杂度，降低体积，缩减成本。
为达到以上目的，本发明提供一种小型化毫米波雷达模拟方法，通过小型化毫米波雷达模拟器进行模拟，包括以下步骤：
步骤S1：接收天线将接收到的毫米波雷达信号传输到下变频单元，以使得毫米波雷达信号下变成中频信号；
步骤S2：开关延时声表级联矩阵单元接收中频信号，以使得对中频信号进行距离延时和速度调节，并且将生成调节中频信号发送到上变频单元；
步骤S3：所述上变频单元接收调节中频信号后上变到所需的频段，并且通过发射天线进行发射，从而实现雷达信号模拟。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：开关延时声表级联矩阵单元通过依次连接的若干声表滤波器对中频信号进行距离延时调节；
步骤S2.2：开关延时声表级联矩阵单元对中频信号进行速度调节。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2.1具体实施为以下步骤：
步骤S2.1.1：各个声表滤波器的直通开关和延时开关分别与单片机电性连接，从而使得单片机分别调节各个声表滤波器的直通开关的开关状态或者延时开关的开关状态；
步骤S2.1.2：各个声表滤波器均设有对应的延时距离，当声表滤波器的延时开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离被加入到中频信号，从而中频信号获得当前声表滤波器的延时距离，当声表滤波器的直通开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离不被加入到中频信号，从而中频信号直接通过当前声表滤波器；
步骤S2.1.3：根据预设的对中频信号进行距离延时的需求，单片机根据各个声表滤波器对应的延时距离，从而对所有的声表滤波器的直通开关和延时开关进行选择接通，使得被接通延时开关的各个声表滤波器对应的延时距离的组合与需求的延时距离相等。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，步骤S2.2中具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：当中频信号的延时距离被调节后，在中频信号中加入与预设的速度调节相匹配的多普勒速度信息，从而生成调节中频信号。
作为上述技术方案的进一步优选的技术方案，通过与单片机电性连接的触摸显示屏输入对中频信号进行距离延时和速度的需求。
附图说明
图1是本发明的一种小型化毫米波雷达模拟方法的示意图。
图2是传统的毫米波雷达模拟的示意图。
附图标记包括：10、接收天线；20、下变频单元；30、开关延时声表级联矩阵单元；31、第一声声表滤波器；32、第二声表滤波器；33、第三声表滤波器；311、延时开关；312、直通开关；40、上变频单元；50、发射天线。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
在本发明的优选实施例中，本领域技术人员应注意，本发明所涉及的接收天线和发射天线等可被视为现有技术。
第一实施例。
本发明公开了一种小型化毫米波雷达模拟方法，通过小型化毫米波雷达模拟器进行模拟，包括以下步骤：
步骤S1：接收天线将接收到的毫米波雷达信号传输到下变频单元，以使得毫米波雷达信号下变成中频信号；
步骤S2：开关延时声表级联矩阵单元接收中频信号，以使得对中频信号进行距离延时和速度调节，并且将生成调节中频信号发送到上变频单元；
步骤S3：所述上变频单元接收调节中频信号后上变到所需的频段，并且通过发射天线进行发射，从而实现雷达信号模拟。
具体的是，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：开关延时声表级联矩阵单元通过依次连接的若干声表滤波器对中频信号进行距离延时调节；
步骤S2.2：开关延时声表级联矩阵单元对中频信号进行速度调节。
进一步的是，步骤S2.1具体实施为以下步骤：
步骤S2.1.1：各个声表滤波器的直通开关和延时开关分别与单片机电性连接，从而使得单片机分别调节各个声表滤波器的直通开关的开关状态或者延时开关的开关状态；
