高集成度Ka波段抗干扰测速雷达的制作方法

本发明涉及测速雷达领域，尤其涉及一种应用于ka波段的高集成测速雷达。

背景技术：

近年来机动车持有量迅速上升,交通管理现状和需求的矛盾进一步加剧，利用交通测速系统对交通控制显得尤为必要。为了减少由超速行驶引起的交通事故，各地交管系统使用很多办法来进行解决，例如通过地感线圈、视频、雷达等方式进行车辆速度测量。但在应用过程中，也会出现各式问题：1）地感线圈需要破坏路面，且长时间被碾压，会出现测速不准的问题；2）视频测速易受大雾天气的干扰等。

雷达测速是现阶段使用最广泛使用的方法，能够有效方便交警执法，减少事故的发生。目前民用领域的交通雷达主要使用三个波段：x波段（10.5ghz±25mhz）、k波段((24.15ghz±45mhz)、ka波段(35.1ghz±100mhz)。市面上基于k波段、x波段的成熟技术方案较多，配套产品也主要在该波段应用，而ka波段的应用较少。

雷达测速是利用多普勒效应，通过多普勒频移计算目标的速度。雷达测速因其准确性高，速度快，稳定性好，探测距离远，可移动测速等优点，得到广泛应用。但是x波段、k波段频率低，容易受其它信号的干扰，无形中增加了交通事故隐患，严重影响了现代交通的严格法制化管理进程。

针对ka波段抗干扰性高的特点，目前也有很多技术方案应用，比如公开号为cn109975768a中国发明专利申请公开了一种基于雷达使用的ka波段频率合成器，包括信号源输入电路，由80mhz晶振和耦合器串联而成，80mhz晶振用于产生80mhz信号，由耦合器分频得到一本振输入信号和二本振输入信号；用于输出一本振16.8ghz信号的一本振电路，用于输出二本振1.54ghz信号的二本振电路，激励信号电路，包括串联的一级放大电路和二级放大电路，所述二本振电路输出端与一60mhz中频信号混频后接入一级放大电路输入端，所述一本振电路2倍频后与一级放大电路输出端连接至所述二级放大电路输入端，所述二级放大电路用于产生35.2ghz激励信号，使用本方案用于输出适用于雷达产品的激励信号。其用于测速雷达使用明显较为复杂，不利于便携式使用。

再比如公开号为cn103823218b中国授权发明专利公开一种ka波段雷达波浪测量装置，所述装置包括了天线、环形器、ka波段tr组件、一体化信号模块，其依次链接顺序为天线、环形器、ka波段tr组件和一体化信号模块。该装置为工作于ka波段的线性调频体制雷达，从回波中可提取波浪至发射点的距离、距离变化率(径向速度)、浪周期等信息。本发明所述的测量装置适用于各种恶劣环境，无需值守、探测精度高、稳定可靠，其结构轻巧，可作岸基测量和船载测量，适用范围广。同样由于其体积庞大不适合测速使用。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有技术的不足，提供一种高性能、低成本、集成度高、抗干扰的ka波段测速雷达。

本发明采用的技术方案是：高集成度ka波段抗干扰测速雷达，包括振荡器，所述振荡器依次连接倍频器、功分器c、功分器a和收发天线；所述功分器c分两路，一路连接功分器a，其另一路连接分支线耦合器，所述功分器a分两路，一路连接功分器c，其另一路连接功分器b；所述功分器b分两路，分别连接两个混频器，所述混频器依次连接放大滤波器和arm处理器；所述分支线耦合器分别连接混频器。

作为本发明的进一步改进，所述混频器包括分支线耦合器，所述分支线耦合线分别连接两个方向相反的二极管。

作为本发明的更进一步改进，所述收发天线为微带天线，所述分支线耦合器和混频器采用微带电路技术制造。

本发明采用的有益效果是：本发明的ka波段测速雷达，具有多普勒频移大、分辨率高、不容易干扰、捕获车辆测速准确的优点。本发明的收发天线是微带天线，频率是由倍频产生，采用功分器进行信号合成和分配，能够有效的降低收发信号的干扰，增加了隔离度。采用放大滤波器对信号进行加强，有效的提高数字信号运算能力。本发明不仅生产成本低、结构紧凑、体积小、稳定度高、性能优良，而且其电路性能可靠，有效确保检测出有车辆超速的准确度，可广泛应用于警用抓拍测速系统。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的混频器电路示意图。

