【雷达】毫米波雷达(77GHz FMCW)——测距原理
FMCW RADAR 调频连续波雷达
1 毫米波雷达测距原理
(1)FMCW雷达的核心:chirp
频率fC开始的线性调频脉冲,4GHZ的带宽,最终以81GHZ的频率结束。
线性调频脉冲的斜率S:线性调频脉冲上升的速率。
带宽B和 斜率S是系统性能的重要参数。
(2)FMCW雷达工作原理
该雷达具有单个TX 天线和单个RX 天线。
1 合成器生成一个线性调频脉冲(chirp信号)。
2 发射天线发射信号TX。
3 接收天线接收反射回来的信号RX。
4 经过mixer,得到发射信号TX与接收信号RX之间的差值信号IF signal。IF表示中频。
混频器:
(3)IF signal
A 信号发射,遇到有一定的距离障碍物后返回接收,这个距离就产生了接收时间差值,其中d 为雷达到障碍物的距离,c 为光速。
B 将发射/接收信号放在一个图里面,就得到上图。从图中可以看出,接收信号与发射信号一样,只是延迟了时间。
C 经过mixer得到差值信号 IF signal ,其频率为 ,s为chirp的斜率,s = B/Tc。
D 由 t =2d/c,,s = B/Tc 可以得出障碍物的距离 d 与 IF signal 信号频率 f 之间的关系式。
分析:
因此,分析出了频率f,就可以得到距离d。
(4)傅里叶变换
结论:观测时间越长,解析越好。
(5)雷达前存在多目标
三个目标,对应三个回波处理后的频率。距离与频率F成正比。
当两个目标很近的时候,那么频率也很接近。如果接近到傅里叶变换也无法解析,见下图:
处理方式:增大观测窗口
(6)如何提高雷达的距离分辨率?
为了使这两个频率在IF频谱中显示为不同的峰值,则:在采样周期 T 内,信号分量a与信号分量b 至少错开1个周期,
即满足 Δf >= 1/T。
结论:距离大于光速与2倍线性调频脉冲的带宽即可分辨开。
提问:以下这两个线性调频脉冲的距离分辨率高呢?
答:根据公式,二者距离分辨率应该是相同的。但是,线性调频脉冲A具有更长的持续时间,因此具有更长的IF信号观测期,如果考虑傅里叶变换的性质,那么脉冲A分辨率应好于线性调频脉冲B的。
(7)Digitzing the IF signal
(8)总结
参考资料:http://training.eeworld.com.cn/TI/video/10162
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