一种场面监视雷达的制作方法

本实用新型涉及雷达技术领域，特别涉及一种场面监视雷达。

背景技术：

目前，一般的场面监视雷达作用距离要求较远，但存在系统复杂、成本较高等问题，不适合大面积推广和应用。汽车雷达大多采用高集成度的soc(片上系统)，俗称套片，其成本低、可靠性好，但其发射功率低、接收通道噪声系数大，作用距离小，信号处理能力偏弱，不适合直接在场面监视雷达中进行使用。

技术实现要素：

本实用新型针对现有场面监视雷达系统复杂、成本较高，而汽车雷达套片由于作用距离小，不能够直接应用于场面监视雷达的问题，提供一种基于汽车雷达套片的场面监视雷达。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：

一种场面监视雷达，包括雷达收发前端组件和雷达信号处理单元；

所述雷达收发前端组件包括雷达发射模块和雷达接收模块，所述雷达发射模块包括雷达发射芯片、功放电路、驱动电路、锁相环电路和发射天线，所述发射天线、功放电路、驱动电路、雷达发射芯片和锁相环电路依次电连接，所述锁相环电路连接雷达信号处理单元；所述雷达接收模块包括雷达接收芯片和多路低噪声放大器、sfc电路、运放电路、adc电路与接收天线，多路所述接收天线分别连接多路所述低噪声放大器，多路所述低噪声放大器分别连接到雷达接收芯片，多路所述sfc电路、多路所述运放电路和多路所述adc电路依次电连接，多路所述sfc电路分别连接到雷达接收芯片，多路所述adc电路分别连接到雷达信号处理单元。

进一步地，所述雷达发射芯片采用adf5901芯片，所述雷达接收芯片采用adf5904芯片。

进一步地，所述功放电路的主模块采用hmc994apm5e芯片。

进一步地，所述sfc电路包括高通滤波电路和中频放大电路，所述sfc电路采用ada4857-2芯片。

进一步地，所述雷达信号处理单元包括fpga模块和dsp模块，所述雷达发射模块与fpga模块电连接。

本实用新型所具有的有益效果：

该场面监视雷达整体结构简单，能够显著降低场面监视雷达的复杂程度，具有很好的工作稳定性和可靠性；基于汽车雷达套片进行设计，有效降低了系统的硬件成本，同时可提高汽车雷达的作用距离，能够很好地满足场面监视雷达作用距离的要求。

附图说明

图1为本实用新型场面监视雷达结构框图。

图2为本实用新型中雷达发射模块结构框图。

图3为本实用新型中驱动电路的电路图。

图4为本实用新型中锁相环电路的电路图。

图5为本实用新型中雷达接收模块结构框图。

图6为本实用新型中sfc电路原理图。

图7为本实用新型中中频放大器原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实施例中的场面监视雷达，包括雷达收发前端组件和雷达信号处理单元。

雷达收发前端组件包括雷达发射模块和雷达接收模块。

如图2，雷达发射模块包括雷达发射芯片、功放电路、驱动电路、锁相环电路和发射天线，所述发射天线、功放电路、驱动电路、雷达发射芯片和锁相环电路依次电连接，所述锁相环电路连接雷达信号处理单元。

本实施例中雷达发射芯片采用adi公司的adf5901，该芯片是一款24ghztx单片微波集成电路(mmic)，片内集成24ghzvco和pga，并有两个tx通道；片内24ghzvco产生用于2个tx通道和lo输出的24ghz信号，每个tx通道包含一个功率控制电路，适用于雷达系统。

功放电路的主模块采用adi公司的hmc994apm5e芯片。hmc994apm5e是一款gaasphemtmmic分布式宽带功率放大器，工作频率范围为dc至28ghz，提供13db增益，+29dbm饱和输出功率，23％pae(+10v电源)，同时具有极为平坦的增益，非常适合ew、ecm、雷达和测试设备应用。

