基于线性调频的多目标测距系统硬件设计和实现

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在无源的分布式天线系统(Distributed Antenna System,DAS)中,同轴电缆网络的故障检测较为困难,单纯的人工检测费时费力,可操作性不强。同轴电缆一般具有固定的特征阻抗,只有出现故障或在接头处时阻抗会不连续,这时会出现明显的反射。基于此特点,本文通过引入成熟的线性调频连续波(Linear Frequency Modulation Continuous Wave,LFMCW)雷达技术,在1.7GHz~2.9GHz之间进行线性调频,实现DAS中多目标的测距,从而为DAS的故障检测提供帮助。为了满足该系统的特殊要求,如空间封闭、相对带宽大、多次反射强和分辨率要求高等特点,需要做一些特别的设计。本文首先介绍了电缆检测方面的现有技术,以及LFMCW雷达的发展现状;然后,叙述了LFMCW雷达的原理,引入了用S参数分析DAS的方法,并对用MATLAB和ADS进行建模仿真进行了介绍;之后,列出了系统的相关指标,对系统方案进行设计,并对其中关键部件,如直接数字频率合成器(DDS)、锁相环(PLL)等进行了一些原理及性能方面的分析。本课题设计的硬件系统,包括射频电路部分、控制及数据处理部分,以及模数转换(ADC)部分等。其中,射频电路部分是本硬件系统的核心,它的性能好坏直接制约了系统能达到的指标。本文进行详细的硬件设计,给出了必要的原理图、PCB版图和实物图。为了保证系统的可靠性,并为进一步提升性能提供指导,本文进行了大量仿真及测试,对可能制约系统性能的各个因素进行了大量的分析。根据实际环境的测试,系统的大部分性能满足设计指标,小部分性能略低。最后,对当前系统存在的不足进行了总结,并给出了一些改进思路。
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