汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

第３８卷第５期２０１５年１０月

电子器件

Ｃｈｉｎｅｓｅ

Ｖ０１．３８Ｎｏ．５

Ｊｏ咖ａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎ

Ｄｅｖｊｃｅｓ

Ｏｃｔ．２０１５

ＡｎＩＦＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

Ｍｏｄｕｌｅ

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２．Ｓｃ＾Ｄ０ｆ矿坳ｍ口ｔｉｏｎＥ昭ｉ聊ｅ＾增，Ⅳ０ｎ＾吼抽口‰ｉ封ｅ倦蚵Ｄ，死ｃ＾加魄∥，Ｂｅ彬ｎｇ１０００４ｌ，傩ｉｎｎ）

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ｄｏｉ：１０．３９６９，ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—９４９０．２０１５．０５．０２８

汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

张

鉴ｐ，戚昊琛１，高伟清１，鲍嘉明２

（１．合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥２３０００９；２．北方工业大学信息工程学院，北京１００１４４）

摘要：为对汽车主动防撞系统的核心硬件进行设计，需首先构建中频信号处理模块。在计算得到滤波及放大电路的关键

参数后，基于双运放Ｍｃ３３０７８，设计实现了包含高通和低通两个单元的滤波电路。利用可调增益放大器ＡＤ６０３和静电计级运算放大器０ＰＡｌ２８等设计实现了ＡＧｃ环路，该环路同时包含可调增益放大器、峰值检波电路和ＡＤ／ＤＡ转换电路。对所设计的关键电路进行了模拟验证，并通过对静态目标的测距实验，验证了该中频信号处理模块对雷达测距的适用性和测试值相对于计算值的准确性。

关键词：汽车主动安全；中频信号处理；滤波电路；ＡＧｃ环路中图分类号：ＴＮ９５２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００５—９４９０（２０１５）０５—１１１４一０６

基于调频连续波ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ

Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ

Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ

ＦＭｃｗ雷达为前端，分析设计中频信号处理模块，针

对汽车防撞系统的应用，雷达采用三角波调制；系统的作用距离为１

ｍ一１００

Ｗａｖｅ）雷达系统具有全天候性、高灵敏度

和高精度的优势，近年来已成为一种应用广泛的雷达方案ｎ。２１。基于ＦＭＣｗ雷达的汽车主动防撞系统，其核心是中频信号处理模块。模块前端连接雷达传感器，后端连接ＡＤ，ＤＡ转换电路，其作用是对雷达混频器输出的中频信号进行放大、匹配滤波等处理，消除干扰杂波信号，实现幅值统一，为信号的ＤＳＰ软件处理做准备ｂ。１。中频信号处理的结果直接影响到对目标回波信号检测的精确性，也构成了整个防撞系统的硬件主体。本文将以业界先进的２４

ＧＨｚ

ｍ，测速范围为０—２２０Ｋｍ／ｈ。

１工作原理与参数

雷达传感器将其发射信号与接收到的回波信号在混频器中混频，得到用于多普勒计算的、含有障碍物相对速度、距离、运动方向等所需信息的中频信号。该中频输出信号为幅值较小的模拟信号，且含

有多种杂波，不能直接输人ＤＳＰ进行相应ＦＦ，Ｉ＇等计

算，因此必须设计并添加完整的中频调理电路系统。

项目来源：国家自然科学基金项目（１１３７４０８４，６１３０７０５６）；合肥工业大学科学研究发展基金项目（Ｊ２０１４ＨＧⅪ００９ｌ，

Ｊ２０１４ＨＧＸＪ００８２）

收稿日期：２０１４一１０—２４修改日期：２０１４—１１—２７

第５期张鉴，戚昊琛等：汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

１ｌ１５

图１所示为中频信号处理模块的设计流程图，主要

包含滤波电路与自动增益放大环路ＡＧＣ环路（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ

Ｇａｉｎ

号幅值统一阳３，符合ⅣＤ转换芯片的要求。系统采

用的ＡＤＣ芯片模拟输入电压中心为２．４Ｖ，差分输入，上下摆动在０．５５Ｖ内。根据中频信号的幅值范围，我们将低通滤波的增益设为６ｄＢ，则ＡＧＣ的增益范围设置为１０

ｄＢ～３０

ｃｉｒｃｕｉｔ）两部分。其中滤波电路由高通滤波器和

低通滤波器组成，分别滤除主要由泄漏调制信号形成

的低频杂波和外界高频杂波信号。而ＡＧＣ环路主要由

ｄＢ时，即可满足放大要求。

可变增益放大器、反馈回路与Ａ／Ｄ、Ｄ，Ａ转换芯片组成，其作用为根据输入信号的强弱自动调整放大倍数，使输出信号幅值统一，符合Ａ／Ｄ转换芯片的参数要求。

州颐

１．３模块的其他基本参数

在本文将设计的模块中，负载阻抗值应匹配在

４７０Ｑ～１

ｋＱ之间；同时，需选用优质低噪声运放，以

：………一一＋一Ｆ，ｊ，…一敬一声

保证系统的性噪比；为避免过大的干扰和噪声，雷达传感器与滤波放大电路之间的排线长度应控制

在２５ｃｍ以下。

………一二‘赫ｉ………一

图１

２滤波电路设计

２．１高通滤波电路

系统采用双运放ＭＣ３３０７８来实现高通滤波器。截止频率设定为１．５ｋＨｚ和７．５ｋＨｚ，无放大增

中频信号处理流程图

１．１滤波电路参数

由ＦＭＣｗ毫米波雷达测距原理分析可知，中频信号的频率可表示为：

益，采用有源滤波，设计电路图如图２所示。

（１）

～ｌ，

工：竺孥缸±掣＾２——＿，¨Ｉｌ。。±＿

式中：丘为中频信号频率，＾一为三角波调制频率，

ｃ为光速；尺为相对距离；扩为相对速度，根据测距测速要求设调制频率为１５０Ｈｚ（远距离检测）与７５０

Ｈｚ（近距离检测）两种ｂ】，△Ｆ设为２００ＭＨｚ，，：ｌ设为

２４

ＧＨｚ。由上述公式计算可得，在系统测距测速范

ｋＨｚ。

围内，中频信号频率范围为０一１００

低通滤波器用于滤除高频杂波，因此，设其截止频率为１００ｋＨｚ；而高通滤波器主要用于滤除以调制信号为主的低频杂波，其截止频率应设为调制频率的１０倍旧“，设为１．５ｋＨｚ和７．５

