一种低功耗毫米波雷达探测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低功耗毫米波雷达探测系统，包括毫米波雷达探测模块和通信控制模块；所述毫米波雷达探测模块包括毫米波收发电路、第一处理器、PLL电路、时钟产生单元、发送天线和接收天线；第一处理器分别与毫米波收发电路和PLL电路连接，毫米波收发电路分别与发送天线和接收天线连接；PLL电路的输入端与时钟产生单元连接，输出端与毫米波收发电路连接；通信控制模块包括通信控制子模块，所述通信控制子模块包括第二处理器、无线收发单元和无线收发天线，第二处理器分别与第一处理器和无线收发单元连接，无线收发单元与无线收发天线连接。本发明专利技术具有体积小、功耗低、集成度高的优势，且能够直接对探测结果进行远程发送。

A Low Power Millimeter Wave Radar Detection System

【技术实现步骤摘要】
一种低功耗毫米波雷达探测系统
本专利技术涉及雷达探测，特别是涉及一种低功耗毫米波雷达探测系统。
技术介绍
在通信、雷达和空间探测等领域，雷达探测在民品及军品领域的应用已经越来越广泛，相关产品也逐步趋向于小型化，集成化，低成本及低功耗要求。探测雷达可分为激光雷达、超声波雷达、红外雷达和毫米波雷达，激光雷达具有探测距离远、精度高的特点，但是容易受到雨雾等天气或环境因素干扰。超声和红外雷达具有价格低，设计简单的优点，但是会受到温度变化的影响，且探测距离有限。然而毫米波雷达的介质是电磁波，具有探测距离远、穿透能力强、环境适应性强以及实时性好的优点。但是，在毫米波雷达的设计过程中，经常需要考虑毫米波雷达的功耗问题，如何降低毫米波雷达探测模块的功耗，对于毫米波雷达的使用具有着重要意义；并且，目前的雷达模块探测到的信息仅能够本地有线处理，不具有探测结果的无线传输功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低功耗毫米波雷达探测系统。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低功耗毫米波雷达探测系统，包括毫米波雷达探测模块和通信控制模块；所述毫米波雷达探测模块包括毫米波收发电路、第一处理器、PLL电路、时钟产生单元、发送天线和接收天线；所述第一处理器分别与毫米波收发电路和PLL电路连接，所述毫米波收发电路分别与发送天线和接收天线连接；所述PLL电路的输入端与时钟产生单元连接，PLL电路的输出端与毫米波收发电路连接；所述通信控制模块包括通信控制子模块，所述通信控制子模块包括第二处理器、无线收发单元和无线收发天线，所述第二处理器分别与第一处理器和无线收发单元连接，所述无线收发单元与无线收发天线连接；所述毫米波收发电路，在第一处理器的控制下产生锯齿线性调频连续波，传输给发送天线进行发射，并通过接收天线探测回波信号，传输给第一处理器；所述PLL电路，在第一处理器的控制下，对来自时钟产生单元的时钟信号进行处理，并提供给毫米波收发电路；所述第一处理器，用于对毫米波收发电路和PLL电路的休眠进行控制，并配置毫米波收发电路产生的发送信号波形，对来自毫米波收发电路的回波信号进行处理，解算出目标的距离、速度和方位信息；所述第二处理器，用于接收第一处理器解算得到的信息，通过无线收发单元和无线收发天线进行远程发送。优选地，所述通信控制模块还包括电源供应子模块；所述电源供应子模块包括第一供电电源和第二供电电源，所述第一供电电源为受控电源，其控制输入端与第二处理器连接，用于在第二处理器的控制下输出电流为毫米波雷达探测模块供电；所述第二供电电源输出电流直接对通信设备进行供电；所述第一供电电源包括第一电池组、第一LDO单元和电源开关；所述第一电池组的输出端依次通过第一LDO单元和电源开关与毫米波雷达探测模块连接，实现毫米波雷达探测模块的供电；所述第二供电电源包括第二电池组和第二LDO单元，所述第二电池组的输出端通过LDO单元直接向通信控制子模块供电。