Analysis and modernization of microwave radar receiver design
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu |
Master's thesis
Authors
Date
2022-08-22
Department
Major/Subject
Translational engineering
Mcode
ELEC3023
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
46
Series
Abstract
Radar (Radio Detection and Ranging) is a system that uses radio waves to detect and track targets. The first significant development of radar occurred before and during World War II when it provided a substantial advantage in the detection of air and sea targets. Typical marine surveillance radar systems use frequency mixing to convert the received signal to IF (intermediate frequency). Developments in semiconductor technology, that have taken place in recent decades, make it possible to digitize the intermediate frequency of the radar receiver more inexpensively and simply than before. This thesis aims to design a new receiver as a part of a larger modernization program for the existing marine surveillance radar system. The modernization program is based on the integration of a new digitizer unit with new requirements for the receiver. The goal is to rely on the existing front end, but conversely the characterization and measurements are needed in order to ensure it can operate as part of the new receiver. The benefit of this work is increased radar system performance and enabled further modernization of other components in the radar system. A system for tuning of IF of the front end is designed, and it consists of hardware and software for tune control. A simulation program is written in Python to test the new receiver without the need for all the electronics to be present. The simulation program is used to run tests on different setups and measure the performance of the tuning system. Furthermore, the real data has been collected on the same front end as the existing system. The front end performed as expected with lower than specified IF frequencies and a lower image rejection ratio. The tuning control logic was successfully implemented in Python and was tested as part of the system with the help of the simulation program. The tuning control worked as desired and could tune the intermediate frequency to the desired level in situations the system is expected to face. The simulations were performed using signal generator and magnetron as RF (radio frequency) sources.Tutka on järjestelmä, joka käyttää radioaaltoja kohteiden havaitsemiseen ja seuraamiseen. Ensimmäinen merkittävä tutkan kehitys tapahtui ennen toista maailmansotaa ja sen aikana, jolloin se tarjosi merkittävän edun ilma- ja merikohteiden havaitsemisessa. Tyypilliset merivalvontatutkat käyttävät taajuussekoitusta vastaanotetun signaalin muuntamiseksi välitaajuudelle. Viime vuosikymmeninä tapahtunut kehitys puolijohdetekniikassa mahdollistaa tutkan vastaanottimen välitaajuuden digitoinnin aiempaa edullisemmin ja yksinkertaisemmin. Tämän diplomityön tavoitteena on suunnitella uusi vastaanotin osana suurempaa modernisointiohjelmaa nykyistä merivalvontatutkajärjestelmää varten. Modernisointiohjelman taustalla on uuden digitointiyksikön integrointi, jonka seurauksena vastaanotin on suunniteltava uudelleen. Tavoitteena on käyttää jo ennestään käytössä olevan vastaanottimen etupäätä, jolle suoritetaan mittauksia sen varmistamiseksi, että se voi toimia osana uutta vastaanotinta. Tämän työn tarkoituksena on lisätä tutkajärjestelmän suorituskykyä ja mahdollistaa lisämodernisoinnin tutkajärjestelmän muihin osiin. Tässä diplomityössä suunnitellaan viritysjärjestelmä vastaanottimen etupään välitaajuuden virittämiseksi. Tämä suunnittelutyö koostuu elektroniikan suunnittelusta sekä säätöjärjestelmän ohjelman luomisesta. Työssä myös tehdään simulaatio-ohjelma Python-ohjelmointikielellä uuden vastaanottimen testaamista varten, koska vastaanottimen elektroniikkaa ei ole vielä valmistettu. Simulaatio-ohjelmalla suoritetaan testejä eri kokoonpanoilla viritysjärjestelmän suorituskyvyn mittaamiseksi. Vastaanottimen etupään mittausten data tukee saman etupään valintaa uuteen vastaanottimeen. Se suoriutui odotetusti matalammalla välitaajuudella. Virityksen ohjauksen logiikka toteutettiin onnistuneesti Pythonilla ja sitä testattiin osana järjestelmää simulointiohjelman avulla. Virityksen ohjaus toimi halutusti, ja se kykeni virittämään välitaajuuden halutulle tasolle tilanteissa, joita tutkajärjestelmän odotetaan kohtaavan. Simulaatiot suoritettiin sekä signaaligeneraattori että magnetroni mikroaaltolähteinä.Description
Supervisor
Vujaklija, IvanThesis advisor
Vujaklija, IvanKeywords
radar, intermediate frequency, front-end, receiver, tune-control