图中所示：1收发天线，2功分器a，3功分器b，4分支线耦合器，5功分器c，6倍频器，7振荡器，8混频器，9二极管，10放大滤波器，11arm处理器。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本发明做进一步的说明。

如图所示，高集成度ka波段抗干扰测速雷达，包括振荡器7，所述振荡器7依次连接倍频器6、功分器c、功分器a和收发天线1；所述功分器c分两路，一路连接功分器a，其另一路连接分支线耦合器4，所述功分器a分两路，一路连接功分器c，其另一路连接功分器b；所述功分器b分两路，分别连接两个混频器8，所述混频器8依次连接放大滤波器10和arm处理器11；所述分支线耦合器4分别连接混频器8。

本结构的测速雷达采用同一个天线来进行发射信号和接收信号。振荡器7经过倍频器6产生ka波段频率，经过功分器a分两路，一路接分支线耦合器4，一路接功分器b，然后由收发天线1辐射出去，并在空间以电磁波形式传播。当此电磁波在空间遇到车辆时反射回来，如果车辆是运动，则反射回来的电磁波频率附加了一个与车辆运动速度成正比的多普勒频率。此回波被收发天线1接收下来，经过功分器a和功分器b分成两路回波信号，一路回波信号与分支线耦合器4在混频器8进行混频，另一路回波信号与分支线耦合器4在另一个混频器8进行混频，经过混频后产生i/q正交中频信号，然后连接由放大滤波器10构成低通滤波器进行滤波，滤波后的信号送入arm处理器11进行信号处理,解析后通过串口送出速度和方向信息。

功分器c把振荡器7产生的信号经过倍频器6放大后分成两路，功分器b是将回波信号分成两路，功分器插损小、相位一致性和幅度平衡性好，以保证有较高的分配。功分器a是把倍频信号发射出去，同时又能把接收反射信号，能有效的隔离发射信号和接收信号，电路形式简单、体积小、方便加工一致性好、便于设备的小型化和集成化。

振荡器7，经过倍频器6的二倍频产生所需要的频率，振荡器频率稳定度好，相位噪声低，温度稳定性可靠性比较高；若直接采用频率模块，价格较高不利于批量生产。而选用有源频器进行二倍频，输入功率低，不需要进行放大，倍频损耗小，可以产生倍频增益，倍频效率较高，温度稳定性好。

为进一步提高本发明的隔离性，提高抗干扰能力。混频器8主要是有分支线耦合器和两个相同特性的方向相反的二极管组成。收发天线1接收信号与振荡器经过二倍频产生的振荡信号相混频，利用二极管的非线性产生新的组合频率，以便进一步信号处理。混频器中分支线耦合器具有阻抗变换的作用，在理想匹配条件下，接收信号功率和频率源功率经过分支线耦合器都加在两个二极管上，分支线耦合器又使接收信号与振荡器之间达到良好隔离，使各端口隔离度大为改善，对杂波抑制能力比较强。混频器采用微带电路设计，可靠性高以及高重复生产能力和制作成本低；产生的i/q正交信号可以提供车辆运行的方向和速度，相对于其他测速雷达系统，更具有低成本、高效能的特点。

为进一步提高本发明的便携性和减重，收发天线，采用单天线结构进行设计，用于ka波段频率发送和接收，收发天线采用微带进行加工，具有易共性、尺寸小、增益高、质量轻。

为进一步提高本发明的效果，分支线耦合器4采用微带电路技术，易于和其它元件相连，结构简单。主要是把振荡器经过倍频后产生的频率分为两路与回波信号进行混频。

本发明的ka波段测速雷达，具有多普勒频移大、分辨率高、不容易干扰、捕获车辆测速准确的优点。本发明的收发天线是微带天线，频率是由倍频产生，采用功分器进行信号合成和分配，能够有效的降低收发信号的干扰，增加了隔离度。采用放大滤波器对信号进行加强，有效的提高数字信号运算能力。本发明不仅生产成本低、结构紧凑、体积小、稳定度高、性能优良，而且其电路性能可靠，有效确保检测出有车辆超速的准确度，可广泛应用于警用抓拍测速系统。

本领域技术人员应当知晓，本发明的保护方案不仅限于上述的实施例，还可以在上述实施例的基础上进行各种排列组合与变换，在不违背本发明精神的前提下，对本发明进行的各种变换均落在本发明的保护范围内。