带有数字化温度补偿的６０ＧＨｚ毫米波汽车防撞雷达装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种带有数字化温度补偿的６０ＧＨｚ毫米波汽车防撞雷达装置。包括天线、射频前端、三角波发生器、中频放大电路、信号处理电路、显示报警电路、ＶＣＯ温度检测电路和电源模块。ＶＣＯ温度检测电路将检测到的温度送给带有数字化温度补偿的三角波发生器，三角波发生器输出信号接至射频前端中的ＶＣＯ，ＶＣＯ输出接耦合器，耦合器一路接发射天线，另一路接混频器一个输入端，接收天线接混频器另外一个输入端，混频器输出端接中频放大电路，中频放大电路经信号处理电路接显示报警电路，电源模块给装置供电。本发明专利技术通过计算多普勒频移得到探测目标的距离和相对速度。使用数字化温度补偿技术，克服毫米波频率下ＶＣＯ非理想特性对系统性能的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及毫米波汽车防撞雷达装置，尤其是涉及一种带有数字化温度补偿的 60GHz毫米波汽车防撞雷达装置。
技术介绍
随着汽车工业的发展，汽车安全性能受到厂商和消费者越来越多的重视。关系汽 车安全性能的一个重要技术是汽车防撞雷达技术。与超声波、红外线、激光等汽车防撞雷达 技术相比，毫米波汽车防撞雷达具有带宽大、分辨率高、天线部件尺寸小、能适应恶劣环境， 重量轻、体积小以及全天候等特点，同时不仅可以测量目标的距离，还可以测量目标的相对 速度，具有较好的稳定性和适应性。 80年代以来，国外许多公司和研究机构都投入到毫米波车辆防撞雷达技术研究 的热潮中，而国内相对起步较晚。现在开展毫米波汽车防撞雷达系统研究比较成熟的公 司主要集中在美国、日本和欧洲，频段主要集中在24GHz、60GHz、77GHz。国内由于受到器 件、成本及技术等方面因素的影响，目前工作主要集中在24GHz、35GHz频段，如中国科学 院上海微系统所研制出的35GHz毫米波雷达。由于60GHz，77GHz频段的毫米波雷达具有 更好的性能，国外目前多采用该频率。但是，随着频率的升高、带宽的增加，压控振荡器 (voltage-controlled oscillator,以下简称为VC0)随温度、电压的非线性特性越强烈，对 系统性能的影响越大。
技术实现思路
为了克服频率升高、带宽增加后VC0非理想特性对系统性能的影响，本专利技术的目 的在于提供一种带有数字化温度补偿的60GHz毫米波汽车防撞雷达装置。 本专利技术采用的技术方案是 包括由发射天线以及接收天线构成的天线，由耦合器、压控振荡器以及混频器构成的射频前端，三角波发生器，中频放大电路，信号处理电路，显示报警电路，压控振荡器温度检测电路和电源模块组成；压控振荡器温度检测电路将从压控振荡器上检测到的温度经带有数字化温度补偿的三角波发生器接压控振荡器的输入端，压控振荡器的输出端接耦合器的输入端，耦合器的一路输出端接发射天线，耦合器的另一路输出端接混频器的一个输入端，接收天线接入混频器的另外一个输入端，混频器输出端接中频放大电路的输入端，中频放大电路的输出端经信号处理电路接显示报警电路，电源模块给装置供电。 所述的中频放大电路包括由低噪声放大器和高通滤波器组成的线性网络，包括由第一级增益可调放大器、第二级增益可调放大器和增益控制电路组成自动增益控制放大电路；把混频器的输出信号输入线性网络，再经过自动增益控制放大电路进行放大，以获得幅度稳定的中频信号输出到信号处理电路。 所述的信号处理电路以Xilinx公司的Virtex-II Pro系列高性能FPGA芯片 XC2VP70为核心，分别与外围电路的模数转换电路，串行通信电路，10M/100M以太网通信电路，存储电路，SystemACE配置电路，JTAG接口电路连接。 所述的电源模块其正电压输入为IOV至18V宽电压输入，负电压输入为-10V 至-18V宽电压输入，输出提供+15V， -15V， +12V， -12V， +8V， +5V， +3. 3V， +2. 5V， +1. 8V， +1. 2V的不同等级的电压。 本专利技术与
技术介绍