１．２放大电路参数

ｋＨｚ。

图２

１．５ｋＨｚ／７．５

ｋＨｚ高通滤波电路图

利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ进行相应电路的仿真，其中波特

从信号的幅值特性进行分析计算可得放大电路所需参数。

上下扫频段中频信号幅值可表示为：

图示仪ｘＢＰｌ连接经过１．５ｋＨｚ滤波后的信号，波特图示仪ｘＢＰ２连接经过７．５ｋＨｚ滤波后的信号，高通滤波电路仿真结果如图３所示。

Ｓ＝Ｋ，ｃｏｓ｛２丌［∽＋Ｂ，２）Ｏ一下（力）±ｐＯ一丁（￡））２／２】＋咖。）

式中：

下（幻：塑±塑

Ｃ

（２）

式中：Ｋ为信号传输损耗因子，ｐ为调制信号斜率

４０

ＭＨｚ厂ｖ，咖。为发射信号的初始相位，ｆ为时间变

／／

！Ｊ

１５Ｈｈｔ

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Ｆｂ

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Ｉ№

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反一Ｉ虞存Ｉ谴…Ｉ

＋ｐ■出Ｆ一．：

＋口—八Ｐ一

！壁掣｛塑毒纠

ｒ壶■

量，其他参量意义与式（１）相同。

‘３Ｉ神出』Ｕ

由上述公式计算可得，在系统测距测速范围

内，中频信号的幅值范围为５０

ｍＶ。３００

ｍＶ，且信号

一木早——缸——一一

ＦＩｌｓ

毗

幅值与障碍物的相对距离成反比。远距离时幅值微小，易被大幅值信号淹没，而近距离时幅值大，易

造成饱和失真。ＡＧＣ环路组成的自动增益放大器，

／厂—函广一

一Ｉｅ一

ｌｒ一眄一ＩＦ面一眄一

厦一Ｉ僻存Ｉ设量…ＩＩｌ入口一

＋Ｆ

匝［磐Ｌ！匹罄Ｉ【

ｌ¨ｔ

Ｆｂ

ｌ由

．！Ｊ

７・ｓＩｈ

‘３．１钭由．．：Ｕ

＋疗－出疗一．。

可根据输入信号幅值的大小自动调整增益，使得信

１１１６电子器件第３８卷

由仿真图得到的幅频特性曲线可见，信号频率

在低于１．５ｋＨｚ和７．５ｋＨｚ时被吸收，只有高于设定

处理。本文选用两路电压控制的可调增益放大器ＡＤ６０３，放大后的信号输入基于ＯＰＡｌ２８的峰值检波电路检测幅值，再通过ＡＤｃ转成数字信号，输入ＦＩＦＯ及ＤＳＰ的Ｉ，Ｏ端。经ＤｓＰ计算得到峰值相应的增益值后从ＤＳＰ的Ｉ／Ｏ端输出增益控制信号，输入

