Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει μια ολοκληρωμένη μελέτη πάνω στον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός συστήματος ραντάρ συνεχούς κύματος διαμορφωμένης συχνότητας (FMCW). Η μελέτη ξεκινά με μια εισαγωγή στις αρχές του ραντάρ συμπεριλαμβανομένων και των ιδιοτήτων των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων, των ζωνών συχνοτήτων ραντάρ, της δομής ενός ραντάρ και των εξισώσεων του. Στην συνέχεια εμβαθύνει στην θεωρία και τη λειτουργία της τεχνολογίας ραντάρ FMCW, διερευνώντας τα πλεονεκτήματα και τις τεχνικές επεξεργασίας σήματος. Τα στοιχεία του υλικού που είναι απαραίτητα για συστήματα ραντάρ FMCW, όπως πομποί, δέκτες, ενισχυτές και μικροελεγκτές εξετάζονται διεξοδικά. Η διαδικασία σχεδιασμού, συμπεριλαμβανομένων των προδιαγραφών του συστήματος και των παραμέτρων αρχιτεκτονικής, διευκρινίζεται ακολουθούμενη από μια λεπτομερή ανάλυση σχετικά με την μέθοδο υλοποίησης τόσο του υλικού όσο και του λογισμικού. Η φάση υλοποίησης περιγράφει τα πρακτικά βήματα που εμπλέκονται στην κατασκευή των στοιχείων του υλικού και λογισμικού του συστήματος ραντάρ. Αυτό περιλαμβάνει τον σχεδιασμό των ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, την διάταξη του PCB, την συναρμολόγηση του συστήματος και της διαδικασίες δοκιμής τόσο για το σύστημα ραντάρ όσο και για τις κεραίες που σχεδιάστηκαν παράλληλα. Η ανάπτυξη του λογισμικού περιλαμβάνει αλγόριθμους επεξεργασίας σήματος , τον σχεδιασμού διεπαφής χρήστη, την ενοποίηση του συστήματος με αναφορά στις προκλήσεις που αντιμετωπίστηκαν κατά την διαδικασία της υλοποίησης. Τέλος η αξιολόγηση της απόδοσης περιλαμβάνει την πειραματική επικύρωση του συστήματος ραντάρ, συμπεριλαμβανομένης της ισχύος μετάδοσης, του ελάχιστου ανιχνεύσιμου εύρους και άλλων βασικών μετρήσεων. Η ανάλυση δεδομένων και η ερμηνεία των αποτελεσμάτων οδηγούν σε πιθανές βελτιώσεις και επεκτάσεις του συστήματος. Συμπερασματικά αυτή η πτυχιακή παρέχει ένα ολοκληρωμένο οδηγό για την κατανόηση, τον σχεδιασμό και την εφαρμογή συστημάτων ραντάρ FMCW.
(EL)
This thesis presents a comprehensive study on the design and implementation of a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar system. The study begins with an introduction to the principles of radar including the properties of electromagnetic waves, radar frequency bands, the structure of a radar and its equations. It then delves into the theory and operation of FMCW radar technology, exploring its advantages and signal processing techniques. The hardware components necessary for FMCW radar systems, such as transmitters, receivers, amplifiers, and microcontrollers, are thoroughly reviewed. The design process, including system specifications and architecture parameters, is clarified followed by a detailed analysis of both the hardware and software implementation method. The implementation phase describes the practical steps involved in building the hardware and software components of the radar system. This includes electronic circuit design, PCB layout, system assembly and test procedures for both the radar system and antennas designed in parallel. The development of the software includes signal processing algorithms, user interface design, system integration with reference to the challenges faced during the implementation process. Finally, performance evaluation includes experimental validation of the radar system, including transmit power, minimum detectable range, and other key metrics. Data analysis and interpretation of results lead to possible system improvements and extensions. In conclusion this thesis provides a comprehensive guide to understanding, designing and implementing FMCW radar systems.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
