[发明专利]一种低功耗结构简单的时差测距雷达结构

说明书

本发明涉及一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，所述雷达属于雷达结构及雷达测距技术领域。包括数字梯度发生器、数字控制型振荡器、功率放大器、发射及接收天线、低噪声放大器、包络检波器、时间数字转换器。所述时差测距雷达结构可以解决调频连续波雷达的雷达分辨率受带宽严重限制的问题，同时在发射机部分中振荡器受使能信号的控制，在多比特数字信号输入时，只工作于多比特数字信号处于向上梯度的半个周期，功耗有很大的降低；在接收机部分中，解调与测量电路部分采用包络检波器检测回波信号的包络，采用时间数字转换器测量时间差，相较于调频连续波雷达的相干解调与测量频差的方法，结构简单。

技术领域

本发明涉及一种低功耗、结构简单的时差测距雷达结构，所述雷达属于雷达结构及雷达测距技术领域。

背景技术

传统的调频连续波雷达向外发射一系列调频连续波，并接收来自目标的回波信号，又称为接收信号，将发射信号与接收信号进行相干混频，得到包含目标距离信息的信号，目标的距离信息转换为频率差，再运用频率差进行测距。传统调频连续波雷达运用频差测距方法，雷达与目标距离的计算公式为：

其中，c为光速，T_s为发射信号周期的一半，BW为扫频带宽。由于差频信号f可取的最小值为故频差测距的分辨率为：

由式(2)可知，传统频差测距的分辨率受到系统带宽的影响，而对于很多雷达系统，当发射信号为频率很高的射频信号时，带宽难以达到很高的指标，这样带宽就限制了测距分辨率。

为了解决带宽限制测距分辨率的问题，另一种简单且可行的测距方法是通过测量发射信号与接收信号之间的时间差，运用时间差进行测距。运用时差测距的雷达与目标距离的计算公式为：

其中，Δt为从雷达发射了发射信号到雷达接收到接收信号所经过的时间差，即电磁波在介质中传播的总时间。采用时差测距的方法，雷达测距的分辨率则由系统能够测量的最小时间差Δt_min决定。在时差测距雷达中，测距分辨率不再与雷达系统带宽有关，而是只取决于系统的时间测量精度。

发明内容

本发明针对现有调频连续波雷达频差测距存在受带宽限制的技术缺陷，提出了一种低功耗低复杂度的时差测距雷达结构，本雷达结构较为简单，且采用了非完整周期工作的振荡器，降低了功耗。

所述时差测距雷达结构包括数字梯度发生器DGG、数字控制型振荡器DCO、功率放大器PA、发射天线、接收天线、低噪声放大器LNA、包络检波器、时间数字转换器TDC；

其中，数字梯度发生器DGG采用数字实现方法，包括计数器与分频器；

其中，数字控制型振荡器DCO采用互补型LC结构；

其中，功率放大器PA采用AB类推挽结构；

其中，低噪声放大器LNA采用电流复用型三级堆叠式低噪声放大器；

其中，包络检波器采用射频包络检波器结构；

其中，时间数字转换器由电容充放电模块、模拟数字转换器ADC组成；

所述时差测距雷达结构中各组成部件的连接关系如下：

数字梯度发生器与数字控制型振荡器相连，数字控制型振荡器与功率放大器相连，功率放大器与发射天线相连，接收天线与低噪声放大器相连，低噪声放大器与包络检波器相连，包络检波器与时间数字转换器相连，数字梯度发生器与时间数字转换器相连。

所述时差测距雷达结构中各组成模块的功能如下：