频率的信号才被通过，仿真结果表明，该高通滤波电路是符合设计要求的。

２．２低通滤波电路

按上述要求，低通滤波器截止频率为１００

增益为２，即６ｄＢ，所设计的电路如图４所示。

ｋＨｚ，

基于ＤＡＣ０８３２的ＤＡＣ电路，转换为电压信号，来控

制ＡＤ６０３的增益，形成环路，从而达到１０范围内增益可调。３．１可调增益放大器

ｄＢ一３０ｄＢ

ＡＤ６０３通过对引脚５和引脚７不同的连接方式来决定其可控增益范围。芯片的增益为４０ＶＧ＋２０ｄＢ，系统要求增益范围为１０

尺。＝２．４９

ｄＢ一３０

ｄＢ，则根据芯片

ｄＢ口‘１０】。设计的

手册的电阻曲线，选择在引脚５与引脚７间接电阻

ｋＱ，使其最大增益约为４１

可调增益放大电路如图６所示。

１００Ｑ

图４１００

ｋＨｚ低通滤波电路图

图５为利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ进行低通滤波电路仿真所

得的仿真图。

。水平一ｔ直——一’ｒ阿一陋一１ｒ阿一同一Ｉｒ一隔一Ｉ匝Ｆ一厣一

厂—ｉ百一塑童

隋甄－＿丝丝Ｊｌ厂菊萨．堕壁Ｊ

一捌一…——１一一

塑Ｉ堡耋ｌ塞坠ｌ

＋疗赣出Ｆ

＋ｌ

Ｉ∞∞ｌ他－３．ｉ６３由

●

＋疗辕入疗一

图５１００

ｋＨｚ低通滤波电路仿真图

图６利用ＡＤ６０３设计的可调增益放大电路

由图５得到的幅频特性曲线可见，信号频率在

高于１００ｋＨｚ时被吸收，只有低于设定频率的信号

ＡＤ６０３脚１和脚２的电压差由ＤＳＰ控制，ＤＳＰ控

才被通过，仿真结果表明该低通滤波电路是符合设计要求的。３

制信号通过ＤＡｃ转换为模拟信号后调节ＡＤ６０３的

输出增益。

３．２峰值检波电路

ＡＧＣ环路设计

如图１所示，ＡＧｃ环路包括可调增益放大器、峰

本文利用ＴＩ公司的Ｄｉｆｅｔ静电计级运算放大器０ＰＡｌ２８来设计的峰值检测电路如图７所示。

利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ模拟，得到了该峰值检波电路的仿真结果，如图８所示。

值检波电路、ＡＤｃ和ＤＡｃ。同时，用于缓存的ＦＩＦＯ及用于计算控制的ＤＳＰ也参与了整个环路的信号

＝１０ｐＦ

１０ｋＱ

‘阻

ｌＮ９１４２ｒ、＼

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３ｌｏ队６０６

蚪，工搿泌燃彰呻＝。

—

ＮＯＴＥ：（１）ＲｅＶｃｒｓｅｐｏｌａｒｉｔｙ

ｆｏｒｎｅｇａｔｉＶｅｐｅａｋｄｅｔｅｃ“ｏｎ

图７峰值检波电路图

第５期张鉴，戚昊琛等：汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

１１１７

图８峰值检波电路仿真图

由图８可见，信号通过峰值检波，成功地输出了波形的峰值，表明该电路可良好地检测波形的幅值，符合设计要求。但峰值检波得到的幅值量为模拟量，需通过Ａ／Ｄ转换再进行计算。

３．３

输入为差分输入形式，本文利用差分功率放大器ＡＤ８１３８来设计由单端输入到差分输出的电路，作为ＡＤ６６４４的差分模拟输入端，并选用直流耦合来有效滤除偶次谐波分量、共模干扰信号等；③本文涉及的汽车防撞测距系统中各种供电电源均来自汽车１２

Ｖ

ＡＤ转换电路

本模块的ＡＤ转换电路不仅用于对峰值的ＡＤ转换，还将对中频信号数字化，实现高速高精度转换。选

用ＡＤＩ的ＡＤ６６４４，它是一款性能优良的１４

ｂｉｔ、６５

供电，因此，将模拟和数字电源分开并单独设计以避免模数之间的干扰是必须的，ＡＤ芯片作为模数信号的中间环节，其模拟电源与数字电源更应分开设计并尽量远离，本文将ＡＤ６６４４中所有电源管脚都就近对地接１０ｎＦ去耦电容，以滤除电源与地之间的宽频杂波，在靠近电源处接入１０

ｎＦ一１００

Ｍｓａｍｐｌｅ／ｓ单片模数转换器，内含保持电路和基准源，采用三级子区式转换结构…删，具有低噪声、低失真、低功耗等优点，非常适合各种苛刻环境下的速度检测。

在以ＡＤ６６４４为中心的ＡＤ转换电路中。要注意

以下几点：

ｎＦ陶瓷电容，以

滤除高频噪声，同时接人１０斗Ｆ钽电容，滤除低频噪声，另外，模拟地与数字地之间通过磁珠连接，进一步抑制干扰噪声。

图９为按照上述原则与步骤，设计的ＡＤ６６４４外围电路图（因芯片引脚众多，为使图片简洁明了，未

使用引脚）。

①其要求高质量低相位噪声的差分采样时钟

信号来进行采样编码，本文使用低抖动Ｅｃ∽ＥＣＬ

时钟，通过低偏压差分器件ＭＣｌ００ＬＶＥＬｌ６将其差

分信号通过电容器交流耦合来编码信号；②其模拟

图９利用ＡＤ６６４４设计的ＡＤ转换电路

１１１８３．４

电

子器件第３８卷

ＤＡ转换电路

Ｄ／Ａ转换电路主要用于转换ＤＳＰ输出的增益控

转换电路。图１０所示为利用ＤＡＣ０８３２设计的一种用两级运算放大器组成的模拟电压输出电路，设参考电压Ｋ盯为＋５Ｖ，从一级运放输出的为单极性模拟电压，电压值为０—一５Ｖ；从二级运放输出的为双极性模拟电压，即在％。，得到的输出电压

为±５

Ｖ。

制信号等。本文选用８位双缓冲Ｄ／Ａ转换芯片ＤＡｃ０８３２，其性价比高、接口简单、转换控制容易。

因ＤＡＣ０８３２的转换结果以一组差动电流输

出，而ＡＤ６０３等需要电压控制信号，因此必须外接

Ｖｆｆ

＞

图１０ＤＡＣ０８３２双极性输出ＤＡ转换电路

图１０中

％ｗ＝等也，＝（罴－１）‰（３）

Ｖ．＋５

所示，其中横坐标为频率，纵坐标为信号幅值。

计算可得，当ＤｓＰ控制ＤＡｃ０８３２的Ｄ０。Ｄ７为０—２５５时，其输出电压％．盯在一５化，符合控制要求。

３．５控制增益

Ｖ之间变

：▲▲▲【Ｕ－▲▲▲

２

３

４

５

６

图ｌｌ中圆点连接的曲线为测试得到的控制增益，方块连接的曲线为理论增益。将理论值与测试值进行对比可见实际增益与理论增益基本相符，符合设计要求。

２８（）（）２４００２（）００１６（）ｏ１２（）ｏ８（）ｏ４００

频率／ｌ【ＩＩｚ

（ａ）距２２米的静止目标输出信号频谱图

｝．．▲▲▲Ｉ

１

２

ｉ．．▲Ｕ■ｋ．．

３

４

５

６

Ｏ．０

频率瓜Ｈｚ

（ｂ）距４０米的静止目标输出信号频谱图

Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｏｆｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌ／ｍＶ

图１２经中频调理电路处理的信号频谱图

图１１控制增益与理论增益对比图

根据图１２，距离２２ｍ的静止目标在频谱图上得到的频率值为１７．９３ｋＨｚ，而根据式（１）得到的理论值为１７．６ＫＨｚ；距离４０ｍ时的静止目标在频谱图上得到的频率值为３１．８６ｋＨｚ，理论值为３２ｋＨｚ，在误

４实验结果

雷达传感器的调制信号采用三角波形式，带宽

为２００ＭＨｚ，调制频率为１５０Ｈｚ。限于实验条件及后

差范围之内，符合设计要求。

续ＤｓＰ信号处理模块的完善程度，我们通过对静止目标检测，来验证该中频信号处理模块的准确性与实用性。经该模块处理后，检测了不同距离的静止目标，利用数字信号处理后得到的频谱图形如图１２

