VHDL汽车线性调频防撞雷达信号处理电路设计(3)
调频连续波雷达发射调频波，通过检测回波信号的频率来探测目标的距离和速度。零中频LFMCW系统利用发射源的一小部分功率作为本振信号，而大部分作为射频信号通过天线对目标作用。具有易于调制、所需发射功率低、带宽大、分辨率高、信号处理复杂程度低、成本低廉、工程技术成熟等显著优点，因此适合汽车防撞雷达系统中。
在本次毕业设计论文的安排中，首先对系统的工作原理，信号流程图和一些基础工具进行了分析和介绍，确定了测距测速的电路方案；随后，对电路方案中的前置电路、信号处理电路和判决电路进行了设计和软件功能仿真；最后，对系统误差与实验测试误差进行了分析。
2、信号分析及处理方法
汽车防碰撞是以雷达测距、测速为基础的。防撞雷达系统实时检测车辆的前方，当有危险目标（如前方行驶车辆突然慢行或停止）出现时，雷达系统则向司机发出报警，是司机及时作出反应，同时雷达输出信号传递给汽车控制系统，根据情况自动刹车或减速。由前面方案选择的讨论可知，毫米波汽车防撞雷达可选用零中频的LFMCW系统，其测距测速原理框图如图2.1所示，包括天线、收发前端、信号处理电路、报警模块和汽车控制装置。
图2.1测距测速基本原理图
2.1目标信号分析
2.1.1回波信号
调频连续波（FMCW）雷达大多采用压控振荡器（Voltage Controlled Osillator,VCO）作为信号源，压控振荡器（VCO）输出信号的频率受到一个输入电压的限制，这个电压称为调谐电压（Tunning Voltage）。理想情况下，输出信号的频率在一定范围内与调谐电压成线性关系：
：压控振荡器（VCO）输出信号的频率
：待定常数，通常为压控振荡器（VCO）的中心频率
：待定常数，通常为压控振荡器（VCO）的调谐灵敏度
：调谐电压，有一定的范围限制
当调谐电压 随时间变化，成为时间的函数 时，压控振荡器（VCO）输出信号的频率 也随时间变化， 成为时间的函数 ：
由上式可知，信号源输出信号是在某一个频率 附近变化，这个频率 称为中心频率， 称为调谐范围，信号源控制端输入的电压信号称为调制信号。信号源输出的包含有调制信息的高频信号称为载频信号或调频信号。通常调制信号的规律性，即调制方式，决定了雷达测速测距的方法。
信号源输出的高频电信号，经发射天线以电磁波的形式向外辐射出去，在空间传播，电磁波遇到障碍物反射回来被接收天线捕获转化成电信号输出。这一过程中，绝大部分能量都辐射到空间中去了，被障碍物反射后又被接收天线捕获的是极少量。在空间传播的电磁波仅是时间t和空间距离R的函数，因此接收天线输出的信号 （回波信号）与信号源输出的信号 （本振信号）具有不同的幅度和相位，即回波信号是幅度衰减时间延迟后的本振信号。根据雷达公式，接收天线输出信号的功率为：
：接收天线输出信号的功率；
：信号源输出功率；
：发射天线功率增益；
：雷达到障碍物的距离；
：雷达目标截面积；
：接收天线功率增益；
：接收天线的有效孔径；
， ， 是常数，与天线的具体特征相关。 也是常数，与目标的具体特征相关。因此， 也是常数。
所以，雷达接收的幅值 ，K为待定常数。
前方有障碍物时，回波信号比发射信号落后一段时间 ，雷达接收天线输出的信号为：
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