K波段汽车防撞雷达频率源的研究与设计

作     者：张帅 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尹波

授予年度：2018年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 

主      题：频率源 汽车防撞雷达 锁相环 环路带宽 相位噪声 

摘      要：频率源是汽车防撞雷达系统的关键组件,其性能直接关系着汽车防撞雷达多项指标的好坏。这主要是因为频率源发出的波形种类和输出频率的指标性能直接决定着由收发信号混频后而得到的中频信号,进而影响汽车防撞雷达测距和测速的精度。故而开展对汽车防撞雷达频率源的研究与设计,具有科研价值和工程意义。本文针对汽车防撞雷达测距测速的工作原理及频率源进行研究,设计出汽车防撞雷达频率源的实现方案,并对其进行验证仿真以及PCB板加工测试。其主要工作如下:首先,介绍了汽车防撞雷达基于调频连续波雷达进行测距、测速的工作原理,并分析了频率源系统在汽车防撞雷达中的性能指标。其次,研究了目前频率源系统常用频率合成方案,分别是直接数字频率合成方案、锁相环频率合成方案以及它们的组合方案,通过对比这三种频率合成方案,设计出适宜于汽车防撞雷达的频率源方案,并对方案的可行性进行了分析与验证。与传统的频率源方案相比,该方案电路结构简单,易于程控,成本较低,且输出信号具备低相位噪声的优势。再次,设计了频率源系统的电路,采用模块化的设计理念,将频率源系统按照功能分为:锁相环电路模块、控制电路模块和稳压电源电路模块,这样简化了电路结构,降低了调试难度;借助ADIsimPLL4.10软件完成有源环路滤波器的设计和频率源系统的仿真优化,系统稳定时的环路带宽为426kHz,相位裕度为46,锁定时间为9μs,相位噪声为-90.625dBc/Hz@10kHz;基于各芯片器件数据册、电磁兼容和产品性能等方面的考虑,完成三个模块的电路设计。最后,完成了频率源PCB版图的设计与制作,并对其实物进行加工与测试。测试结果显示,频率源系统在输出中心频率为24.125GHz处的输出功率为8.32dBm,相位噪声为-79.94dBc/Hz@lKHz,-86.99dBc/Hz@10KHz,-90.93dBc/Hz@100KHz,-99.97dBc/Hz@lMHz,杂散低于-50dBc,满足设计要求,且具备低相位噪声的优势。