Erweiterung eines miniaturisierten FMCW-Radarmoduls

Fabian Geißler

AutorIn

Fabian Geißler

Titel

Erweiterung eines miniaturisierten FMCW-Radarmoduls

Zitierfähige Url:

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-819868

Quellenangabe

#StuFoExpo 2021 - 2021

Erstveröffentlichung

2021

DOI

https://doi.org/10.25368/2022.401

Abstract (DE)

Diese Diplomarbeit stellt den Entwurf eines frequenzmodulierten Dauerstrichradars (FMCW) mit ultrabreitbandigem Frequenzbereich von 50 MHz bis 3 GHz unter Verwendung kommerziell verfügbarer Komponenten (COTS) für die Anwendung als Bodenradar in einer Mondlandeeinheit dar. Dazu werden dem Stand der Technik entsprechende Topologien zur Erzeugung ultrabreitbandiger Signale aufgezeigt und analysiert. Die theoretischen Hintergründe einer Aufteilung des Frequenzsweeps und der späteren Zusammensetzung des Beatsignals werden behandelt. Die Entwürfe der Schaltung, des Layouts und der Software werden erläutert. Bei der Charakterisierung des Radarsystems stellt sich heraus, dass die geforderten Eigenschaften unter dem Einﬂuss eines Temperaturbereichs von −40 °C bis 75 °C bzw. bei Bestrahlung mit einer Gesamtdosis bis 168 Gy erreicht werden können und die Verwendung von modernen COTS Komponenten die Performance nicht einschränkt. Abschließend werden Verbesserungsvorschläge für Hard- und Software gegeben, welche sich während der Arbeit mit dem System ergeben haben.

Abstract (EN)

This thesis presents the design of a miniature frequency modulated continuous wave (FMCW) radar with a frequency range of 50 MHz to 3 GHz using only commercial off the shelf (COTS) components. The system is intended for use as ground penetrating radar (GPR) as part of a lunar lander. State of the art topologies for ultra wideband signal synthesis are presented and compared. The theoretical background of split frequency ramps and the thus required stitching of baseband signals is discussed. The schematic design, layout and software development is described. The characterization of the radar system shows that the speciﬁcation is met within a temperature range of −40 °C to 75 °C and while exposition to radiation with an accumulated dose of up to 168 Gy. The use of COTS components does not impair the performance. Finally suggestions for hard- and software improvements are given, that resulted from working with the radar system.

Freie Schlagwörter (DE)

frequenzmoduliertes Dauerstrichradar (FMCWRadar), ultrabreitbandiger Frequenzbereich, Radarsystem, StuFoExpo 2021

Freie Schlagwörter (EN)

Frequency modulated continuous wave radar (FMCWRadar), ultra-wideband frequency range, radar system, StuFoExpo 2021

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