摘要：針對一種線性調頻連續(xù)波(LFMCW)雷達系統(tǒng)結構，提出一種中頻接收機硬件平臺的設計方案。該方案采用AD8347正交解調器做I／O下變頻，AD9248模數轉換器做采樣，EF3C80 FPGA做數字信號處理，PCI9054做PCI接口，并給出了系統(tǒng)軟件的設計方法。實現(xiàn)了對線性調頻連續(xù)波雷達中頻信號的接收、處理和存儲。通過測試，該接收機能夠準確測量出目標信號的頻率信息，可為雷達成像提供原始數據。
關鍵詞：線性調頻連續(xù)波雷達；中頻信號接收機；FPGA；PCI

線性調頻連續(xù)波(LFMCW)雷達具有體積小、重量輕、結構簡單、分辨力高和無距離盲區(qū)等優(yōu)點，受相關技術進步和需求的促進，近十多年來線性調頻連續(xù)波雷達逐漸應用于近距離高分辨率多目標探測與成像。本文通過對一種線性調頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)結構，設計了一套中頻信號接收機，能夠有效實現(xiàn)中頻信號的接收和處理，能準確測量出目標信號的頻率信息。

1 線性調頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)方案
傳統(tǒng)線性調頻連續(xù)波雷達的原理結構和時間頻率關系如圖1所示，用發(fā)射信號與接收信號進行混頻，得到零差拍信號，該信號的頻率反映了目標的距離信息。對每一周期有效時間內的零差拍信號進行頻譜分析，便可提取出目標的距離信息。

本文中中頻信號接收機所針對的一種線性調頻連續(xù)波雷達的結構與圖1中結構有所不同，如圖2所示。

設信號源1，信號源2以及VCO的信號形式分別為：

假設目標距離為R，回波延時為τ，壓控振蕩器VCO的調頻斜率為μVCO，則易得到中頻接收機的輸入本振，中頻信號以及混頻得到基帶信號的形式分別為：


顯然NμVCOτ就是對應的基帶信號頻率fB，N和μVCO是定值，所以提取出基帶信號頻率就可求出回波延時τ，也就得到了目標的距離。設μ=NμVCO為雷達發(fā)射載波的調頻斜率，則易得目標距離與基帶信號頻率之間的關系式：

在該線性調頻連續(xù)波雷達系統(tǒng)中，中頻接收機收到的本振信號是兩個固定頻率源的差頻的N倍頻，也是一個固定頻率的信號，fLO=1．2 GHz，雷達發(fā)射載波的調頻斜率是VCO調頻斜率μVCO的N倍，μ=240GHz／s，線性調頻周期T=10ms。由于該雷達用于近距離高分辨率成像及隱蔽物體的檢查，作用距離較小，Rmax=100 m，將μ、Rmax以及光速c帶入式(7)中可得fBmax=160kHz，所以基帶信號的實際有用帶寬為160kHz。