优选地，所述第一处理器采用有DSP功能的STM32L4系列单片机，该系列的单片机集成了高精度的ADC和DAC，以实现与毫米波收发电路之间信号的AD/DA转换；所述第二处理器采用ARM处理器；所述第一处理器控制毫米波收发电路产生的信号呈周期性，在每个周期内，第一处理器控制毫米波收发电路和PLL电路3/4的时间处于休眠状态，1/4的时间处于工作状态。优选地，所述毫米波收发电路包括接收通道、发送通道和分频器；所述分频器的输入端与PLL电路连接，分频器的输出端分别与接收通道和发射通道连接，为接收通道和发射通道提供所需频率的信号；所述发射通道包括信号产生模块、频综模块、第一滤波器和功放PA，所述信号产生模块的输入端与第一处理器连接，在第一处理器的控制下产生锯齿线性调频连续波，信号产生模块的输出端与频综模块的第一输入端连接，频综模块的第二输入端与分频器连接，频综模块的输出端通过第一滤波器和功放PA与发送天线连接；所述接收通道包括低噪声放大器LNA、混频器和第二滤波器；所述混频器的第一输入端通过低噪声放大器LNA与接收天线连接，混频器的第二输入端与分频器连接，所述混频器的输出端通过第二滤波器与第一处理器连接。优选地，所述接收天线、发送天线与毫米波收发电路设置于同一PCB印制版上。所述接收天线和发送天线包含相同的天线结构，所述天线结构包括第一天线片和第二天线片，所述第一天线片通过馈线与第二天线片连接，所述第二天线片通过馈线与毫米波收发电路连接；所述第一天线片和第二天线片上均开设有十字槽。本专利技术的有益效果是：本专利技术带有无线传输功能，能够将毫米波雷达探测模块的探测结果进行远程传输，方便于数据的远程处理和监控；并且，通信控制模块中的第二处理器不仅能够接收第一处理器解算得到的信息，通过无线收发单元和无线收发天线进行远程发送，还能够对毫米波雷达探测模块的供电进行控制，以实现探测模块的整体上电/断电控制，控制方式简单方便；本专利技术的第一处理器采用有DSP功能的STM32L4系列单片机，该类单片机集成度高，功耗低，且集成了高精度的ADC和DAC，以实现与毫米波收发电路之间信号的AD/DA转换，有利于减小整个毫米波雷达探测模块的体积；第一处理器对毫米波收发电路和PLL电路的休眠进行控制，使毫米波收发电路产生的信号呈周期性，在每个周期内，第一控制毫米波收发电路和PLL电路3/4的时间处于休眠状态，1/4的时间处于工作状态，在不影响探测任务的条件下，使得整个毫米波雷达探测模块只有1/4的时间进行工作，进一步降低了系统功耗。附图说明图1为本专利技术的系统原理框图；图2为毫米波收发电路在第一处理器的控制下产生的锯齿线性调频连续波时频示意图；图3为实施例中各帧发送波形和接收波形的示意图；图4为相邻帧的发送信号时隙示意图；图5为毫米波收发电路的原理示意图；图6为接收天线和发送天线的结构示意图；图中，1-第一天线片，2-第二天线片，3-十字槽。具体实施方式下面结合附图进一步详细描述本专利技术的技术方案，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，种低功耗毫米波雷达探测系统，包括毫米波雷达探测模块和通信控制模块；所述毫米波雷达探测模块包括毫米波收发电路、第一处理器、PLL电路、时钟产生单元、发送天线和接收天线；所述第一处理器分别与毫米波收发电路和PLL电路连接，所述毫米波收发电路分别与发送天线和接收天线连接；所述PLL电路的输入端与时钟产生单元连接，PLL电路的输出端与毫米波收发电路连接；所述通信控制模块包括通信控制子模块，所述通信控制子模块包括第二处理器、无线收发单元和无线收发天线，所述第二处理器分别与第一处理器和无线收发单元连接，所述无线收发单元与无线收发天线连接；所述毫米波收发电路，在第一处理器的控制下产生锯齿线性调频连续波，传输给发送天线进行发射，并通过接收天线探测回波信号，传输给第一处理器；所述PLL电路，在第一处理器的控制下，对来自时钟产生单元的时钟信