５结论

本文基于对雷达传感器工作原理的分析，得到中频信号处理模块的关键参数。设计并实现了包

第５期张鉴，戚昊琛等：汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

１１１９

括滤波、放大、ＡＧＣ环路的完整的中频信号处理模块。通过对关键电路的仿真和整体系统的实验测试，验证了该模块对于雷达防撞测距系统的适用性。该模块的设计与实现，可为２４

ＧＨｚ

ＦＭＣＷ雷达

的测距应用提供核心的硬件解决方案。

参考文献：

［１］滕峰成，杨刚。董博，等．基于ＦＭｃｗ技术的光纤光栅振动解调

系统设计及复用特性分析［Ｊ］．传感技术学报，２０ｌＯ，２３（１２）：

１７５２一１７５６．

［２］

ＴａｋａｎｏＴ，Ｎａｋ柚ｉｓｈｉＹ，Ｔａｋ砌ｕｒａ

Ｔ．ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＦＭｃｗ

Ｄｏｐｐｌｅｒ

Ｒａｄ盯ＦＡＬＣＯＮ—ＩｆｏｒＷ－ＢａｎｄＭｅｌｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ０ｂｓｅｒｖａ—

ｔｉｏｎｓ【Ｃ］，，Ａｎｔｅｎｎａ７Ｉｋｈｎ０１０９ｙ

ａｎｄ

Ａｐｐｌｉｅｄ

ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇＩｌｅｔｉｃｓ

（ＡＮＴＥＭ），１５ｔｈＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ

ｏｎ

ＩＥＥＥ，２０１２：１－４．

［３］戚吴琛，解光军，张鉴．ＦＭＣｗ雷达系统及其前端数据采集模

块设计［Ｊ］．电子科技。２０１２，２５（５）：４４—４６．

［４］于立萍，何克忠．基于雷达的嵌入式车载辅助驾驶系统的设计

ｎ

张鉴（１９７７年一）男，汉族，获东南大学博士学位，合肥工业大学副教授，硕士生导师。主要从事ＭＥＭｓ与传感系统设计研究，ｚｈａｎ西ｉａｎ＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；

［Ｊ］．电子器件，２００７，３０（２）：５３４—５３８．［５］

戚昊琛，胡智文，张鉴．ＦＭＣｗ雷达系统的双模方向判断模块研究［Ｊ］．电子测量与仪器学报。２０１４，２８（５）：４８６—４９２．

［６］ＦＳＫ腰ＭＣＷ—Ｃ印ａｂｌｅＫ・Ｂ锄ｄＶＣ０－ＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈＴｗｏＩｎｔｅｇｍ卜

ｅｄＰａｔｃｈ—ＡｎｔｅｎｎａｓａｎｄＩＦ—Ｐｒｅ・ＡｍｐｌｉｆｉｅｒＩＶＳ—１６２Ｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ｒ］．

ＩｎｎｏｓｅｎｔＳｅｎｓｏｒ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４：卜２．

［７］

曾永敏，姚亚峰，陈海腾．基于ＴＭｓ３２０Ｆ２８３３５的雷达测速系统的设计［Ｊ］．电子器件，２０１４，３７（１）：６７—７１．

［８］颜永红．蒋金枝。马成炎，等．６０ｄＢ动态范围的自动增益控制

电路设计［Ｊ］．电子器件，２００８，３ｌ（３）：８７５—８７８．

［９］许会，高阳．基于ＡＤ６０３的时变增益控制系统设计［Ｊ］．现代电

子技术，２０１３，３６（５）：９９一１０２．

［１０］钟鹏，郝国法．ＭＡｘｌｌ０４３在ＦＭｃｗ雷达测距系统中的应用

【Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１４（３）：６８—７３．［１Ｉ］ＡＤ６６４４（１４一Ｂｉｔ

４０

ＭｓＰｓ，６５ＭｓＰｓＡ，Ｄ

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）Ｄａｔａｓｈｅｅｔ’

［Ｒ］．２０００：Ｉ卜１９．

［１２］邱兆坤，王伟，马云．一种高分辨ＡＤｃ有效位数测试方法［Ｊ］．

国防科技大学学报，２００６，２６（１）：卜５．

戚昊琛（１９８１年一）女，汉族，获合肥工业大学硕士学位，合肥工业大学工程师。主要研究方向为传感器设计与应用，ａｍｍｙｑｉ＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。

第３８卷第５期２０１５年１０月

电子器件

Ｃｈｉｎｅｓｅ

Ｖ０１．３８Ｎｏ．５

Ｊｏ咖ａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎ

Ｄｅｖｊｃｅｓ

Ｏｃｔ．２０１５

ＡｎＩＦＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ

Ｍｏｄｕｌｅ

ｆｏｒＡｕｔｏｍｏｔｉＶｅＡｃｔｉＶｅ

Ａｎｔｉ—ＣｏｌｌｉｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ＋

（１．Ｓｃ＾ｏＤＺ矿肌ｃ￡ｒｏｎｂｓｃ拓，ｌｃｅ口以４即妇ｄｍｐ池，Ⅳ咖ｉ‰池Ｍｉｆｙｏ，孔ｃ＾，ｌｏ研，蚴ｉ２３０００９，傩ｉＭ；

删ⅣＧ胁ｎ１幸，Ｑ，讹ｏｃ危ｅ凡１，甜Ｄ耽印昭１，鲋Ｄ胁ｍｉ昭２

２．Ｓｃ＾Ｄ０ｆ矿坳ｍ口ｔｉｏｎＥ昭ｉ聊ｅ＾增，Ⅳ０ｎ＾吼抽口‰ｉ封ｅ倦蚵Ｄ，死ｃ＾加魄∥，Ｂｅ彬ｎｇ１０００４ｌ，傩ｉｎｎ）

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ｃｅｓｓｉｎｇｍｏｄｕｌｅｍｕｓｔｂｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ａｆｔｅｒｔｈｅｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｆｉｌｔｅｒａｎｄａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｕｉｔｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｉｇｈ—ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒａｎｄｌｏｗ－ｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｂａｓｅｄｔｈｅＡＧＣｌｏｏｐｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｂａｓｅｄＯＰＡｌ２８．ＴｈｉｓＡＧＣｌｏｏｐｃｏｎｔａｉｎｓＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｋｅｙｃｉｒｃｕｉｔｓ

