CN212410850U - 一种超宽带调频连续波雷达射频系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种超宽带调频连续波雷达射频系统，包括调频信号生成器、功率分配器、功率调节模块、超宽带天线、多级宽带高增益放大电路、混频器、低通滤波器和转换模块；所述调频信号生成器、功率分配器和功率调节模块依次连接，所述功率调节模块包括第一功率调节模块和第二功率调节模块，所述混频器的输入端还与多级宽带高增益放大电路连接，所述多级宽带高增益放大电路的输入端与超宽带天线的发射端连接，所述混频器的输出端与低通滤波器连接，所述低通滤波器的输出端与转换模块连接。系统的功耗和成本都较现有的高频段设计显著降低，使得大规模应用和多机组网应用成为可能。
Description
技术领域
本实用新型涉及雷达射频技术领域，具体涉及一种超宽带调频连续波雷达射频系统。
背景技术
调频连续波（Frequency-modulated continuous-wave，FMCW）雷达以一种常见的雷达形式，他通过微波发射装置发射经过调制频率连续变化的信号，并通过接收装置获得目标的回波，回波信号发射信号存在一个可通过混频器获得的频率差。该频率差和被测目标的距离成正比，且雷达的距离分辨率与频率变化的带宽成反比。现有的FMCW设计多不是针对室内场景以人体为目标进行设计和优化，在民用方面主要用于车载目标距离探测。
因为FMCW雷达的距离分辨率与带宽成反比，故为了实现高分辨率现有设计多采用24/60/77GHz频段。但高频率意味着电磁波传播过程中衰减也越严重，例如为了在接收端获得相同的回波信号功率，60GHz信号需要比6GHz信号的发射功率高20dB，即100倍。这样的系统成本更高且要消耗更多的功率，这些都限制了在物联网领域的应用，同时在室内近距离探测的场景下，过高的发射功率也会给人体健康带来潜在风险。另一方面，另一个常用的频段为2.4GHz频段，但该频段的可用带宽有限，进而限制了雷达的距离分辨率，同时2.4GHz信号的波长是比如6GHz信号的2.5倍，其能探测的目标的最小特征尺寸则也是6GHz信号的2.5倍。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的技术问题，提供一种超宽带调频连续波雷达射频系统，通过针对性的高增益高带宽同时低噪声高灵敏度的设计，使得通过较低的雷达发射功率即可获得相对较高的探测距离和探测精度，这对目标应用场景可以获得较为理想的探测效果。同时系统的功耗和成本都较现有的高频段设计显著降低，使得大规模应用和多机组网应用成为可能。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种超宽带调频连续波雷达射频系统，其包括调频信号生成器、功率分配器、功率调节模块、超宽带天线、多级宽带高增益放大电路、混频器、低通滤波器和转换模块；所述调频信号生成器、功率分配器和功率调节模块依次连接，所述功率调节模块包括第一功率调节模块和第二功率调节模块，所述第一功率调节模块的输出端连接超宽带天线的接收端，所述第二功率调节模块的输出端与混频器输入端连接，所述混频器的输入端还与多级宽带高增益放大电路连接，所述多级宽带高增益放大电路的输入端与超宽带天线的发射端连接，所述混频器的输出端与低通滤波器连接，所述低通滤波器的输出端与转换模块连接。
优选的，所述多级宽带高增益放大电路包括依次连接的低噪声放大器、高增益宽带放大器和可变增益放大器；其中，低噪声放大器作用于接收端信号的噪声系数，高增益宽带放大器用于将回波信号放大到相应的水平以满足后续系统的要求，可变增益放大器用于改变链路增益以输出功率较为稳定的回波信号。
优选的，所述功率分配器为低损耗功率分配器，用于产生两路信号分别作为发射信号和本振信号。
本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种超宽带调频连续波雷达射频系统，通过针对性的高增益高带宽同时低噪声高灵敏度的设计，使得通过较低的雷达发射功率即可获得相对较高的探测距离和探测精度，这对目标应用场景可以获得较为理想的探测效果。同时系统的功耗和成本都较现有的高频段设计显著降低，使得大规模应用和多机组网应用成为可能。
附图说明
图1为本实用新型的射频系统原理图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
