FPGA based UWB radar system design

Abstract

Tez başlangıcında proje karar aşamasındayken mevcut radar sistemlerinden farklı çalışan bir radar sistemi tasarlamayı hedefledik. Yaptığımız birkaç araştırmadan sonra geniş bant radar tasarlamaya karar verdik. Bu radar tipi, diğer radar tiplerinden farklı, çünkü çalışma prensibinde taşıyıcı sinyale gereksinim yok. İlk önce basit bir osilatör devresi kullanarak ileti anteninden göndereceğimiz ileti sinyalinin kaynağı olan 500 nano saniyelik peryoda sahip bir kare sinyal ürettik. Daha sonra bu kare sinyali ileti devresinde işleyerek çok dar bir darbe sinyaline çevirdik. Projede mümkün olduğunca dar bir darbe sinyali elde edebilmek önemli çünkü elde ettiğimiz sinyalin darlığı, kullanılacak frekans bandının genişliğini belirleyici bir etken. Daha sonra alıcı devre tasarlandı. Projede amaç hareket algılamak ve kullanıcıyı hareketin varlığı konusunda uyarmak, asıl amaç ise bu hareketin uzaklığını tespit edebilmek. Bu yüzden alıcı devrenin yanında aynı zamanda alıcı devreyi istenildiği zaman aktif edecek bir geciktirici devre tasarlandı. Geciktirici devre, alıcı devreyi aktif ettiği anda alıcı devrenin çıkış sinyalinde değişim var ise bu hareketin varlığını gösterecek. O anda geciktirici devrenin alıcı devreyi, ileti sinyalinin gönderiminden ne kadar süre sonra aktif ettiğimizi de bildiğimiz için, aynı zamanda hareketin uzaklığını da hesaplayabiliyor olacağız._x000B_Tasarlanan devreyi doğrulayabilmemiz için ilk önce basit bir mikro kontroller kullandık. Devre doğrulandıktan sonra ise FPGA kullanarak aynı devreyi daha sadeleştirilmiş ve daha doğru çalışır duruma getirdik At the begining of project we aimed to design a radar which has different structure from other radar types. After some observation we decided to design an ultra wide band radar. First of all, transmitting circuit is designed. During this design it was very important to get very narrow pulse signal. The reason of getting narrow pulse is to broaden the frequency band. Then, receiver circuit was designed. We wanted to calculate the distance of movement from the radar because of that also a delay circuit was designed. The aim of delay circuit is to receive just signals from objects which are in movement. After we received echo signal with knowledge of delay time, we could know the distance. To confirm our design, first we used a simple microcontroller. Then, we used FPGA IC to get more reliable and minimized design.