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ａｄｊｕｓｔａｂｌｅｇａｉｎａｍｐｌｉ６ｅｒ，ｐｅａｋｄｅｔｅｃｔｉｏｎｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄＡＤ，ＤＡｓｗｉｔｃｈｉｎｇｃｉｒｃｕｉｔ．ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙａｎｄｖｅｒａｃｉｔｙｏｆｗｈｏｌｅｃｉｒｃｕｉｔｍｏｄｕｌｅ

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ｐｅｄｂ瑚ｅｄ，ａｎｄ

ｃｏＩｌｆｉ册ｅｄ

ｂｙｓｔａｔｉｃｔａｒｇｅｔｒａｎｇｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＡｕｔｏｍｏｔｉＶｅａｃｔｉＶｅｓａｆｅｔｙ；ＩＦｓｉｇｎａｌｐｒｏｃｅｓｓ；Ｆｉｌｔｅｒｃｉｒｃｕｉｔ；ＡＧＣｌｏｏｐＥＥＡＣＣ：６１４０

ｄｏｉ：１０．３９６９，ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—９４９０．２０１５．０５．０２８

汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

张

鉴ｐ，戚昊琛１，高伟清１，鲍嘉明２

（１．合肥工业大学电子科学与应用物理学院，合肥２３０００９；２．北方工业大学信息工程学院，北京１００１４４）

摘要：为对汽车主动防撞系统的核心硬件进行设计，需首先构建中频信号处理模块。在计算得到滤波及放大电路的关键

参数后，基于双运放Ｍｃ３３０７８，设计实现了包含高通和低通两个单元的滤波电路。利用可调增益放大器ＡＤ６０３和静电计级运算放大器０ＰＡｌ２８等设计实现了ＡＧｃ环路，该环路同时包含可调增益放大器、峰值检波电路和ＡＤ／ＤＡ转换电路。对所设计的关键电路进行了模拟验证，并通过对静态目标的测距实验，验证了该中频信号处理模块对雷达测距的适用性和测试值相对于计算值的准确性。

关键词：汽车主动安全；中频信号处理；滤波电路；ＡＧｃ环路中图分类号：ＴＮ９５２

文献标识码：Ａ

文章编号：１００５—９４９０（２０１５）０５—１１１４一０６

基于调频连续波ＦＭＣＷ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ

Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ

Ｍｏｄｕｌａｔｅｄ

ＦＭｃｗ雷达为前端，分析设计中频信号处理模块，针

对汽车防撞系统的应用，雷达采用三角波调制；系统的作用距离为１

ｍ一１００

Ｗａｖｅ）雷达系统具有全天候性、高灵敏度

和高精度的优势，近年来已成为一种应用广泛的雷达方案ｎ。２１。基于ＦＭＣｗ雷达的汽车主动防撞系统，其核心是中频信号处理模块。模块前端连接雷达传感器，后端连接ＡＤ，ＤＡ转换电路，其作用是对雷达混频器输出的中频信号进行放大、匹配滤波等处理，消除干扰杂波信号，实现幅值统一，为信号的ＤＳＰ软件处理做准备ｂ。１。中频信号处理的结果直接影响到对目标回波信号检测的精确性，也构成了整个防撞系统的硬件主体。本文将以业界先进的２４

ＧＨｚ

ｍ，测速范围为０—２２０Ｋｍ／ｈ。

１工作原理与参数

雷达传感器将其发射信号与接收到的回波信号在混频器中混频，得到用于多普勒计算的、含有障碍物相对速度、距离、运动方向等所需信息的中频信号。该中频输出信号为幅值较小的模拟信号，且含

