毫米波汽车防撞警示雷达设计与仿真分析

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1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要汽车防撞雷达的研究自上世纪90年代就已经开始，但相关产品的应用却不容乐观，但高昂的价格让中低档车辆的使用者望而兴叹。本课题力图设计一款价格合理，性能可靠的用于前方危险告警的汽车防撞警示雷达。依靠微波器件和MMIC的快速发展，通过选择合适的产品芯片实现该雷达系统的实用化，促进应用，辅助提高车辆行驶的安全性。首先，本文通过对电磁波不同频段信号在大气和雨中衰减情况进行分析，初步确定了系统的工作频率。经过对几种常用的汽车前视雷达信号的比较，选择了对称三角线性调频连续波，以

2、此为基础，对该信号进行了模糊函数推导和测距测速算法研究，通过MATLAB软件进行验证。至此，初步确定了雷达系统的体制和相关参数。其次，介绍了本课题所设计的天线系统实现方案——应用Rotman透镜和阵列天线组成的有利于集成的天线系统，确定了天线发射二波束，接收三波束的结构。本课题采用比幅法进行测角，详细说明了测角原理，并利用MATLAB软件进行了高斯白噪声背景下，不同信噪比时测角误差的比对。最后，重点介绍了接收机分系统的设计过程。分析了接收机噪声和灵敏度，对接收机噪声系数提出要求。详细介绍了接收机系

3、统结构和实现该结构所用到的芯片产品。利用ADS仿真软件进行了最终系统的整机建模与仿真。关键词：对称三角线性调频连续波；Rotman透镜；ADS-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractResearchesonAutomotivecollisionavoidanceradarbegansince1990s,whiletheapplicationisnotverypositive,highpricemakesittoughtoequipcarsoflowandmiddlerank.Itisi

4、mportanttodevelopastructure,whichcanbeusedasdangerindication,combinesbothreasonablecostsandrobustperformance.WelldevelopmentinmicrowavecomponentandMMICpromisesthepracticabilityofthiskindofradarbasedonsuitableICstoincreasetrafficsafety.Thispapercommenc

5、eswithananalysisonattenuation,causedbyatmosphereandprecipitation,todeterminetheoperationfrequency.Symmetricaltriangularfrequencymodulationcontinuouswave(STMFCW)isselectedaftercomparisoninwaveformsgenerallyemployedbyautomotiveforwardlookingradar.Theamb

6、iguityfunctionofSTFMCWsignalispresentedandanalyzed.Rangeandvelocitydeterminationalgorithmisdemonstrated,followedbyMATLABsimulation.Radartypeandrelativeparametersarethusdetermined.Then,twoapproachestorealizeantennasubsystemisbrieflyintroduced.Theyinspi

7、reanantennaschemethatcombinesROTMANlensandarrayantenna,whichcanbenefitsystemintegration.Twotransmitbeamsandthreereceivebeamsaredeployed.Azimuthangleisdeterminedthroughamplitude-comparison,thetheoryisdescribedindetails,andmeasurementerrorisillustratedi

8、nMATLABsimulation.Finally,wepresentedthekeyissueaboutreceiversubsystemdesign,includingreceivernoiseandsensitivityanalysis,noisefigurecalculation,IFselection.ReceiverstructureandICstobeusedareintroducedanddescribedindetails.Thewholesystemismode