相比，具有的有益效果是 相比于24GHz、35GHz汽车防撞雷达，本专利技术提供的60GHz汽车防撞雷达由于具有 更高的载波频率，射频带宽更大，距离分辨率更高，可以通过计算多普勒频移可以得到探测 目标的距离和相对速度，对运动物体和静止物体都具有很好的检测性能。同时，由于使用了 数字化温度补偿技术，可以有效的克服毫米波频率下VCO非理想特性对系统性能的影响。附图说明 图1是本专利技术的结构原理框图。 图2是图1的中频放大电路原理框图。 图3是图1的信号处理电路原理框图。 图4是VCO电调特性曲线。 图5是图4的预失真曲线。 图中，1、天线，2、射频前端，3、三角波发生器，4、中频放大电路，5、信号处理电路， 6、显示报警电路，7、压控振荡器温度检测电路，8、电源模块，11、发射天线，12、接收天线， 21、耦合器，22、压控振荡器，23、混频器，41、中频输入，42、线性网络，421、低噪声放大器， 422、高通滤波器，43、自动增益控制放大电路，431、第一级增益可调放大器，432、第二级增 益可调放大器，433、增益控制电路，44、中频输出，51、模数转换电路，52、存储电路，53、 JTAG 接口电路，54、 SystemACE配置电路，55、以太网通信电路，56、串口通信电路，57、 FPGA电路。具体实施例方式本专利技术的带有数字化温度补偿的60GHz毫米波汽车防撞雷达装置，其总体原理框 图如图1所示。包括由发射天线11以及接收天线12构成的天线1，由耦合器21、VC022以 及混频器23构成的射频前端2，三角波发生器3，中频放大电路4，信号处理电路5，显示报 警电路6， VCO温度检测电路7和电源模块8 ;VCO温度检测电路7将从VC022上检测到的温 度经带有数字化温度补偿的三角波发生器3接VC022的输入端，VC022的输出端接耦合器 21的输入端，耦合器21的一路输出端接发射天线ll，耦合器21的另一路输出端接混频器 23的一个输入端，接收天线12接入混频器23的另外一个输入端，混频器23输出端接中频 放大电路4的输入端，中频放大电路4的输出端经信号处理电路5接显示报警电路6，电源 模块8给装置供电。 VCO温度检测电路测量VCO的实时温度，三角波发生器根据获得的VCO温度和内置 查找表，使用线性插值算法产生带有数字化温度补偿的预失真三角波，输入到VCO中，产生 频率随时间按三角波规律线性变化的调频信号，该信号通过耦合器后从耦合器支线输出的 信号用于混频器的本振输入，从耦合器主线输出的信号送到发射天线发射出去，遇到目标 后反射回来的信号经接收天线接收，与耦合器支路信号一起由混频器混频，得到的中频信 号经中频放大电路放大滤波后送入信号处理电路得到目标的距离和速度信息，按照一定规则进行判断，由显示报警电路进行相应的声光显示报警。 图1中三角波发生器使用Xilinx公司的FPGA芯片XC3S100作为处理芯片，使用 Analog的数模转换芯片AD5445将XC3S100输出的数字信号转化为模拟信号获得所需的三 角波。使用XC3S100配合数模转换芯片产生三角波，使得三角波的产生可以根据VCO的频 率_电压非线性特性曲线以及VCO频率对温度漂移影响的数据进行控制，获得具有数字化 温度补偿的预失真三角波，产生频率随时间线性变化的调频信号，提高系统线性度和雷达 整机性能。 图1中VCO温度检测电路使用DALLAS公司的一线式数字温度传感器DS18B20, 具有3引脚T0-92小体积封装形式，温度测量范围为-55°〇 +1251:，可编程为9位 12位A/D转换精度，测温分辨率可达0. 0625°C。 VCO温度检测模块的数据读取由Xilinx FPGAXC3S100实现。 图1中60GHz射频前端由VCO、耦合器、混频器组成，其中VCO采用Quinstar公司 的QTV-0G170V，中心频率60GHz，输出功率大于85mW，带宽900MHz ;耦合器采用上海亚联微 波有限公司的10dB定向耦合器DCG-15-10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有数字化温度补偿的６０ＧＨｚ毫米波汽车防撞雷达装置，其特征在于：包括由发射天线（１１）以及接收天线（１２）构成的天线（１），由耦合器（２１）、压控振荡器（２２）以及混频器（２３）构成的射频前端（２），三角波发生器（３），中频放大电路（４），信号处理电路（５），显示报警电路（６），压控振荡器温度检测电路（７）和电源模块（８）组成；压控振荡器温度检测电路（７）将从压控振荡器（２２）上检测到的温度经带有数字化温度补偿的三角波发生器（３）接压控振荡器（２２）的输入端，压控振荡器（２２）的输出端接耦合器（２１）的输入端，耦合器（２１）的一路输出端接发射天线（１１），耦合器（２１）的另一路输出端接混频器（２３）的一个输入端，接收天线（１２）接入混频器（２３）的另外一个输入端，混频器（２３）输出端接中频放大电路（４）的输入端，中频放大电路（４）的输出端经信号处理电路（５）接显示报警电路（６），电源模块（８）给装置供电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：史治国，鲍迎，陈俊丰，陈抗生，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]