FMCW雷达动作原理

1.FMCW雷达基本工作原理
FMCW(调频连续波)雷达的基本原理为发射天线发射高频连续波，其频率随时间以线性的方式增长，如下图所示。

下面以德州仪器的AWR1843为例，具体讲解调频连续波的工作原理：
发射天线的初始频率fc=77GHZ,最终频率fe=81GHZ,带宽B=4GHZ，周期Tc=40us。

FMCW雷达系统发射线性调频脉冲信号，并捕捉其发射路径中的物体发射信号。将发射信号和捕捉信号相乘，最终得到混频信号。FMCW雷达的工作原理框图如下：

通常情况下FMCW雷达发射的为锯齿波，假设发射信号为：

其接收信号为：

其中
其中AT,AR表示发射信号和接收信号的幅值，fc是载波的中心频率，Δ\DeltaΔfd为多普勒频移。将SR(t)和ST(t)混频，并通过低通滤波器得到中频信号。中频信号为:

2.距离测量
有（4）式可得发射信号和接收信号的延迟为Δ\DeltaΔtd,目标和雷达的距离R=c*Δ\DeltaΔtd/2。

3.速度估计
为了测量速度，FMCW雷达会发射两个间隔Tc的线性调频脉冲。每个发射的线性调频脉冲通过FFT甲乙处理，以便检测物体的距离（距离FFT）。对应于每个线性调频脉冲的距离FFT在同一位置出现峰值，但相位不同。测得的相位差对应于vTc的物体移动。
速度计算公式为:

因此得到速度为：

3.角度估计

FMCW雷达的接收天线>=2。由于两根天线间的距离，因此接收到的信号也存在相位差，利用存在的相位差和两个天线间的距离则能够计算出物体距离雷达的角度。其具体的工作流程图如下图所示：

每发射一个chrip，经过物体发射后的信号分别被第一根和第二根天线接收，第一根接收的距离为d，第二更接收的距离为d+Δ\DeltaΔd,因此会产生额外的相位差,ω\omegaω=2⋅π⋅Δdλ\frac{2\cdot \pi\cdot\Delta d }{\lambda }λ2⋅π⋅Δd
通常情况外我们认为两根天线接收的信号是平行的，因此：

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