驱动电路采用adi公司的hmc442lc3b芯片。该芯片提供13db增益，+23dbm(26％pae)的饱和功率，如图3所示。

如图4所示，锁相环电路的主模块采用adi公司的adf4159芯片。该芯片是一个具有调制、以及快速和慢速波形产生能力的频率合成器，该器件可用于实现频率扫描，可在频域内产生各种波形，例如锯齿波和三角波。扫描可以设置为自动进行，也可以设置为通过外部脉冲手动触发每个步骤。adf4159具有周跳减少电路，可进一步缩短锁定时间，而无需修改环路滤波器。

adf4159的rfina与rfinb为芯片内部预分频器的输入，分别接收来自adf5901的aux与的一对差分信号，作为锁相环的反馈回路。adf4159的电荷泵电流从cp脚流出，经过环路滤波器，进入adf5901的vtune脚，作为控制电压。rta6设计为5.1k，用于把最大cp电流设置为4.8ma。adf5901的txo2脚为信号输出，loout为lo输出。adf4159、adf5901芯片的clk，data，le，mux引脚均由fpga控制，用以设置两芯片的参数。

如图5，本实施例中的雷达接收模块包括雷达接收芯片和多路低噪声放大器、sfc电路、运放电路、adc电路与接收天线，多路所述接收天线分别连接多路所述低噪声放大器，多路所述低噪声放大器分别连接到雷达接收芯片，多路所述sfc电路、多路所述运放电路和多路所述adc电路依次电连接，多路所述sfc电路分别连接到雷达接收芯片，多路所述adc电路分别连接到雷达信号处理单元。

本实施例中雷达接收芯片主要采用adi公司的adf5904芯片。adf5904是一款4通道、24ghz接收机下变频器，每个通道包含一个集成片内巴伦的单端rf输入，后接差分低噪声放大器(lna)，以及集成差分输出缓冲器的下变频混频器。

低噪声放大器采用adi公司的hmc751，是一款高动态范围gaasphemtmmic低噪声放大器(lna)，提供25db小信号增益、2.2db噪声系数及+25dbm输出ip3。

sfc电路的设计要求带内幅频特性按一定斜率上升，在低频段它的增益低，在高频段它的增益高。因此，在后端运放放大增益不变的情况下，通过在前端加入高通滤波器实现，高通滤波器使信号在低频段插损大，高频段插损小。芯片ada4857-2内置2个相同的运放，可以用其中一个运放构建高通滤波电路，另一个运放作为中频放大电路，整体实现sfc电路。ada4857-2芯片压摆率高达2800v/us，可保证信号不失真；sfc电路如图6所示。

运放电路选用运放芯片ada4857-2。系统设计使用了2片ada4857-2，第一片adf4857-2芯片的第一片运放作为高通，第二片作为中频放大器使用；第二片adf4857-2芯片的两片运放全部作为中频放大器使用，因此中频放大器共三个，三个中频放大器级联。前2个中频放大器设计一致，放大倍数为20，第三个中频放大器放大倍数为1，留出放大裕度。

以第一个中频放大器进行设计，图7为中频放大器原理图，负载设置为1k。

adc电路采用adi的ad9257，它是一款8通道、14位、40msps/65msps模数转换器(adc)，内置片内采样保持电路，专门针对低成本、低功耗、小尺寸和易用性而设计，转换速率最高可达65msps，具有杰出的动态性能与低功耗特性。

雷达发射模块采用高集成度的汽车雷达发射套片作为发射功能模块；fpga模块控制锁相环电路产生需要的发射波形，控制雷达发射芯片产生探测目标所需的微波射频信号；雷达接收模块中采用功放电路对射频信号进行放大处理，提高微波射频信号的发射功率，达到雷达探测所需的能量。

雷达接收模块采用高集成度的汽车雷达接收套片作为接收功能模块；在接收天线与雷达接收芯片之间连接低噪声放大器，降低接收通道噪声系数，可提高系统灵敏度。雷达接收芯片输出为强信号，在雷达接收芯片上连接sfc电路，可有效提高系统动态范围。

雷达信号处理单元包括fpga模块和dsp模块，所述雷达发射模块与fpga模块电连接。雷达信号处理单元采用fpga模块和dsp模块的框架结构，可实现对雷达回波信号的预处理、目标检测、目标跟踪、目标信息数据上报等功能。

本实施例中的雷达收发前端组件可满足场面监视雷达对发射功率、接收通道噪声系数等的要求，并能够大大降低雷达前端的设计复杂程度，降低系统成本，提高系统可靠性；雷达信号处理单元采用成熟的信号处理架构，数据处理能力强，能够有效解决汽车雷达套片信号处理能力较弱的问题。

本实用新型的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本实用新型基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本实用新型的保护范围内。