CN204515123U - 一种毫米波雷达的回波信号采集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及雷达信号领域，是一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其目的在于提供一种可有效提高***信噪比且能减少***复杂度的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，一种毫米波雷达的回波信号采集装置，包括顺序连接的混频器和滤波器，还包括信号采集模块，所述信号采集模块包括互相连接的模数转换单元、时钟发生器和控制单元。本实用新型通过设置具有控制单元和时钟发生器的信号采集模块，大大提高***信噪比SNR；本实用新型采用高速时钟发生器和高速模数转换器进行超高速信号采样，大大提高采样的稳定性，防止频率混叠，实现回波信号的全部信息的还原；本实用新型结构简单，提高***的稳定性和抗干扰性。

Description

一种毫米波雷达的回波信号采集装置

技术领域

本实用新型涉及雷达信号领域，特别是一种毫米波雷达的回波信号采集装置。

背景技术

数字信号处理相对于模拟中频处理的优越性已经在雷达、工业控制、通信等领域得到了广泛的验证，模拟信号转化为数字信号(信号采样技术)是数字信号处理的桥梁和前提。

毫米波雷达以其距离分辨率高、测速精度高、抗干扰性强等优点在雷达精确定位、目标识别、目标轨迹预测等领域广泛应用。由于毫米波雷达***信号带宽越来越大，对雷达信号采集的要求也有所提高，对模数转化器件和采样技术的要求更是越来越高。毫米波雷达对信号带宽、动态范围、数据实时性的要求较高，这显然是低速信号采样和普通高速信号采样技术无法实现的。

针对上述问题，现有技术普遍采用两级混频和一级频谱搬移进行解决；

两级混频具体的是第一级将射频回波频谱搬移至频率较高的第一中频，第二级混频将第一中频再搬移至频率更低的第二中频。但其结构复杂，调试难度大，不易集成，成本高；该技术大多由模拟电路构成，结构较为复杂，稳定性差，抗干扰能力差；且该技术采用多次混频，噪声较大，信噪比降低；一级频谱搬移具体的是先将毫米波雷达回波信号进行混频并滤波，将射频回波频谱搬移至频率较高的中频，再由普通高速模数转化器对选频滤波后的中频信号进采样。由于中频信号频率较高，模数转换器件的转换采样频率达不到中频信号频率的两倍以上，但其带通采样的采样率低，库内积累数较少，信噪比较差；带通采样容易造成频率混叠，对信号处理器的滤波过渡带要求较高，不易实现。的问题。

丞待出现一种可有效提高***信噪比且能减少***复杂度的一种毫米波雷达的回波信号采集装置。

实用新型内容

本实用新型提供的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其目的在于提供一种可有效解决上述问题的信号采集装置。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种毫米波雷达的回波信号采集装置，包括顺序连接的混频器和滤波器，还包括信号采集模块，所述信号采集模块包括互相连接的模数转换单元、时钟发生器和控制单元。

进一步地，所述控制单元为FPGA器件。

进一步地，所述FPGA器件包括用于配置和控制时钟发生器的时钟发生器控制部和用于采集、接受和处理中频信号的模数转换单元控制部。

优化地，所述时钟发生器为AD9516-3时钟芯片。

优化地，所述模数转换单元为AD9467-250高速模数转换器。

优化地，所述滤波器为环路滤波器。

本实用新型提供的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，通过设置具有控制单元和时钟发生器的信号采集模块，大大提高***信噪比SNR；本实用新型采用高速时钟发生器和高速模数转换器进行超高速信号采样，大大提高采样的稳定性，防止频率混叠，实现回波信号的全部信息的还原；本实用新型结构简单，提高***的稳定性和抗干扰性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1：本实用新型的模块示意图；

图2:AD9467配置时序图；

图3：AD9467输出时序；

图4：AD9516-3时钟芯片。

图中：100、信号采集模块；110、FPGA器件；111、时钟发生器控制部；112、模数转换单元控制部；120、模数转换单元；130、时钟发生器；200、混频器；300滤波器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1本实用新型的模块示意图所示，一种毫米波雷达的回波信号采集装置，包括顺序连接的混频器200和滤波器300，还包括信号采集模块100，所述信号采集模块100包括互相连接的模数转换单元120、时钟发生器130和控制单元。

进一步地，所述控制单元为FPGA器件110。进一步地，所述FPGA器件110包括用于配置和控制时钟发生器的时钟发生器控制部111和用于采集、接受和处理中频信号的模数转换单元控制部112。

优化地，所述时钟发生器130为AD9516-3时钟芯片。优化地，所述模数转换单元120为AD9467-250高速模数转换器。优化地，所述滤波器为环路滤波器。

本实用新型对雷达回波信号采用超高速采样率的过采样方式,采样过程遵循采样定理，采样定理解释了采样频率与信号频谱之间的关系，是连续信号离散化的基本依据。假如有一频率为F的信号，当采样时间间隔Δt≥1/2F为欠采样；当采样时间间隔Δt≤1/2F为过采样。只有过采样才能根据各采样值完全恢复原来的信号且不会造成频率混叠。

如图2:AD9467配置时序图所示,本实用新型的模数转换单元120采用高精度、高采样率转换器AD9467-250，其采样精度16bits，最大采样率250MSPS，无杂散动态范围SFDR最大值为100dBFS，输入带宽可达300MHz，最大不饱和电平+12dBm，实际应用中信噪比可达75dB以上。AD9467-250配置简单，可配置工作模式、低位在前或高位在前、输出驱动电流。如图3AD9467输出时序所示可知AD9467数据输出采用差分对输出方式，抗干扰能力强，并采用DCO上升沿和下降沿分别锁存输出16位数据的高低位。

如图4AD9516-3时钟芯片可知，AD9516时钟芯片输出涉及到的分频寄存器有：用于PLL产生稳定VCO的R、A和B寄存器、时钟输出分频寄存器、每对输出端口分频寄存器。PLL的R、A和B这3个寄存器需相互配合设置，VCO才能工作在所需的频率范围内，否则将导致不能锁存锁相模块。其关系见如下公式

$\begin{array}{cc}{f}_{\mathrm{vco}}=f_{\mathrm{ref}}\×\frac{N}{R},& N=P\×B+A(B\≥A)\end{array}$

其中P为比例因子可选2、4、6、8、16或32。时钟输出分频器可以设置为2至6中的任意整数，输出端口的每个分频器可选用1至32中的任意整数作为分频参数。

本实用新型提供的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，通过设置具有控制单元和时钟发生器的信号采集模块110，大大提高***信噪比SNR；本实用新型采用高速时钟发生器130和高速模数转换器进行超高速信号采样，大大提高采样的稳定性，防止频率混叠，实现回波信号的全部信息的还原；本实用新型结构简单，提高***的稳定性和抗干扰性。

当然，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员应该可以根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种毫米波雷达的回波信号采集装置，包括顺序连接的混频器和滤波器，其特征在于：还包括信号采集模块，所述信号采集模块包括互相连接的模数转换单元、时钟发生器和控制单元。

2.根据权利要求1所述的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其特征在于：所述控制单元为FPGA器件。

3.根据权利要求2所述的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其特征在于：所述FPGA器件包括用于配置和控制时钟发生器的时钟发生器控制部和用于采集、接受和处理中频信号的模数转换单元控制部。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其特征在于：所述时钟发生器为AD9516-3时钟芯片。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其特征在于：所述模数转换单元为AD9467-250高速模数转换器。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种毫米波雷达的回波信号采集装置，其特征在于：所述滤波器为环路滤波器。