FMCW radar uygulamalarına yönelik doğrusal tarama denetimcisi tasarımı ve FPGA gerçekleştirimi

Sıklık Kiplenimli Sürekli Dalga (FMCW) radar sistemleri doğrusal frekans taramasına dayanmaktadır ve frekans taraması Voltaj Kontrollü Osilatörler (VCO) kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Ancak mikrodalga frekanslarda doğrusal transfer fonksiyonuna sahip VCO geliştirmek oldukça zorlu bir çalışmadır ve bu komponentler yaygın değillerdir. Özellikle uzak mesafe FMCW radar uygulamalarında, frekans taramasının VCO yetersizliği nedeni ile doğrusal olmaması, menzil çözünürlüğünü olumsuz yönde etkilemektedir. Bu soruna çözüm üretmek amacı ile; 4.3 GHz merkez frekansında, 62.5 Hz üçgen dalga kiplenimli olarak 152.6 MHz frekans taraması gerçekleştiren bir FMCW Radar Altimetreye yönelik çalışma gerçekleştirilmiştir. Voltaj Ön-Bozulma yöntemi gibi açık döngü kontrol çözümleri, FMCW Radar Altimetre uygulamaları gibi, çevresel koşullar nedeni ile gürültülü ve durağan olmayan sistem yapıları için yetersiz kalmaktadır. Bu şartlar altında Evre Kenetleme Döngüleri (PLL) gibi kapalı döngü kontrol sistemleri ile daha verimli neticeler elde edilmektedir. Bu çalışmada Alanda Programlanabilir Kapı Dizileri (FPGA) ile gerçekleştirimi yapılmış olan PLL yapısında; Referans İşaret Üreteci olarak Doğrudan Sayısal Sentezleyici (DDS), Evre Algılayıcı olarak geliştirilmiş bir Evre-Sıklık Algılayıcı (PFD) ve Döngü Süzgeci (LF) olarak Kalman Süzgeci kullanılmıştır. Tasarım doğrulama ve sonuçların analizi için MathWorks Simulink ve Xilinx System Generator kullanılarak Döngü-İçinde-FPGA (FIL) simülasyonları gerçekleştirilmiştir.