[發明專利]毫米波3D雷達系統及信號處理流程

有效

• 申請號: 201810619686.0
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108802695B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 鮑曉利;王志強;吳洪江
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 高欣

1.一種毫米波3D雷達系統，其特征在于，包括信號源、發射信號源功分網絡、接收信號源功分網絡、控制模塊、陣列射頻前端和數字后端，其中所述陣列射頻前端包括若干個發射陣元和若干個接收陣元，所述陣列射頻前端的長度為所述陣列射頻前端的寬度為其中N為發射陣元的個數，N也為接收陣元的個數，所述陣列射頻前端中的N個發射陣元構成兩行發射陣列，N個接收陣元構成兩行接收陣列，兩行發射陣列的間距和兩行接收陣列的間距均為相鄰的兩個發射陣元的間距和相鄰的兩個接收陣元的間距均為其中C為光速，f_RF為所述陣列射頻前端的工作頻率；

所述信號源產生毫米波的發射步進頻信號和毫米波的接收步進頻信號，所述信號源將發射步進頻信號傳輸至所述發射信號源功分網絡，并將接收步進頻信號傳輸至所述接收信號源功分網絡；

所述發射信號源功分網絡將接收的發射步進頻信號等分為若干路，并將等分的若干路發射步進頻信號傳輸至所述陣列射頻前端中的若干個發射陣元；

所述接收信號源功分網絡將接收的接收步進頻信號等分為若干路，并將等分的若干路接收步進頻信號傳輸至所述陣列射頻前端中的若干個接收陣元；

所述數字后端包括若干路ADC數據采集通道和FPGA模塊，對所述陣列射頻前端中的若干個接收陣元的中頻輸出信號和所述陣列射頻前端中接收天線接收的信號進行并行數據采集，根據采集的數據發送控制數據至所述控制模塊；

所述控制模塊接收所述數據后端發送的控制數據，并根據控制數據控制所述陣列射頻前端中的若干個發射陣元和若干個接收陣元發射信號的順序。

2.根據權利要求1所述的毫米波3D雷達系統，其特征在于，所述陣列射頻前端包括96個發射陣元和96個接收陣元。

3.根據權利要求2所述的毫米波3D雷達系統，其特征在于，所述陣列射頻前端的工作頻率f_RF為24GHz或77GHz。

4.根據權利要求1所述的毫米波3D雷達系統，其特征在于，所述信號源包括恒溫晶體振蕩器、發射直接數字頻率合成器、接收直接數字頻率合成器、發射倍頻器和接收倍頻器，所述恒溫晶體振蕩器分別連接所述發射直接數字頻率合成器的輸入端和所述接收直接數字頻率合成器的輸入端，所述發射直接數字頻率合成器的輸出端連接所述發射倍頻器的輸入端，所述接收直接數字頻率合成器的輸出端連接所述接收倍頻器的輸入端，所述發射倍頻器的輸出端連接所述發射信號源功分網絡，所述接收倍頻器的輸出端連接所述接收信號源功分網絡。

5.根據權利要求4所述的毫米波3D雷達系統，其特征在于，所述發射直接數字頻率合成器和所述接收直接數字頻率合成器輸出信號的中心頻率均為所述發射倍頻器和所述接收倍頻器輸出信號的中心頻率均為所述發射倍頻器和所述接收倍頻器的倍頻數均為256，其中f_RF為所述陣列射頻前端的工作頻率。

6.根據權利要求1所述的毫米波3D雷達系統，其特征在于，所述陣列射頻前端包括發射通道和接收通道，所述發射通道對所述發射信號源功分網絡輸入的發射步進頻信號依次進行倍頻、濾波、混頻、濾波、放大后，輸出至所述陣列射頻前端上的發射天線；所述陣列射頻前端上的接收天線接收信號并對接收的信號進行放大，所述接收通道對所述接收信號源功分網絡輸入的接收步進頻信號依次進行倍頻、濾波、混頻、濾波后，和放大后的接收天線接收的信號依次進行混頻、濾波后，輸出至ADC數據采集通道。

7.一種基于權利要求1-6任一項所述的毫米波3D雷達系統的信號處理流程，其特征在于，包括數據采集流程，所述數據采集流程包括以下步驟：

所述控制模塊根據預先計算得出的頻點數據對所述信號源進行頻點參數配置，控制所述信號源進行頻點切換，并控制所述陣列射頻前端中的若干個發射陣元進行切換；

所述ADC數據采集通道對所述陣列射頻前端中的若干個接收陣元輸出信號進行采集；

所述控制模塊判斷所述陣列射頻前端中的若干個發射陣元是否完成切換；若所述陣列射頻前端中的若干個發射陣元完成切換，則判斷所述信號源頻點是否完成切換；若所述信號源頻點完成切換，則所述控制模塊控制所述ADC數據采集通道結束數據采集。