Thesis (MEng)--Stellenbosch University, 2014. / ENGLISH ABSTRACT: Large close range environmental reflections or poor isolation between the transmit
and receive paths of an FMCW radar can overload the receiver. The In phase
and Quadrature phase (IQ) Reflected Power Canceller (RPC) provides a solution to
the problem by cancelling any close range reflections. In this study a procedure to
optimise the design of an RPC is developed and the performance limits of a practical
RPC is investigated in depth.
There are four focus areas in the evaluation and design of the IQ Reflected Power
Canceller. First, an analysis was performed on a theoretical IQ Reflected Power Canceller,
which provided insight into how the system functioned and made it possible
to identify practical application issues that would arise during the design.
The next focus area was the IQ Reflected Power Canceller’s dynamic range.
Equations, based on the power and noise characteristics of each component in the
canceller, were derived. From these equations, a system, with an optimised dynamic
range, could be developed.
Next, the IQ Reflected Power Canceller’s feedback loop stability was investigated.
The canceller is an active negative feedback control system but, in order to obtain
the negative feedback, the feedback signal has to be phase shifted by 180 degrees to
the phase of the input signal. An analysis of the canceller’s RF phase contribution
resulted in an equation that can be used to manage the nett RF phase in the feedback
loop.
The evaluation model of the IQ Reflected Power Canceller produced favourable
results. The tests performed on the system included measuring the level of cancellation
that can be achieved, whether the dynamic range corresponds to the predicted
values and the amount of RF phase error that can be introduced in the feedback
path while maintaining a stable system.
The IQ Reflected Power Canceller was found to perform well in the evaluation.
It provided a cancellation of more than 45 dB for close range reflections and the
canceller remained stable across a wide range of RF centre frequencies (1 GHz).
This means that the FMCW radar’s frequency modulation bandwidth will not be
limited because of the IQ Reflected Power Canceller. The evaluation clearly showed
that the modulator in the feedback loop is the critical element that determines the
dynamic range of the radar with an RPC. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Onvoldoende isolasie tussen die sender en ontvanger van ’n Frekwensie Gemoduleerde
Kontinu Golf radar, sowel as groot weerkaatsings vanaf voorwerpe in die omgewing
van die radar, veroorsaak dat die ontvanger versadig. Hierdie beperking veroorsaak
dat die radar ’n verminderde dinamiese bereik het, en daarmee ook dat die
radar se maksimum teiken-afstand verminder word. Die IQ Gereflekteerde Drywingskanselleerder
kan as ’n oplossing gebruik word teen hierdie ongewenste refleksies.
Hierdie navorsing poog om ’n kanselleerder te evalueer met die eind doel gestel
daarop om ’n praktiese stelsel aanmekaar te sit.
Die kanselleerder word geëvalueer deur na vier fokus areas te kyk. Eerstens word
’n ideale model opgestel, wat ’n beter begrip van die kanselleerder bewerkstellig. Uit
hierdie ideale model, is daar praktiese oorwegings wat die kanselleerder affekteer,
geïdentifiseer.
Ten einde die dinamiese bereik van die radar ontvanger te verbeter, word ’n
metode afgelei wat gebruik word om die kanselleerder se dinamiese bereik te optimeer.
Hierdie metode neem die maksimum drywingsbeperkinge van die komponente in die
kanselleerder in ag.
Die kanselleerder is ’n aktiewe terugvoer beheerstelsel, en aangesien ’n sommeerder
in die terugvoer lus gebruik word, moet die fase deur die lus met 180 grade
geskuif word om sodoende ’n kansellerende sein by die ontvangde sein te tel. Die
RF fase foute in die kanselleerder word geanaliseer deur ’n nie-ideale model van die
kanselleerder op te stel. Hierdie nie-ideale model maak dit moontlik om die effek van
’n RF fase fout op die kanselleerder se stabiliteit te ondersoek.
’n Praktiese kanselleerder is ontwerp uit die inligting wat versamel is gedurende
die evaluasie, en ’n werkende stelsel is aanmekaar gesit. Met hierdie praktiese
kanselleerder is die hoeveelheid drywing-onderdrukking wat bereik kan word, gemeet.
Die dinamiese bereik van die kanselleerder is ook bepaal en vergelyk met die teoreties
berekende waardes. Die aannames oor die effek van die RF fase fout in die
kanselleerder, is bevestig deur metings te neem.
Goeie resultate is met die kanselleerder behaal. ’n Kansellasie van meer as 45 dB
is gemeet vir naby-geleë refleksies. Die kanselleerder het ook stabiel gebly oor ’n wye
band van senter-frekwensies (1 GHz). Dus sal die Frekwensie Gemoduleerde Kontinu
Golf radar se modulasie bandwydte nie beperk word as gevolg van die kanselleerder
nie. Uit die evaluasie is daar gevind dat die modulator die kritieke element in the
kanselleerder se terugvoer lus is, dus bepaal die modulator die dinamiese bereik van
die radar met ’n kanselleerder.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:netd.ac.za/oai:union.ndltd.org:sun/oai:scholar.sun.ac.za:10019.1/86640 |
| Date | 04 1900 |
| Creators | Stofberg, Anneke |
| Contributors | De Swardt, J. B., Van der Walt, P. W., Stellenbosch University. Faculty of Engineering. Dept. of Electrical and Electronic Engineering. |
| Publisher | Stellenbosch : Stellenbosch University |
| Source Sets | South African National ETD Portal |
| Language | en_ZA |
| Detected Language | Unknown |
| Type | Thesis |
| Format | xii, 108 p. : ill. |
| Rights | Stellenbosch University |
Page generated in 0.0031 seconds