有多种杂波，不能直接输人ＤＳＰ进行相应ＦＦ，Ｉ＇等计

算，因此必须设计并添加完整的中频调理电路系统。

项目来源：国家自然科学基金项目（１１３７４０８４，６１３０７０５６）；合肥工业大学科学研究发展基金项目（Ｊ２０１４ＨＧⅪ００９ｌ，

Ｊ２０１４ＨＧＸＪ００８２）

收稿日期：２０１４一１０—２４修改日期：２０１４—１１—２７

第５期张鉴，戚昊琛等：汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

１ｌ１５

图１所示为中频信号处理模块的设计流程图，主要

包含滤波电路与自动增益放大环路ＡＧＣ环路（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ

Ｇａｉｎ

号幅值统一阳３，符合ⅣＤ转换芯片的要求。系统采

用的ＡＤＣ芯片模拟输入电压中心为２．４Ｖ，差分输入，上下摆动在０．５５Ｖ内。根据中频信号的幅值范围，我们将低通滤波的增益设为６ｄＢ，则ＡＧＣ的增益范围设置为１０

ｄＢ～３０

ｃｉｒｃｕｉｔ）两部分。其中滤波电路由高通滤波器和

低通滤波器组成，分别滤除主要由泄漏调制信号形成

的低频杂波和外界高频杂波信号。而ＡＧＣ环路主要由

ｄＢ时，即可满足放大要求。

可变增益放大器、反馈回路与Ａ／Ｄ、Ｄ，Ａ转换芯片组成，其作用为根据输入信号的强弱自动调整放大倍数，使输出信号幅值统一，符合Ａ／Ｄ转换芯片的参数要求。

州颐

１．３模块的其他基本参数

在本文将设计的模块中，负载阻抗值应匹配在

４７０Ｑ～１

ｋＱ之间；同时，需选用优质低噪声运放，以

：………一一＋一Ｆ，ｊ，…一敬一声

保证系统的性噪比；为避免过大的干扰和噪声，雷达传感器与滤波放大电路之间的排线长度应控制

在２５ｃｍ以下。

………一二‘赫ｉ………一

图１

２滤波电路设计

２．１高通滤波电路

系统采用双运放ＭＣ３３０７８来实现高通滤波器。截止频率设定为１．５ｋＨｚ和７．５ｋＨｚ，无放大增

中频信号处理流程图

１．１滤波电路参数

由ＦＭＣｗ毫米波雷达测距原理分析可知，中频信号的频率可表示为：

益，采用有源滤波，设计电路图如图２所示。

（１）

～ｌ，

工：竺孥缸±掣＾２——＿，¨Ｉｌ。。±＿

式中：丘为中频信号频率，＾一为三角波调制频率，

ｃ为光速；尺为相对距离；扩为相对速度，根据测距测速要求设调制频率为１５０Ｈｚ（远距离检测）与７５０

Ｈｚ（近距离检测）两种ｂ】，△Ｆ设为２００ＭＨｚ，，：ｌ设为

２４

ＧＨｚ。由上述公式计算可得，在系统测距测速范

ｋＨｚ。

围内，中频信号频率范围为０一１００

低通滤波器用于滤除高频杂波，因此，设其截止频率为１００ｋＨｚ；而高通滤波器主要用于滤除以调制信号为主的低频杂波，其截止频率应设为调制频率的１０倍旧“，设为１．５ｋＨｚ和７．５

１．２放大电路参数

ｋＨｚ。

图２

１．５ｋＨｚ／７．５

ｋＨｚ高通滤波电路图

利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ进行相应电路的仿真，其中波特

从信号的幅值特性进行分析计算可得放大电路所需参数。

上下扫频段中频信号幅值可表示为：

图示仪ｘＢＰｌ连接经过１．５ｋＨｚ滤波后的信号，波特图示仪ｘＢＰ２连接经过７．５ｋＨｚ滤波后的信号，高通滤波电路仿真结果如图３所示。

Ｓ＝Ｋ，ｃｏｓ｛２丌［∽＋Ｂ，２）Ｏ一下（力）±ｐＯ一丁（￡））２／２】＋咖。）

式中：

下（幻：塑±塑

Ｃ

（２）

式中：Ｋ为信号传输损耗因子，ｐ为调制信号斜率

４０

ＭＨｚ厂ｖ，咖。为发射信号的初始相位，ｆ为时间变

／／

！Ｊ

１５Ｈｈｔ

水平～——ｔ直——一

Ｆｂ

厂—两广・睢Ｉ｝

Ｉ№

Ｆｂ

ｌ∞

Ｉｒ一眄一Ｉｆ石广一陌一

反一Ｉ虞存Ｉ谴…Ｉ

＋ｐ■出Ｆ一．：

＋口—八Ｐ一

！壁掣｛塑毒纠

ｒ壶■

量，其他参量意义与式（１）相同。

‘３Ｉ神出』Ｕ

由上述公式计算可得，在系统测距测速范围

内，中频信号的幅值范围为５０

ｍＶ。３００

ｍＶ，且信号

一木早——缸——一一

ＦＩｌｓ

毗

幅值与障碍物的相对距离成反比。远距离时幅值微小，易被大幅值信号淹没，而近距离时幅值大，易

造成饱和失真。ＡＧＣ环路组成的自动增益放大器，

／厂—函广一

一Ｉｅ一

ｌｒ一眄一ＩＦ面一眄一

厦一Ｉ僻存Ｉ设量…ＩＩｌ入口一

＋Ｆ

匝［磐Ｌ！匹罄Ｉ【

ｌ¨ｔ

Ｆｂ

ｌ由

．！Ｊ

７・ｓＩｈ

‘３．１钭由．．：Ｕ

＋疗－出疗一．。

可根据输入信号幅值的大小自动调整增益，使得信

１１１６电子器件第３８卷

由仿真图得到的幅频特性曲线可见，信号频率

在低于１．５ｋＨｚ和７．５ｋＨｚ时被吸收，只有高于设定

处理。本文选用两路电压控制的可调增益放大器ＡＤ６０３，放大后的信号输入基于ＯＰＡｌ２８的峰值检波电路检测幅值，再通过ＡＤｃ转成数字信号，输入ＦＩＦＯ及ＤＳＰ的Ｉ，Ｏ端。经ＤｓＰ计算得到峰值相应的增益值后从ＤＳＰ的Ｉ／Ｏ端输出增益控制信号，输入