步骤S2.1.2：各个声表滤波器均设有对应的延时距离，当声表滤波器的延时开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离被加入到中频信号，从而中频信号获得当前声表滤波器的延时距离，当声表滤波器的直通开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离不被加入到中频信号，从而中频信号直接通过当前声表滤波器；
步骤S2.1.3：根据预设的对中频信号进行距离延时的需求，单片机根据各个声表滤波器对应的延时距离，从而对所有的声表滤波器的直通开关和延时开关进行选择接通，使得被接通延时开关的各个声表滤波器对应的延时距离的组合与需求的延时距离相等。
更进一步的是，步骤S2.2中具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：当中频信号的延时距离被调节后，在中频信号中加入与预设的速度调节相匹配的多普勒速度信息，从而生成调节中频信号。
更具体的是，通过与单片机电性连接的触摸显示屏输入对中频信号进行距离延时和速度的需求。
第二实施例(优选实施例)。
本发明公开了一种小型化毫米波雷达模拟方法，通过小型化毫米波雷达模拟器进行模拟，包括以下步骤：
步骤S1：接收天线将接收到的毫米波雷达信号传输到下变频单元，以使得毫米波雷达信号下变成中频信号；
步骤S2：开关延时声表级联矩阵单元接收中频信号，以使得对中频信号进行距离延时和速度调节，并且将生成调节中频信号发送到上变频单元；
步骤S3：所述上变频单元接收调节中频信号后上变到所需的频段，并且通过发射天线进行发射，从而实现雷达信号模拟。
具体的是，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：开关延时声表级联矩阵单元通过依次连接的若干声表滤波器对中频信号进行距离延时调节；
步骤S2.2：开关延时声表级联矩阵单元对中频信号进行速度调节。
进一步的是，步骤S2.1具体实施为以下步骤：
步骤S2.1.1：各个声表滤波器的直通开关和延时开关分别与单片机电性连接，从而使得单片机分别调节各个声表滤波器的直通开关的开关状态或者延时开关的开关状态；
步骤S2.1.2：各个声表滤波器均设有对应的延时距离，当声表滤波器的延时开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离被加入到中频信号，从而中频信号获得当前声表滤波器的延时距离，当声表滤波器的直通开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离不被加入到中频信号，从而中频信号直接通过当前声表滤波器；
步骤S2.1.3：根据预设的对中频信号进行距离延时的需求，单片机根据各个声表滤波器对应的延时距离，从而对所有的声表滤波器的直通开关和延时开关进行选择接通，使得被接通延时开关的各个声表滤波器对应的延时距离的组合与需求的延时距离相等。
更进一步的是，步骤S2.2中具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：当中频信号的延时距离被调节后，在中频信号中加入与预设的速度调节相匹配的多普勒速度信息，从而生成调节中频信号。
更具体的是，通过与单片机电性连接的触摸显示屏输入对中频信号进行距离延时和速度的需求。
本发明还公开了一种小型化毫米波雷达模拟器，包括接收天线10、下变频单元20、开关延时声表级联矩阵单元30、上变频单元40和发射天线50，其中：
所述接收天线10的输出端与所述下变频单元20的输入端电性连接，所述下变频单元20的输出端与所述开关延时声表级联矩阵单元30的输入端电性连接，所述开关延时声表级联矩阵单元30的输出端与所述上变频单元40的输入端电性连接，所述上变频单元40的输出端与所述发射天线50的输入端电性连接；
所述开关延时声表级联矩阵单元30包括依次连接的若干声表滤波器，并且各个所述声表滤波器包括直通开关312和延时开关311。
具体的是，所述开关延时声表级联矩阵单元30包括第一声表滤波器31、第二声表滤波器32和第三声表滤波器33，其中：
所述第一声表滤波器31的输入端与所述下变频单元20的输出端电性连接，所述第一声表滤波器31的输出端与所述第二声表滤波器32的输入端电性连接，所述第二声表滤波器32的输出端与所述第三声表滤波器33的输入端电性连接，所述第三声表滤波器33的输出端与所述上变频单40元的输入端电性连接。
