车辆监测用微波测速雷达方案

避免在设计方案中使用对应用环境敏感的部件或组件。

在系统级设计方案中使用了下列设计考虑：

1. 微波发射源使用混合微波集成电路振荡器，而不用国外产品常用的GUNN振荡器。这避免了GUNN振荡器可能出现的振荡频率跳模现象。这种频率跳变现象特别敏感于起振时的环境温度和电源变化。GUNN的振荡模式跳变常常具有不规则性，并会造成雷达测量的速度数据完全不可用。使用混合微波集成电路振荡器可以消除跳模现象，保证了雷达测量数据的可靠性。

2. 从测速雷达的应用要求来看，雷达天线波束方向性图的质量是决定性能的关键。这包括波束宽度，波束形状因子（－10dB宽度与－3dB宽度的比值），旁瓣电平，以及天线的辐射效率。把这些指标做高，会大大减缓对雷达电路设计和数据处理算法的压力。直接受影响的技术参数包括：雷达的测速距离或灵敏度；雷达对车辆的定位准确性；雷达区分车辆的能力；雷达克服邻车道干扰的能力。因此在本雷达中，对雷达天线设计下了深入的功夫。天线在成量生产条件下方向性图的一致性很好，波束形状因子接近于2，旁瓣电平为－15dBi或更低。这为雷达在批量生产条件下保证性能的一致性奠定了基础。

3. 雷达接收和信号检测使用了窄带系统方案，以达到低的噪声带宽。尽可能减少微波收发系统中的微波器件，对于降低成本和提高可靠性很有意义。

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4. 充分利用当前市场上可得到的电子器件的功能，达到简化设计、提高性能、和降低成本的综合目标。

5. 使用了单个高速KITOZERP信号处理方案，尽量不附加FPGA芯片。这是鉴于所选用的高速浮点KITOZERP芯片功能强大，不贵。我们的经验表明，充分发挥单个KITOZERP的作用，而不是用多片合作解决信号处理及相关问题可以减少多个器件互连可能引起的不可靠问题。此外，系统功能的实现和扩充集中到KITOZERP软件工作上，更容易满足不同用户和应用环境提出的不同要求。 五、电路级可靠性设计 1. 降额设计

采用了以下降额设计措施：

所有元器件采用工业级，容许工作温度范围（－400C～＋850C）；储存温度范围（－650C～＋1500C）； 电容元件的耐压高于工作电压2倍；

电源模块上电容元件的耐压高于工作电压2.5倍； 电阻元件额定功耗高于实际功耗3倍； 电源额定输出功率高于实际输出功率2.5倍；

2. 预保护技术

对微波器件采用了特别的预保护技术。这包括

预短路技术，保证微波器件在安装过程中不会受静电

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或漏电的冲击而损坏；

置偏和供电限制，保证微波器件不发生过流和过压问题；

结构性保护：微波电路有严格的加工工艺过程、对芯片粘贴和金丝绑定的加重措施、以及有专门的小型屏蔽保护结构。

3. 电路参数中心设计技术

对于大规模生产的电子产品，必须使用参数中心设计技术。当设计指标给定时，原则上说，元器件参数容许在一个参数空间中取值。而最佳或最合理的一组元件的设计值（称为中心设计值）应该这样来选取：当任何一个元件参数的实际值偏离它的设计值在一个规定的离差范围内时，电路特性能够控制在一个规定的容许范围内。可以理解，对民用电子产品特别是其中的模拟电路，使用参数中心设计技术特别重要。使用了参数中心设计技术，可以避免对元器件的参数进行苛刻的筛选，可以大幅度地提高产品的成品率。 实现参数中心设计必须使用计算机辅助设计和仿真（CAD&S）技术。用电路特性的容限图作为基本限制条件。从一个基本设计开始，对元件参数进行随机偏离试验，通过计算机仿真来寻找元件参数的（集合的）设计中心值。这个过程称为Monte Carlo仿真。不过，当电路中元件参数很多，特别是含非线性和温度相关特性时，这种基本的随机试验法计算工作量太大。许多实施技术可以大幅度地减少计算工作量。一种有效方法是区分重要参数和非重要参数，中心

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设计技术只对重要参数实施。此外，在基本设计中，电路结构（拓扑）的选择非常重要。不同电路结构的特性关于元器件参数变化的敏感度常常是不同的。如果电路中含有温度敏感元件，例如希望补偿有源振荡器的频率漂移，那么必须对电路拓扑进行仔细分析，确认补偿的机制和合理性。有经验的设计人员对不同的功能电路常常有一些经验的处理方法，可以很有效地实施参数中心设计技术。

在测速雷达中，我们对雷达发射源的频率稳定性实施了参数中心设计技术。振荡源器件的频率－电压关系是非线性的，这种关系随温度变化而变化。振荡源器件特性的离差相当大，为大量生产条件下保证产品特性一致性造成困难。鉴于微波发射源频率稳定性对测速雷达至关重要，在产品设计中作了专门考虑。对频率稳定化电路实施参数中心设计的实践表明，所提到的困难能够得到克服。本产品生产中，在无苛刻元器件筛选的条件下，生产的雷达可以在规定的全温度范围内（－200C～＋700C）达到24.15GHz±15MHz的频率稳定度（国家标准是±45MHz），并保证雷达生产达到合理的高成品率。

4. 低敏感度设计技术

当电路中含放大器等有源器件时，降低电路特性对参数变化的敏感度就很重要。在本雷达系统设计中使用的方法有 采用低阻信号通道进行传输和互连，降低电路匹配不完善可能引起的问题，降低杂散参数对电路性能的影响；

限制每个放大器的增益和带宽，避免寄生振荡的可能

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