解疑 | TI毫米波雷达的ADC的有效启动时间设置的依据？

本文编辑：调皮哥的小助理

TI毫米波雷达的ADC是怎么进行采样的？ADC怎么知道什么时候该进行采样？

这个问题是实验室喜欢深究问题的师弟提出来的，我空闲的时候细细思考，并把思考的结果发布为文章，希望对感兴趣的朋友有帮助。对于这个问题，我其实没有想到这么深、这么细致，好在师弟细心提出来，那我就研究一下，解答一下。

其实这个问题主要要分析的问题是：为什么ADC的有效启动时间是设置成这样，以及有什么好处？ADC有效启动时间设置的依据是什么，以及怎么才能够保证ADC采集到的信号完全是目标信号，而不是噪声信号+目标信号，避免因为ADC启动时间设置不合理而失去真正想要获得的目标信息。

其实ADC是不知道什么时候应该进行采样的，因为它没有“意识”，所以采集到的信号是包含目标的信号，还是只有噪声信号，ADC完全不负责，它也不知道到底什么信号是有用的信号，什么信号是没有用的信号，只是“傻傻”地工作而已，从来不问为什么。

即使是雷达，经过一段的信号处理后也不知道什么是目标，什么是噪声，数据画出的图，仅仅是为我们人类这种“有意识”的生物直观地表现出来，让我们看出来信噪比较高的可能是目标，信噪比比较低的可能是噪声而已。经过CFAR处理之后，我们能够根据概率得到我们期望的目标的信息，但这种期望只是一种较高的可能性，然后再进行下一步的处理。最后只有雷达跟踪上目标，并将跟踪的信息反馈给自己才能够使得雷达知道什么是目标，什么不是目标。后续还有识别、认知等过程，或许我个人理解的机器学习在雷达里面就是要引入一个反馈机制吧，这样可以告诉雷达更多的信息，以便于雷达自己学习，然后具备一种“意识”的功能。

好了，上面扯了一会儿，算是自己的理解吧，下面正式开始今天的分享。今天的主要内容就是分析下面这个图，熟悉TI毫米波雷达的读者都比较清楚，这个图是TI毫米波雷达传感器的发射波形参数配置图。

根据发射信号与接收信号混频的模型图，如下图所示。可以明显发现，ADC有效启动时间与回波信号的延迟时间τ有着非常密切的关系，请听我细细道来。

τ的值，就是目标所在距离的信息。假设τ=1us，则根据雷达的时间距离公式可以计算出目标的距离R=cτ/2=150米，其中c为光速。

巧妙就巧妙在这里，只要ADC的有效启动时间大于目标的回波信号延迟时间，就能够保证ADC采样到目标的真实信息，而不造成目标信号的信息丢失。

而更为巧妙的在于，中频信号（IF-signal）虽然是一个单频信号（近似），但是这个单频信号在电路中维持了很长一段时间以供ADC进行采样，这段时间就是调频chirp的斜坡结束时间减去τ，因此正是因为这个逻辑的存在，要求我们在设置斜坡结束时间的时候一定要根据ADC采样点数、ADC采样率等需求来进行设置，否则上位机软件会报错。因为要保证时间的逻辑关系，使得ADC采集到足够多的目标信息。

TI官方提供的原始数据采集上位机软件mmWave Studio在设置ADC启动时间时，一般我们设置的时间都是符合要求的，如呼吸心跳采集ADC启动时间设置为6us，这个时间能够探测到很远的距离了，但是这种默认符合要求的设置使得我们雷达学习人员忽略了问题的本质，我们从来没有思考过为什么要这样设置。一旦我们脱离了软件、脱离了集成开发环境、脱离了集成电路，那么我们还能知道什么基本的原理呢？

本文只是基于TI的FMCW毫米波雷达进行论述，如果是其他雷达的ADC或者是军用雷达的ADC，因为我没有研究过，所以不建议大家用本文进行参考。换句话说，如果是探测几十、几百公里以外的目标的脉冲雷达，那么那种的ADC启动时间又应该如何设置，是否和FMCW的也一样呢？这个问题留给懂的朋友来回答。

我还得多看书学习！

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