FMCW雷達框圖及原理介紹

原創

2018-11-20 10:18

1 FMCW雷達基本框架
調頻連續波雷達的基本框圖如圖 1所示，框架中主要包括上位機顯示與控制界面、信號處理機、收發支路以及天線四個部分。

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  上位機顯示與控制界面主要功能：
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a) 顯示雷達檢測到的目標信息（主要包括：距離、相對速度、角度、信號強度等信息）；

b) 用於控制雷達工作模式、旋轉速度（如果有伺服系統）。
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  信號處理機主要由FPGA/DSP組成，主要功能：
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a) 用於控制整個雷達系統工作模式、狀態；

b) 實現對內、外高速接口；

c) 實現數據處理、信息存儲等；

  收發支路主要由DDS、濾波器、混頻、功分、放大器、本振、晶振、ADC等組成，主要功能：

a) 產生信號；

b) 倍頻、放大、變頻；

c) 信號採集；

  天線主要由兩個收發天線組成，主要功能是用於發射與接收電磁波信號。

2 FMCW原理介紹
連續波體制雷達一般採用三角波調製或鋸齒波調製。以三角波調頻連續波爲例來簡單介紹雷達的測距/測速原理。如圖 2所示，藍色爲發射信號頻率，黃色爲接收信號頻率，掃頻週期爲T，掃頻帶寬爲B，發射信號經過目標發射，回波信號會有延時，在三角形的頻率變化中，可以在上升沿和下降沿兩者上進行距離測量。

當沒有多普勒頻率（就是雷達與目標之間沒有相對運動）耦合在差拍信號中時，等式成立；但是，一旦目標運動起來，由於差拍信號中摻雜了，所以，且能得到那麼，從圖中就可以得知，與距離相關的差拍頻率表示爲：，與速度相關的多普勒頻率表示爲： .最後根據距離公式，速度爲其中fb爲被探測物體靜止時的頻差，fd是被探測物體移動時的多普勒頻移。是已知的。