更具体的是，所述第一声表滤波器31设有第一延时距离，所述第二声表滤波器32设有第二延时距离并且所述第三声表滤波器33设有第三延时距离。
进一步的是，各个所述声表滤波器的直通开关312和延时开关311均分别与单片机(优选为STM32系列)电性连接。
更进一步的是，所述小型化毫米波雷达模拟器包括防水外壳，所述接收天线10、所述下变频单元20、所述开关延时声表级联矩阵单元30、所述上变频单元40和所述发射天线50均安装于所述防水外壳。
本发明的原理为：本发明采用低成本的下变频单元将接收天线接收到的毫米波雷达信号下变频成3GHz+-500MHz的中频信号，通过如图1的开关延时声表级联矩阵单元，产生需要的延时新能，通过对声表延时线组的控制，可以实现距离的变换。再将延时的中频信号加入多普勒速度信息，上变到所需频段，实现雷达信号模拟；
本发明可以模拟任意的检测距离，例如如图1所示，第一声表滤波器的第一延时距离为1m，第二声表滤波器的第二延时距离为2m，第三声表滤波器的第三延时距离为4m，当需要模拟的检测目标距离为5m时，在中频信号中 (开关延时声表级联矩阵单元)，通过单片机将第一声表滤波器的延时开关接通第二声表滤波器的直通开关，然后再接通第三声表滤波器的延时开关，从而获得5m的延时距离。
值得一提的是，本发明专利申请涉及的接收天线和发射天线等技术特征应被视为现有技术，这些技术特征的具体结构、工作原理以及可能涉及到的控制方式、空间布置方式采用本领域的常规选择即可，不应被视为本发明专利的发明点所在，本发明专利不做进一步具体展开详述。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种小型化毫米波雷达模拟方法，通过小型化毫米波雷达模拟器进行模拟，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：接收天线将接收到的毫米波雷达信号传输到下变频单元，以使得毫米波雷达信号下变成中频信号；
步骤S2：开关延时声表级联矩阵单元接收中频信号，以使得对中频信号进行距离延时和速度调节，并且将生成调节中频信号发送到上变频单元；
步骤S3：所述上变频单元接收调节中频信号后上变到所需的频段，并且通过发射天线进行发射，从而实现雷达信号模拟。
2.根据权利要求1所述的一种小型化毫米波雷达模拟方法，其特征在于，步骤S2具体实施为以下步骤：
步骤S2.1：开关延时声表级联矩阵单元通过依次连接的若干声表滤波器对中频信号进行距离延时调节；
步骤S2.2：开关延时声表级联矩阵单元对中频信号进行速度调节。
3.根据权利要求2所述的一种小型化毫米波雷达模拟方法，其特征在于，步骤S2.1具体实施为以下步骤：
步骤S2.1.1：各个声表滤波器的直通开关和延时开关分别与单片机电性连接，从而使得单片机分别调节各个声表滤波器的直通开关的开关状态或者延时开关的开关状态；
步骤S2.1.2：各个声表滤波器均设有对应的延时距离，当声表滤波器的延时开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离被加入到中频信号，从而中频信号获得当前声表滤波器的延时距离，当声表滤波器的直通开关被接通时，使得当前声表滤波器的延时距离不被加入到中频信号，从而中频信号直接通过当前声表滤波器；
步骤S2.1.3：根据预设的对中频信号进行距离延时的需求，单片机根据各个声表滤波器对应的延时距离，从而对所有的声表滤波器的直通开关和延时开关进行选择接通，使得被接通延时开关的各个声表滤波器对应的延时距离的组合与需求的延时距离相等。
4.根据权利要求3所述的一种小型化毫米波雷达模拟方法，其特征在于，步骤S2.2中具体实施为以下步骤：
步骤S2.2.1：当中频信号的延时距离被调节后，在中频信号中加入与预设的速度调节相匹配的多普勒速度信息，从而生成调节中频信号。
5.根据权利要求4所述的一种小型化毫米波雷达模拟方法，其特征在于，通过与单片机电性连接的触摸显示屏输入对中频信号进行距离延时和速度的需求。
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