调频信号生成器1、低损耗功率分配器2、第一功率调节模块3、第二功率调节模块4、超宽带天线5、多级宽带高增益放大电路6、混频器7、低通滤波器8、转换模块9、低噪声放大器10、高增益宽带放大器11、可变增益放大器12。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本实施例公开了一种超宽带调频连续波雷达射频系统，其包括调频信号生成器1、功率分配器、功率调节模块、超宽带天线5、多级宽带高增益放大电路6、混频器7、低通滤波器和转换模块9；所述调频信号生成器1、功率分配器和功率调节模块依次连接，所述功率调节模块包括第一功率调节模块3和第二功率调节模块4，所述第一功率调节模块3的输出端连接超宽带天线5的接收端，所述第二功率调节模块的输出端与混频器7输入端连接，所述混频器7的输入端还与多级宽带高增益放大电路6连接，所述多级宽带高增益放大电路6的输入端与超宽带天线5的发射端连接，所述混频器7的输出端与低通滤波器8连接，所述低通滤波器8的输出端与转换模块9连接。
在本实施例中，调频信号生成器1用以产生一个频率锯齿状调制的额定输出功率的调频连续波信号；低损耗功率分配器2用以产生两路信号分别作为发射信号和本振信号；第一功率调节模块3可以根据频带管理的要求使输出信号在不超出要求的前提下拥有更高的发射功率，第二功率调节模块4可以调节本振信号功率，为混频器7提供稳定的本振信号；超宽带天线5用以发射和接收信号；多级宽带高增益放大电路6中，其中低噪声放大器10对接收端信号的噪声系数起到决定作用，高增益宽带放大器11用以将回波信号放大到相应的水平，以满足后续系统的要求，可变增益放大器12由于回波信号与距离相关，其可以改变链路增益以输出一个功率较为稳定的回波信号，使混频器7工作在合理的区间进而获得较为稳定的差频信号；混频器7可以输出本振信号和回波信号的差频信号，该差频信号的频率即反映了目标的距离等信息；低通滤波器8用以滤除频率高于差频信号的信号，以避免这些信号对数据分析的干扰；本实施例中的转换模块9为高分精度高速模拟-数字转换模块（ADC），对差频信号进行采样转换为数字信号，用于后续信号处理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种超宽带调频连续波雷达射频系统，其特征在于，其包括调频信号生成器、功率分配器、功率调节模块、超宽带天线、多级宽带高增益放大电路、混频器、低通滤波器和转换模块；所述调频信号生成器、功率分配器和功率调节模块依次连接，所述功率调节模块包括第一功率调节模块和第二功率调节模块，所述第一功率调节模块的输出端连接超宽带天线的接收端，所述第二功率调节模块的输出端与混频器输入端连接，所述混频器的输入端还与多级宽带高增益放大电路连接，所述多级宽带高增益放大电路的输入端与超宽带天线的发射端连接，所述混频器的输出端与低通滤波器连接，所述低通滤波器的输出端与转换模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种超宽带调频连续波雷达射频系统，其特征在于，所述多级宽带高增益放大电路包括依次连接的低噪声放大器、高增益宽带放大器和可变增益放大器；其中，低噪声放大器作用于接收端信号的噪声系数，高增益宽带放大器用于将回波信号放大到相应的水平以满足后续系统的要求，可变增益放大器用于改变链路增益以输出功率较为稳定的回波信号。
3.根据权利要求2所述的一种超宽带调频连续波雷达射频系统，其特征在于，所述功率分配器为低损耗功率分配器，用于产生两路信号分别作为发射信号和本振信号。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202021056776.2U CN212410850U (zh) | 2020-06-10 | 2020-06-10 | 一种超宽带调频连续波雷达射频系统 |
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Publications (1)
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| CN212410850U true CN212410850U (zh) | 2021-01-26 |
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| CN202021056776.2U Active CN212410850U (zh) | 2020-06-10 | 2020-06-10 | 一种超宽带调频连续波雷达射频系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2020
- 2020-06-10 CN CN202021056776.2U patent/CN212410850U/zh active Active
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