YosenBian

FMCW 雷达基本原理

YosenBian 在 2017-1-13 建立的討論區
最後回覆由held於2018-1-28提供

经过半年的零基础学习实践,基本完成ADI FMCW 雷达的PCB 制作,目前正在调试(能不能work还不好说...性能也不敢保证)。

写几个应用笔记分享给大家,水平有限,欢迎指正。

 

第一章  FMCW雷达基本原理

                                                     1

如图1 所示,发射频率ft与反射频率fr之差为频差fb

有式(1,2
 

  图2

2 为频率合成器及VCO产生的调频三角波根据三角相似形有式(3


将(2)代入整理得(4

其中c为光速(常量),ts为频率生成器产生的调频波的周期的一半,fdev为调频波扫频带宽。由此可以得出,FMCW雷达的探测距离再其他值确定的情况下是fb的函数。

举个例子:

3

3 右下角中,在其他值固定的情况下Rangefb成函数关系。


4

如图4所示,雷达的分辨率的决定式为(5

因此,雷达的分辨率由扫频带宽决定,带宽越大,精度越高,((5)如何推倒存疑)。

综上所述,雷达的探测距离由(4)决定,关键的参数为发射与接收的频差,这个频差直接影响ADC采样速率的选择。而扫描带宽虽然也有对探测距离有影响,但在其为定值的情况下,并不影响ADC的选择。而由(5)得出,扫频范围直接决定雷达的精度,这两个公式需要注意。

考虑到被探测物体的移动,根据多普勒效应,其频差如图5

5

根据多普勒效应有式(6)式(7),其中fb为被探测物体静止时的频差,fd是被探测物体移动时的多普勒频移,

其中,f为发射信号的中心频率,由(4)有式(9

将(6)(7)(8)代入(9)有(10)(11

将(10)(11)相加可得(12

将(10)(11)相减可得(13

假设被探测物体最高时速180km/h24Ghz雷达,代入(6)(7)(13),得到fd8khz。速度与多普勒频率成正比,速度越低,多普勒频率越低。

結果