频率的信号才被通过，仿真结果表明，该高通滤波电路是符合设计要求的。

２．２低通滤波电路

按上述要求，低通滤波器截止频率为１００

增益为２，即６ｄＢ，所设计的电路如图４所示。

ｋＨｚ，

基于ＤＡＣ０８３２的ＤＡＣ电路，转换为电压信号，来控

制ＡＤ６０３的增益，形成环路，从而达到１０范围内增益可调。３．１可调增益放大器

ｄＢ一３０ｄＢ

ＡＤ６０３通过对引脚５和引脚７不同的连接方式来决定其可控增益范围。芯片的增益为４０ＶＧ＋２０ｄＢ，系统要求增益范围为１０

尺。＝２．４９

ｄＢ一３０

ｄＢ，则根据芯片

ｄＢ口‘１０】。设计的

手册的电阻曲线，选择在引脚５与引脚７间接电阻

ｋＱ，使其最大增益约为４１

可调增益放大电路如图６所示。

１００Ｑ

图４１００

ｋＨｚ低通滤波电路图

图５为利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ进行低通滤波电路仿真所

得的仿真图。

。水平一ｔ直——一’ｒ阿一陋一１ｒ阿一同一Ｉｒ一隔一Ｉ匝Ｆ一厣一

厂—ｉ百一塑童

隋甄－＿丝丝Ｊｌ厂菊萨．堕壁Ｊ

一捌一…——１一一

塑Ｉ堡耋ｌ塞坠ｌ

＋疗赣出Ｆ

＋ｌ

Ｉ∞∞ｌ他－３．ｉ６３由

●

＋疗辕入疗一

图５１００

ｋＨｚ低通滤波电路仿真图

图６利用ＡＤ６０３设计的可调增益放大电路

由图５得到的幅频特性曲线可见，信号频率在

高于１００ｋＨｚ时被吸收，只有低于设定频率的信号

ＡＤ６０３脚１和脚２的电压差由ＤＳＰ控制，ＤＳＰ控

才被通过，仿真结果表明该低通滤波电路是符合设计要求的。３

制信号通过ＤＡｃ转换为模拟信号后调节ＡＤ６０３的

输出增益。

３．２峰值检波电路

ＡＧＣ环路设计

如图１所示，ＡＧｃ环路包括可调增益放大器、峰

本文利用ＴＩ公司的Ｄｉｆｅｔ静电计级运算放大器０ＰＡｌ２８来设计的峰值检测电路如图７所示。

利用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ模拟，得到了该峰值检波电路的仿真结果，如图８所示。

值检波电路、ＡＤｃ和ＤＡｃ。同时，用于缓存的ＦＩＦＯ及用于计算控制的ＤＳＰ也参与了整个环路的信号

＝１０ｐＦ

１０ｋＱ

‘阻

ｌＮ９１４２ｒ、＼

斌／

３ｌｏ队６０６

蚪，工搿泌燃彰呻＝。

—

ＮＯＴＥ：（１）ＲｅＶｃｒｓｅｐｏｌａｒｉｔｙ

ｆｏｒｎｅｇａｔｉＶｅｐｅａｋｄｅｔｅｃ“ｏｎ

图７峰值检波电路图

第５期张鉴，戚昊琛等：汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

１１１７

图８峰值检波电路仿真图

由图８可见，信号通过峰值检波，成功地输出了波形的峰值，表明该电路可良好地检测波形的幅值，符合设计要求。但峰值检波得到的幅值量为模拟量，需通过Ａ／Ｄ转换再进行计算。

３．３

输入为差分输入形式，本文利用差分功率放大器ＡＤ８１３８来设计由单端输入到差分输出的电路，作为ＡＤ６６４４的差分模拟输入端，并选用直流耦合来有效滤除偶次谐波分量、共模干扰信号等；③本文涉及的汽车防撞测距系统中各种供电电源均来自汽车１２

Ｖ

ＡＤ转换电路

本模块的ＡＤ转换电路不仅用于对峰值的ＡＤ转换，还将对中频信号数字化，实现高速高精度转换。选

用ＡＤＩ的ＡＤ６６４４，它是一款性能优良的１４

ｂｉｔ、６５

供电，因此，将模拟和数字电源分开并单独设计以避免模数之间的干扰是必须的，ＡＤ芯片作为模数信号的中间环节，其模拟电源与数字电源更应分开设计并尽量远离，本文将ＡＤ６６４４中所有电源管脚都就近对地接１０ｎＦ去耦电容，以滤除电源与地之间的宽频杂波，在靠近电源处接入１０

ｎＦ一１００

Ｍｓａｍｐｌｅ／ｓ单片模数转换器，内含保持电路和基准源，采用三级子区式转换结构…删，具有低噪声、低失真、低功耗等优点，非常适合各种苛刻环境下的速度检测。

在以ＡＤ６６４４为中心的ＡＤ转换电路中。要注意

以下几点：

ｎＦ陶瓷电容，以

滤除高频噪声，同时接人１０斗Ｆ钽电容，滤除低频噪声，另外，模拟地与数字地之间通过磁珠连接，进一步抑制干扰噪声。

图９为按照上述原则与步骤，设计的ＡＤ６６４４外围电路图（因芯片引脚众多，为使图片简洁明了，未

使用引脚）。

①其要求高质量低相位噪声的差分采样时钟

信号来进行采样编码，本文使用低抖动Ｅｃ∽ＥＣＬ

时钟，通过低偏压差分器件ＭＣｌ００ＬＶＥＬｌ６将其差

分信号通过电容器交流耦合来编码信号；②其模拟

图９利用ＡＤ６６４４设计的ＡＤ转换电路

１１１８３．４

电

子器件第３８卷

ＤＡ转换电路

Ｄ／Ａ转换电路主要用于转换ＤＳＰ输出的增益控

转换电路。图１０所示为利用ＤＡＣ０８３２设计的一种用两级运算放大器组成的模拟电压输出电路，设参考电压Ｋ盯为＋５Ｖ，从一级运放输出的为单极性模拟电压，电压值为０—一５Ｖ；从二级运放输出的为双极性模拟电压，即在％。，得到的输出电压

为±５

Ｖ。

制信号等。本文选用８位双缓冲Ｄ／Ａ转换芯片ＤＡｃ０８３２，其性价比高、接口简单、转换控制容易。

因ＤＡＣ０８３２的转换结果以一组差动电流输

出，而ＡＤ６０３等需要电压控制信号，因此必须外接

Ｖｆｆ

＞

图１０ＤＡＣ０８３２双极性输出ＤＡ转换电路

图１０中

％ｗ＝等也，＝（罴－１）‰（３）

Ｖ．＋５

所示，其中横坐标为频率，纵坐标为信号幅值。

计算可得，当ＤｓＰ控制ＤＡｃ０８３２的Ｄ０。Ｄ７为０—２５５时，其输出电压％．盯在一５化，符合控制要求。

３．５控制增益

Ｖ之间变

：▲▲▲【Ｕ－▲▲▲

２

３

４

５

６

图ｌｌ中圆点连接的曲线为测试得到的控制增益，方块连接的曲线为理论增益。将理论值与测试值进行对比可见实际增益与理论增益基本相符，符合设计要求。

２８（）（）２４００２（）００１６（）ｏ１２（）ｏ８（）ｏ４００

频率／ｌ【ＩＩｚ

（ａ）距２２米的静止目标输出信号频谱图

｝．．▲▲▲Ｉ

１

２

ｉ．．▲Ｕ■ｋ．．

３

４

５

６

Ｏ．０

频率瓜Ｈｚ

（ｂ）距４０米的静止目标输出信号频谱图

Ａｍｐｌｉｔｕｄｅｓｏｆｉｎｐｕｔｓｉｇｎａｌ／ｍＶ

图１２经中频调理电路处理的信号频谱图

图１１控制增益与理论增益对比图

根据图１２，距离２２ｍ的静止目标在频谱图上得到的频率值为１７．９３ｋＨｚ，而根据式（１）得到的理论值为１７．６ＫＨｚ；距离４０ｍ时的静止目标在频谱图上得到的频率值为３１．８６ｋＨｚ，理论值为３２ｋＨｚ，在误