号进行处理，并提供给毫米波收发电路；所述第一处理器，用于对毫米波收发电路和PLL电路的休眠进行控制，并配置毫米波收发电路产生的发送信号波形，对来自毫米波收发电路的回波信号进行处理，解算出目标的距离、速度和方位信息；所述第二处理器，用于接收第一处理器解算得到的信息，通过无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低功耗毫米波雷达探测系统，其特征在于：包括毫米波雷达探测模块和通信控制模块；所述毫米波雷达探测模块包括毫米波收发电路、第一处理器、PLL电路、时钟产生单元、发送天线和接收天线；所述第一处理器分别与毫米波收发电路和PLL电路连接，所述毫米波收发电路分别与发送天线和接收天线连接；所述PLL电路的输入端与时钟产生单元连接，PLL电路的输出端与毫米波收发电路连接；所述通信控制模块包括通信控制子模块，所述通信控制子模块包括第二处理器、无线收发单元和无线收发天线，所述第二处理器分别与第一处理器和无线收发单元连接，所述无线收发单元与无线收发天线连接；所述毫米波收发电路，在第一处理器的控制下产生锯齿线性调频连续波，传输给发送天线进行发射，并通过接收天线探测回波信号，传输给第一处理器；所述PLL电路，在第一处理器的控制下，对来自时钟产生单元的时钟信号进行处理，并提供给毫米波收发电路；所述第一处理器，用于对毫米波收发电路和PLL电路的休眠进行控制，并配置毫米波收发电路产生的发送信号波形，对来自毫米波收发电路的回波信号进行处理，解算出目标的距离、速度和方位信息；所述第二处理器，用于接收第一处理器解算得到的信息，通过无线收发单元和无线收发天线进行远程发送。...

【技术特征摘要】
1.一种低功耗毫米波雷达探测系统，其特征在于：包括毫米波雷达探测模块和通信控制模块；所述毫米波雷达探测模块包括毫米波收发电路、第一处理器、PLL电路、时钟产生单元、发送天线和接收天线；所述第一处理器分别与毫米波收发电路和PLL电路连接，所述毫米波收发电路分别与发送天线和接收天线连接；所述PLL电路的输入端与时钟产生单元连接，PLL电路的输出端与毫米波收发电路连接；所述通信控制模块包括通信控制子模块，所述通信控制子模块包括第二处理器、无线收发单元和无线收发天线，所述第二处理器分别与第一处理器和无线收发单元连接，所述无线收发单元与无线收发天线连接；所述毫米波收发电路，在第一处理器的控制下产生锯齿线性调频连续波，传输给发送天线进行发射，并通过接收天线探测回波信号，传输给第一处理器；所述PLL电路，在第一处理器的控制下，对来自时钟产生单元的时钟信号进行处理，并提供给毫米波收发电路；所述第一处理器，用于对毫米波收发电路和PLL电路的休眠进行控制，并配置毫米波收发电路产生的发送信号波形，对来自毫米波收发电路的回波信号进行处理，解算出目标的距离、速度和方位信息；所述第二处理器，用于接收第一处理器解算得到的信息，通过无线收发单元和无线收发天线进行远程发送。2.根据权利要求1所述的一种低功耗毫米波雷达探测系统，其特征在于：所述通信控制模块还包括电源供应子模块；所述电源供应子模块包括第一供电电源和第二供电电源，所述第一供电电源为受控电源，其控制输入端与第二处理器连接，用于在第二处理器的控制下输出电流为毫米波雷达探测模块供电；所述第二供电电源输出电流直接对通信设备进行供电。3.根据权利要求2所述的一种低功耗毫米波雷达探测系统，其特征在于：所述第一供电电源包括第一电池组、第一LDO单元和电源开关；所述第一电池组的输出端依次通过第一LDO单元和电源开关与毫米波雷达探测模块连接，实现毫米波雷达探测模块的供电；所述第二供电电源包括第二电池组和第二LDO单元，所述第二电池组的输出端通过LDO单元直接向通信控制子模块供...

【专利技术属性】
技术研发人员：余华章，赵云靖，
申请(专利权)人：成都泰格微电子研究所有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川,51