[发明专利]毫米波3D雷达系统及信号处理流程

权利要求书

1.一种毫米波3D雷达系统，其特征在于，包括信号源、发射信号源功分网络、接收信号源功分网络、控制模块、阵列射频前端和数字后端，其中所述阵列射频前端包括若干个发射阵元和若干个接收阵元，所述阵列射频前端的长度为所述阵列射频前端的宽度为其中N为发射阵元的个数，N也为接收阵元的个数，所述阵列射频前端中的N个发射阵元构成两行发射阵列，N个接收阵元构成两行接收阵列，两行发射阵列的间距和两行接收阵列的间距均为相邻的两个发射阵元的间距和相邻的两个接收阵元的间距均为其中C为光速，f_RF为所述阵列射频前端的工作频率；

所述信号源产生毫米波的发射步进频信号和毫米波的接收步进频信号，所述信号源将发射步进频信号传输至所述发射信号源功分网络，并将接收步进频信号传输至所述接收信号源功分网络；

所述发射信号源功分网络将接收的发射步进频信号等分为若干路，并将等分的若干路发射步进频信号传输至所述阵列射频前端中的若干个发射阵元；

所述接收信号源功分网络将接收的接收步进频信号等分为若干路，并将等分的若干路接收步进频信号传输至所述阵列射频前端中的若干个接收阵元；

所述数字后端包括若干路ADC数据采集通道和FPGA模块，对所述阵列射频前端中的若干个接收阵元的中频输出信号和所述阵列射频前端中接收天线接收的信号进行并行数据采集，根据采集的数据发送控制数据至所述控制模块；

所述控制模块接收所述数据后端发送的控制数据，并根据控制数据控制所述阵列射频前端中的若干个发射阵元和若干个接收阵元发射信号的顺序。

2.根据权利要求1所述的毫米波3D雷达系统，其特征在于，所述阵列射频前端包括96个发射阵元和96个接收阵元。

3.根据权利要求2所述的毫米波3D雷达系统，其特征在于，所述阵列射频前端的工作频率f_RF为24GHz或77GHz。

4.根据权利要求1所述的毫米波3D雷达系统，其特征在于，所述信号源包括恒温晶体振荡器、发射直接数字频率合成器、接收直接数字频率合成器、发射倍频器和接收倍频器，所述恒温晶体振荡器分别连接所述发射直接数字频率合成器的输入端和所述接收直接数字频率合成器的输入端，所述发射直接数字频率合成器的输出端连接所述发射倍频器的输入端，所述接收直接数字频率合成器的输出端连接所述接收倍频器的输入端，所述发射倍频器的输出端连接所述发射信号源功分网络，所述接收倍频器的输出端连接所述接收信号源功分网络。

5.根据权利要求4所述的毫米波3D雷达系统，其特征在于，所述发射直接数字频率合成器和所述接收直接数字频率合成器输出信号的中心频率均为所述发射倍频器和所述接收倍频器输出信号的中心频率均为所述发射倍频器和所述接收倍频器的倍频数均为256，其中f_RF为所述阵列射频前端的工作频率。

6.根据权利要求1所述的毫米波3D雷达系统，其特征在于，所述阵列射频前端包括发射通道和接收通道，所述发射通道对所述发射信号源功分网络输入的发射步进频信号依次进行倍频、滤波、混频、滤波、放大后，输出至所述阵列射频前端上的发射天线；所述阵列射频前端上的接收天线接收信号并对接收的信号进行放大，所述接收通道对所述接收信号源功分网络输入的接收步进频信号依次进行倍频、滤波、混频、滤波后，和放大后的接收天线接收的信号依次进行混频、滤波后，输出至ADC数据采集通道。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的毫米波3D雷达系统的信号处理流程，其特征在于，包括数据采集流程，所述数据采集流程包括以下步骤：

所述控制模块根据预先计算得出的频点数据对所述信号源进行频点参数配置，控制所述信号源进行频点切换，并控制所述阵列射频前端中的若干个发射阵元进行切换；

所述ADC数据采集通道对所述阵列射频前端中的若干个接收阵元输出信号进行采集；

所述控制模块判断所述阵列射频前端中的若干个发射阵元是否完成切换；若所述阵列射频前端中的若干个发射阵元完成切换，则判断所述信号源频点是否完成切换；若所述信号源频点完成切换，则所述控制模块控制所述ADC数据采集通道结束数据采集。