FMCW雷达框图及原理介绍

1 FMCW雷达基本框架
调频连续波雷达的基本框图如图 1所示,框架中主要包括上位机显示与控制界面、信号处理机、收发支路以及天线四个部分。
FMCW雷达框图及原理介绍_第1张图片

  1.   上位机显示与控制界面主要功能:
    

    a) 显示雷达检测到的目标信息(主要包括:距离、相对速度、角度、信号强度等信息);

    b) 用于控制雷达工作模式、旋转速度(如果有伺服系统)。

  2.   信号处理机主要由FPGA/DSP组成,主要功能:
    

    a) 用于控制整个雷达系统工作模式、状态;

    b) 实现对内、外高速接口;

    c) 实现数据处理、信息存储等;

  3.   收发支路主要由DDS、滤波器、混频、功分、放大器、本振、晶振、ADC等组成,主要功能:
    

    a) 产生信号;

    b) 倍频、放大、变频;

    c) 信号采集;

  4.   天线主要由两个收发天线组成,主要功能是用于发射与接收电磁波信号。
    

2 FMCW原理介绍
连续波体制雷达一般采用三角波调制或锯齿波调制。以三角波调频连续波为例来简单介绍雷达的测距/测速原理。如图 2所示,蓝色为发射信号频率,黄色为接收信号频率,扫频周期为T,扫频带宽为B,发射信号经过目标发射,回波信号会有延时,在三角形的频率变化中,可以在上升沿和下降沿两者上进行距离测量。
FMCW雷达框图及原理介绍_第2张图片
当没有多普勒频率(就是雷达与目标之间没有相对运动)耦合在差拍信号中时,等式在这里插入图片描述成立;但是,一旦目标运动起来,由于差拍信号中掺杂了在这里插入图片描述,所以在这里插入图片描述,且能得到 在这里插入图片描述那么,从图中就可以得知,与距离相关的差拍频率表示为:在这里插入图片描述,与速度相关的多普勒频率表示为: 在这里插入图片描述.最后根据距离公式在这里插入图片描述,速度为在这里插入图片描述其中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。在这里插入图片描述是已知的。

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