４实验结果

雷达传感器的调制信号采用三角波形式，带宽

为２００ＭＨｚ，调制频率为１５０Ｈｚ。限于实验条件及后

差范围之内，符合设计要求。

续ＤｓＰ信号处理模块的完善程度，我们通过对静止目标检测，来验证该中频信号处理模块的准确性与实用性。经该模块处理后，检测了不同距离的静止目标，利用数字信号处理后得到的频谱图形如图１２

５结论

本文基于对雷达传感器工作原理的分析，得到中频信号处理模块的关键参数。设计并实现了包

第５期张鉴，戚昊琛等：汽车主动防撞系统的中频信号处理模块

１１１９

括滤波、放大、ＡＧＣ环路的完整的中频信号处理模块。通过对关键电路的仿真和整体系统的实验测试，验证了该模块对于雷达防撞测距系统的适用性。该模块的设计与实现，可为２４

ＧＨｚ

ＦＭＣＷ雷达

的测距应用提供核心的硬件解决方案。

参考文献：

［１］滕峰成，杨刚。董博，等．基于ＦＭｃｗ技术的光纤光栅振动解调

系统设计及复用特性分析［Ｊ］．传感技术学报，２０ｌＯ，２３（１２）：

１７５２一１７５６．

［２］

ＴａｋａｎｏＴ，Ｎａｋ柚ｉｓｈｉＹ，Ｔａｋ砌ｕｒａ

Ｔ．ＨｉｇｈＲｅｓｏｌｕｔｉｏｎＦＭｃｗ

Ｄｏｐｐｌｅｒ

Ｒａｄ盯ＦＡＬＣＯＮ—ＩｆｏｒＷ－ＢａｎｄＭｅｌｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ０ｂｓｅｒｖａ—

ｔｉｏｎｓ【Ｃ］，，Ａｎｔｅｎｎａ７Ｉｋｈｎ０１０９ｙ

ａｎｄ

Ａｐｐｌｉｅｄ

ＥｌｅｃｔｒｏｍａｇＩｌｅｔｉｃｓ

（ＡＮＴＥＭ），１５ｔｈＩｎｔｅｍａｔｉｏｎａｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ

ｏｎ

ＩＥＥＥ，２０１２：１－４．

［３］戚吴琛，解光军，张鉴．ＦＭＣｗ雷达系统及其前端数据采集模

块设计［Ｊ］．电子科技。２０１２，２５（５）：４４—４６．

［４］于立萍，何克忠．基于雷达的嵌入式车载辅助驾驶系统的设计

ｎ

张鉴（１９７７年一）男，汉族，获东南大学博士学位，合肥工业大学副教授，硕士生导师。主要从事ＭＥＭｓ与传感系统设计研究，ｚｈａｎ西ｉａｎ＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ；

［Ｊ］．电子器件，２００７，３０（２）：５３４—５３８．［５］

戚昊琛，胡智文，张鉴．ＦＭＣｗ雷达系统的双模方向判断模块研究［Ｊ］．电子测量与仪器学报。２０１４，２８（５）：４８６—４９２．

［６］ＦＳＫ腰ＭＣＷ—Ｃ印ａｂｌｅＫ・Ｂ锄ｄＶＣ０－ＴｒａｎｓｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈＴｗｏＩｎｔｅｇｍ卜

ｅｄＰａｔｃｈ—ＡｎｔｅｎｎａｓａｎｄＩＦ—Ｐｒｅ・ＡｍｐｌｉｆｉｅｒＩＶＳ—１６２Ｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ｒ］．

ＩｎｎｏｓｅｎｔＳｅｎｓｏｒ

Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４：卜２．

［７］

曾永敏，姚亚峰，陈海腾．基于ＴＭｓ３２０Ｆ２８３３５的雷达测速系统的设计［Ｊ］．电子器件，２０１４，３７（１）：６７—７１．

［８］颜永红．蒋金枝。马成炎，等．６０ｄＢ动态范围的自动增益控制

电路设计［Ｊ］．电子器件，２００８，３ｌ（３）：８７５—８７８．

［９］许会，高阳．基于ＡＤ６０３的时变增益控制系统设计［Ｊ］．现代电

子技术，２０１３，３６（５）：９９一１０２．

［１０］钟鹏，郝国法．ＭＡｘｌｌ０４３在ＦＭｃｗ雷达测距系统中的应用

【Ｊ］．仪表技术与传感器，２０１４（３）：６８—７３．［１Ｉ］ＡＤ６６４４（１４一Ｂｉｔ

４０

ＭｓＰｓ，６５ＭｓＰｓＡ，Ｄ

ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）Ｄａｔａｓｈｅｅｔ’

［Ｒ］．２０００：Ｉ卜１９．

［１２］邱兆坤，王伟，马云．一种高分辨ＡＤｃ有效位数测试方法［Ｊ］．

国防科技大学学报，２００６，２６（１）：卜５．

戚昊琛（１９８１年一）女，汉族，获合肥工业大学硕士学位，合肥工业大学工程师。主要研究方向为传感器设计与应用，ａｍｍｙｑｉ＠ｈｆｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。