Diseño compacto de un radar FMCW a 2.45GHz

Abstract

El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es construir y caracterizar un radar de onda continua modulado en frecuencia (FMCW) lo más compacto posible, en la banda de 2.4GHz-2.5GHz, con componentes relativamente baratos del fabricante Minicircuits. En primer lugar, se han diseñado los layout de los diferentes componentes que conforman el transmisor y el receptor de nuestro radar a través del programa ADS, para posteriormente imprimirlos en tecnología Microstrip usando el sustrato Rogers 4003C (εr = 3.38, Η = 30mil). A continuación, se han soldado los diferentes chips y se han conectorizado. Tras caracterizar todos los elementos por separado comprobando que cumplen las prestaciones indicadas por el fabricante, se ha procedido a comprobar el correcto funcionamiento del transmisor y del receptor, así como el del radar completo. Tras caracterizar el sistema completo se ha diseñado el radar compacto siguiendo los mismos pasos realizados anteriormente para cada componente. Una vez impreso el circuito se han soldado los diferentes chips para posteriormente fijar todo el sistema en una caja metálica y conectorizarlo. Para comprobar su buen funcionamiento se han realizado varias medidas de distancia. Se ha comenzado a medir con un prototipo de radar modular formado por componentes comerciales De esta forma se ha podido entender mejor el funcionamiento del radar a la hora de medir, además de poder medir la potencia que existe en los diferentes puntos que componen el radar. Finalmente se han realizado diversas medidas con el radar compacto que se ha construido para este TFG. Las medidas se han representado en una gráfica que representa: en el eje Y el tiempo en segundos, en el eje X la distancia en metros y dependiendo de la gama cromática de la medida, la potencia en dB.

The main objective of this Final Degree Project is to build and characterize a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar as compact as possible, in the 2.4GHz-2.5GHz band, with relatively cheap components from the manufacturer Minicircuits. First, the layout of the different components that make up the transmitter and receiver of our radar have been designed through the ADS program, to later print them in Microstrip technology using the Rogers 4003C (εr = 3.38, H = 30mil). Next, the different chips have been soldered and connected. After characterizing all the elements separately, checking that they meet the performance indicated by the manufacturer, we have proceeded to check the correct operation of the transmitter and receiver, as well as that of the complete radar. After characterizing the complete system, the compact radar has been designed following the same steps previously carried out for each component. Once the circuit is printed, the different chips have been soldered to later fix the entire system in a metal box and connect it. To check its proper operation, several distance measurements have been made. Measurements have begun with a modular radar prototype made up of commercial components. In this way, it has been possible to better understand the operation of the radar when measuring, in addition to being able to measure the power that exists in the different points that make up the radar. Finally, various measurements have been made with the compact radar that has been built for this TFG. The measurements have been represented in a graph that represents: on the Y axis the time in seconds, on the X axis the distance in meters and, depending on the color range of the measurement, the power in dB.